如何在Python中自訂和使用函數？

一. 應用：學員管理系統

1.1 系統簡介

需求：進入系統顯示系統功能介面，功能如下：

• 1 、新增學員

• 2、刪除學員

• #3、修改學員資訊

• ##4、查詢學員資訊

• 5、顯示所有學員資訊

• 6、退出系統

##系統共6個功能，用戶依自己需求選取。

1.2 步驟分析

#顯示功能介面
#使用者輸入功能序號
根據使用者輸入的功能序號，執行不同的功能(函數)
3. 3.1 定義函數

   3.2 呼叫函數
   
   

1.3 需求實作

1.3 .1 顯示功能介面

定義函數

print_info

，負責顯示系統功能。 <pre class="brush:php;toolbar:false">def print_info():     print('-' * 20)     print('欢迎登录学员管理系统')     print('1: 添加学员')     print('2: 删除学员')     print('3: 修改学员信息')     print('4: 查询学员信息')     print('5: 显示所有学员信息')     print('6: 退出系统')     print('-' * 20)           print_info()</pre>1.3.2 使用者輸入序號，選擇功能

user_num = input('请选择您需要的功能序号：')

1.3.3 根據使用者選擇，執行不同的功能

if user_num == '1':
    print('添加学员')
elif user_num == '2':
    print('删除学员')
elif user_num == '3':
    print('修改学员信息')
elif user_num == '4':
    print('查询学员信息')
elif user_num == '5':
    print('显示所有学员信息')
elif user_num == '6':
    print('退出系统')

工作中，需要根據實際需求調優程式碼。

使用者選擇系統功能的程式碼需要循環使用，直到使用者主動退出系統。
如果使用者輸入1-6以外的數字，則需要提示使用者。

while True:
    # 1. 显示功能界面
    print_info()
    
    # 2. 用户选择功能
    user_num = input('请选择您需要的功能序号：')

    # 3. 根据用户选择，执行不同的功能
    if user_num == '1':
        print('添加学员')
    elif user_num == '2':
        print('删除学员')
    elif user_num == '3':
        print('修改学员信息')
    elif user_num == '4':
        print('查询学员信息')
    elif user_num == '5':
        print('显示所有学员信息')
    elif user_num == '6':
        print('退出系统')
    else:
        print('输入错误，请重新输入!!!')

1.3.4 定義不同功能的函數

所有功能函數都是操作學員訊息，所有儲存所有學員資訊應該是一個

全域變數

，資料型別為列表。

info = []

1.3.4.1 新增學員

需求分析

接收使用者輸入學員訊息，並保存
判斷是否添加學員資訊
2. 2.1 如果學員姓名已經存在，則報錯提示

   2.2 如果學員姓名不存在，則準備空字典，將使用者輸入的資料追加到字典，再列表追加字典資料
   
   

對應的if條件成立的位置呼叫該函數

程式碼實作

• def add_info():
      """ 添加学员 """
      # 接收用户输入学员信息
      new_id = input('请输入学号：')
      new_name = input('请输入姓名：')
      new_tel = input('请输入手机号：')
      
  
      # 声明info是全局变量
      global info
  
      # 检测用户输入的姓名是否存在，存在则报错提示
      for i in info:
          if new_name == i['name']:
              print('该用户已经存在！')
              return
  
      # 如果用户输入的姓名不存在，则添加该学员信息
      info_dict = {}
      
      # 将用户输入的数据追加到字典
      info_dict['id'] = new_id
      info_dict['name'] = new_name
      info_dict['tel'] = new_tel
      
      # 将这个学员的字典数据追加到列表
      info.append(info_dict)
      
      print(info)

1.3.4.2 刪除學員

需求分析
依使用者輸入的學員姓名進行刪除

使用者輸入目標學員姓名
#檢查這個學員是否存在
2. 2.1 如果存在，則清單刪除這個資料

   2.2 如果不存在，則提示「該使用者不存在」
   
   

#對應的if條件成立的位置呼叫函數

程式碼實作

• # 删除学员
  def del_info():
      """删除学员"""
      # 1. 用户输入要删除的学员的姓名
      del_name = input('请输入要删除的学员的姓名：')
  
      global info
      # 2. 判断学员是否存在:如果输入的姓名存在则删除，否则报错提示
      for i in info:
          if del_name == i['name']:
              info.remove(i)
              break
      else:
          print('该学员不存在')
  
      print(info)

1.3.4.3 修改學員資訊

需求分析

#使用者輸入目標學員姓名
檢查這個學員是否存在
2. 2.1 如果存在，則修改這位學員的信息，例如手機號

   2.2 如果不存在，則報錯
   
   

對應的if條件成立的位置呼叫該函數

程式碼實作

• # 修改函数
  def modify_info():
      """修改函数"""
      # 1. 用户输入要修改的学员的姓名
      modify_name = input('请输入要修改的学员的姓名：')
  
      global info
      # 2. 判断学员是否存在：如果输入的姓名存在则修改手机号，否则报错提示
      for i in info:
          if modify_name == i ['name']:
              i['tel'] = input('请输入新的手机号：')
              break
      else:
          print('该学员不存在')
      
      print(info)

1.3.4.4 查詢學員資訊

##需求分析

2. 
   
   

使用者輸入目標學員姓名

• 檢查學員是否存在
2.1 如果存在，則顯示此學員的資訊

2.2 如果不存在，則報錯提示

• 對應的if條件成立的位置呼叫該函數

#程式碼實作

• ##

  # 查询学员
  def search_info():
      """查询学员"""
      # 1. 输入要查找的学员姓名：
      search_name = input('请输入要查找的学员姓名：')
  
      global info
      # 2. 判断学员是否存在：如果输入的姓名存在则显示这位学员信息，否则报错提示
      for i in info:
          if search_name == i['name']:
              print('查找到的学员信息如下：----------')
              print(f"该学员的学号是{i['id']}, 姓名是{i['name']}, 手机号是{i['tel']}")
              break
      else:
          print('该学员不存在')

  1.3.4.5 顯示所有學員資訊

  #########需求分析############列印所有學員資訊########## ##程式碼實作###

# 显示所有学员信息
def print_all():
    """ 显示所有学员信息 """
    print('学号\t姓名\t手机号')
    for i in info:
        print(f'{i["id"]}\t{i["name"]}\t{i["tel"]}')

1.3.4.6 退出系统

在用户输入功能序号6的时候要退出系统，代码如下：

......
    elif user_num == '6':
        exit_flag = input('确定要退出吗？yes or no')
        if exit_flag == 'yes':
            break

二. 递归

2.1 递归的应用场景

递归是一种编程思想，应用场景：

1. 在我们日常开发中，如果要遍历一个文件夹下面所有的文件，通常会使用递归来实现；

2. 在后续的算法课程中，很多算法都离不开递归，例如：快速排序。

2.1.1 递归的特点

• 函数内部自己调用自己

• 必须有出口

2.2 应用：3以内数字累加和

• 代码

# 3 + 2 + 1
def sum_numbers(num):
    # 1.如果是1，直接返回1 -- 出口
    if num == 1:
        return 1
    # 2.如果不是1，重复执行累加并返回结果
    return num + sum_numbers(num-1)


sum_result = sum_numbers(3)
# 输出结果为6
print(sum_result)

• 执行结果

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-QST6841K-1597498815746)(03-函数加强.assets/1.png)]

三. lambda 表达式

3.1 lambda的应用场景

如果一个函数有一个返回值，并且只有一句代码，可以使用 lambda简化。

3.2 lambda语法

lambda

注意

• lambda表达式的参数可有可无，函数的参数在lambda表达式中完全适用。

• lambda表达式能接收任何数量的参数但只能返回一个表达式的值。

快速入门

# 函数
def fn1():
    return 200


print(fn1)
print(fn1())


# lambda表达式
fn2 = lambda: 100
print(fn2)
print(fn2())

注意：直接打印lambda表达式，输出的是此lambda的内存地址

3.3 示例：计算a + b

3.3.1 函数实现

def add(a, b):
    return a + b


result = add(1, 2)
print(result)

思考：需求简单，是否代码多？

3.3.2 lambda实现

fn1 = lambda a, b: a + b
print(fn1(1, 2))

3.4 lambda的参数形式

3.4.1.无参数

fn1 = lambda: 100
print(fn1())

3.4.2.一个参数

fn1 = lambda a: a
print(fn1('hello world'))

3.4.3.默认参数

fn1 = lambda a, b, c=100: a + b + c
print(fn1(10, 20))

3.4.4.可变参数：*args

fn1 = lambda *args: args
print(fn1(10, 20, 30))

注意：这里的可变参数传入到lambda之后，返回值为元组。

3.4.5.可变参数：**kwargs

fn1 = lambda **kwargs: kwargs
print(fn1(name='python', age=20))

3.5 lambda的应用

3.5.1. 带判断的lambda

fn1 = lambda a, b: a if a > b else b
print(fn1(1000, 500))

3.5.2. 列表数据按字典key的值排序

students = [
    {'name': 'TOM', 'age': 20},
    {'name': 'ROSE', 'age': 19},
    {'name': 'Jack', 'age': 22}
]

# 按name值升序排列
students.sort(key=lambda x: x['name'])
print(students)

# 按name值降序排列
students.sort(key=lambda x: x['name'], reverse=True)
print(students)

# 按age值升序排列
students.sort(key=lambda x: x['age'])
print(students)

四. 高阶函数

把函数作为参数传入，这样的函数称为高阶函数，高阶函数是函数式编程的体现。函数式编程就是指这种高度抽象的编程范式。

4.1 体验高阶函数

在Python中，abs()函数可以完成对数字求绝对值计算。

abs(-10)  # 10

round()函数可以完成对数字的四舍五入计算。

round(1.2)  # 1
round(1.9)  # 2

需求：任意两个数字，按照指定要求整理数字后再进行求和计算。

• 方法1

def add_num(a, b):
    return abs(a) + abs(b)


result = add_num(-1, 2)
print(result)  # 3

• 方法2

def sum_num(a, b, f):
    return f(a) + f(b)


result = sum_num(-1, 2, abs)
print(result)  # 3

注意：两种方法对比之后，发现，方法2的代码会更加简洁，函数灵活性更高。

函数式编程大量使用函数，减少了代码的重复，因此程序比较短，开发速度较快。

4.2 内置高阶函数

4.2.1 map()

map(func, lst)，将传入的函数变量func作用到lst变量的每个元素中，并将结果组成新的列表(Python2)/迭代器(Python3)返回。

需求：计算list1序列中各个数字的2次方。

list1 = [1, 2, 3, 4, 5]


def func(x):
    return x ** 2


result = map(func, list1)

print(result)  # <map object at 0x0000013769653198>
print(list(result))  # [1, 4, 9, 16, 25]

4.2.2 reduce()

reduce(func，lst)，其中func必须有两个参数。每次func计算的结果继续和序列的下一个元素做累积计算。

注意：reduce()传入的参数func必须接收2个参数。

需求：计算list1序列中各个数字的累加和。

import functools

list1 = [1, 2, 3, 4, 5]


def func(a, b):
    return a + b


result = functools.reduce(func, list1)

print(result)  # 15

4.2.3 filter()

filter(func, lst)函数用于过滤序列, 过滤掉不符合条件的元素, 返回一个 filter 对象。如果要转换为列表, 可以使用 list() 来转换。

list1 = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]


def func(x):
    return x % 2 == 0


result = filter(func, list1)

print(result)  # <filter object at 0x0000017AF9DC3198>
print(list(result))  # [2, 4, 6, 8, 10]

五. 总结

• 递归

• 函数内部自己调用自己

• 必须有出口

• lambda

• 语法

lambda 参数列表:

• lambda的参数形式

• 无参数

lambda:

• 一个参数

lambda 参数:

• 默认参数

lambda key=value:

• 不定长位置参数

lambda *args:

• 不定长关键字参数

lambda **kwargs:

• 高阶函数

• 作用：把函数作为参数传入，化简代码

• 内置高阶函数

• map()

• reduce()

• filter()

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