本书全面介绍了Python程序设计基础知识,包括Python入门、基本数据类型与表达式、语句与结构化程序设计、组合数据类型、函数、文件处理、异常处理、面向对象程序设计和**编程等内容。通过本书,读者可以学习程序设计知识,掌握程序设计方法,提高程序设计能力,培养程序设计思维,并为进一步学习后续计算机相关课程,提高信息素养和创新能力奠定良好的基础。 本书适合作为高等学校程序设计课程的教材,也可作为自学程序设计的参考书。

第5章第5章函数
按照结构化程序设计思想,对于一个规模比较大的程序,先按功能划分成若干个模块,每一个模块可以再划分成更小的模块,直至每一个小模块完成一个比较单一的功能,然后分别编写对应于每一个小模块的程序,*后再把这若干个模块组织成一个完整程序。这样一种程序设计模式,可使编写出的程序结构清晰,易于阅读和理解,易于修改和维护,也便于多人合作编写程序,从而保证程序的质量和开发效率。

5.1函数定义
在Python中,一个小模块的功能由一个函数来实现,一个Python程序可由若干个函数组成,函数之间通过调用关系形成一个完整的程序。在Python中,函数要先定义,后调用。
定义函数的语法格式如下:def 函数名(形式参数表):
函数体
return 返回值示例: 求3个数的平均值的函数定义如下: def average(num1,num2,num3):
ave=(num1 num2 num3)/3
return ave结合上述示例,对函数定义简要说明如下:
① def是关键字,用于定义函数。
② 函数名用于标识函数,函数定义后,一般要通过函数调用的方式来使用这个函数,函数调用时要用到函数的名字。函数名要符合标识符的命名规则,当函数名由多个单词组成时,本书采用非首单词首字母大写的形式,如scoreAverage()。
③ 形式参数表用于给函数运算提供所需的数据,如果有多个形式参数,形式参数之间用逗号分开,参数名也要符合标识符的命名规则。函数也可以没有形式参数,此时形式参数表为空,但一对圆括号不能省略。上面示例函数的功能是计算3个数的平均值,形式参数num1、num2、num3用于提供参与计算的3个数。
④ 函数定义的**行以冒号(:)结束。
⑤ 函数体由实现函数功能的一条或若干条语句组成。
⑥ return语句用于把函数的结果带回调用该函数的调用函数(调用程序),如果函数没有返回值,可以不写return语句。例如,如下函数:〖1〗Python语言程序设计〖1〗第5章函数def display(n):
for i in range(n):
print("")的功能是输出若干行的星号串,只是完成特定的动作,没有值需要带回到调用程序,所以没有return语句。
5.2函数调用
如果只有函数定义,并不能发挥实际的作用,只有被其他函数(或程序)调用才能被执行,才能实现其定义的功能。调用其他函数的函数或程序称为调用函数或调用程序,被其他函数调用的函数称为被调用函数。函数调用语法格式如下:函数名(实际参数表)对于前面定义的函数average(),先通过键盘为x、y、z输入值:x=int(input("x="))
y=int(input("y="))
z=int(input("z="))然后,函数调用形式如下:print(average(x,y,z))函数调用时的实际参数表应与函数定义时的形式参数表在数量上要一致,把每个实际参数(简称实参)的值传递给对应的形式参数(简称形参),每个实参是一个表达式,但函数的各个形参必须是变量,接收来自实参的值。实参表达式可以是简单表达式,如一个常量或一个变量等;也可以是比较复杂的表达式,如由常量和变量组成的表达式。
函数调用可以以一个语句的形式出现,这时函数的执行结果不是得到一个返回值,而是实现特定的功能,如交换两个变量的取值、对一组数据排序等。函数调用也可以出现在表达式中,作为运算对象出现,这时的函数必须有返回值。
调用一个函数时,首先计算实参表中各表达式的值,然后函数调用所在的程序暂停执行,转去执行被调用函数,被调用函数中各形参的初值就是调用函数中各对应实参的值,被调用函数执行完函数体语句后,返回调用函数继续执行函数调用所在语句后面的语句。
【例5.1】定义函数求3个数的平均值。#P0501.py
def average(num1,num2,num3):#定义函数计算3个数的平均值
ave=(num1 num2 num3)/3
return ave
print("请输入3个成绩: ")
score1=int(input("score1="))
score2=int(input("score2="))
score3=int(input("score3="))
ave_score=average(score1,score2,score3) #调用函数计算平均成绩
print("平均成绩=",ave_score)上述程序包括两大部分: 函数定义和函数调用。程序的执行过程如下:
① 先执行调用程序中的如下语句:print("请输入3个成绩:")
score1=int(input("score1="))
score2=int(input("score2="))
score3=int(input("score3="))② 执行函数调用所在的语句:ave_score=average(score1,score2,score3)③ 暂停调用函数的执行,转去执行average()函数中的语句:ave=(num1 num2 num3)/3
return ave其中,3个形参num1、num2、num3的初值分别来自于调用函数中实参score1、score2、score3的值。
④ 当执行完return ave语句后,返回调用函数中,继续执行如下语句:ave_score=average(score1,score2,score3)
print("平均成绩=",ave_score)其中,average(score1,score2,score3)函数调用的值就是被调用函数中通过return语句返回的ave的值。
【例5.2】定义函数求3个数的中间数。#P0502.py
def medium(num1,num2,num3):#定义函数
if num1<num2:
num1,num2=num2,num1#两者之中的大数存入num1
if num1<num3:
num1,num3=num3,num1#两者之中的大数存入num1
if num2<num3:
num2,num3=num3,num2#两者之中的大数存入num2
return num2
print("请输入3个数: ")
a=eval(input("a="))
b=eval(input("b="))
c=eval(input("c="))
med=medium(a,b,c)#通过调用函数求3个数中的中间数
print("3个数的中间数={}".format(med))5.3函数的参数传递
调用函数与被调用函数之间的联系是通过参数传递来实现的。定义函数时,系统并不给函数的形参分配存储单元,函数被调用执行时,系统才为各形参分配存储空间,并把对应的实参的值传递给形参。实参值传递给形参有两种方式: 一是不改变实参值的传递方式,二是改变实参值的传递方式。
5.3.1不改变实参值的参数传递
由于Python中的变量并不是直接存储某个值,而是存储了值所在内存单元的地址,这也是在同一个程序中变量类型可以改变的原因,详细介绍见2.5节。在调用函数时,实参值传递给形参,实际上将实参所指向对象的地址传递给了形参(为便于理解,我们仍简单地称之为把实参值传递给了形参)。如果实参对象是不可变对象(数值、字符串、元组等),则有新值就分配新的存储空间,所以执行被调用函数时形参值的改变不会影响到实参。
【例5.3】不改变实参值的参数传递方式。#P0503.py
def increa(x,y):
print("x={},y={}".format(x,y))
x=int(x1.1)
y=int(y1.2)
print("x={},y={}".format(x,y))
a=20
b=50
print("a={},b={}".format(a,b))
increa(a,b)
print("a={},b={}".format(a,b))程序执行时的参数传递过程如下(程序从语句a=20开始执行)。
执行程序时,首先为a和b两个变量赋初值:a=20b=50调用执行increa()函数后,把a和b的值分别传递给x、y:x=20y=50被调用函数执行完,返回主函数之前,各变量的值如下:x=22y=60
a=20b=50返回到主程序后,各变量的值如下(被调用函数中的各变量被回收):a=20b=50所以,程序执行结果如下:a=20,b=50#进入函数前变量a和b的值
x=20,y=50#刚进入函数时变量x和y的值
x=22,y=60#退出函数前变量x和y的值
a=20,b=50#退出函数后变量a和b的值说明: 由于数值是不可变对象,函数中的x=int(x1.1)语句产生了新值22,所以x指向新的对象22,同样y指向新的对象60,就有了上述程序执行结果。
5.3.2改变实参值的参数传递
如果实参对象是可变对象(如列表、字典、集合等),操作可在原数据上进行,所以在被调用函数执行后,形参值的改变会影响到对应的实参值。
【例5.4】改变实参值的参数传递方式。#P0504.py
def fun(list2,n):
print("list2=",list2)
for i in range(n):
list2\[i\]=int(list2\[i\]1.2)
print("list2=",list2)
list1=\[10,20,30,40,50\]
print("list1=",list1)
fun(list1,5)
print("list1=",list1)程序执行结果如下:list1=\[10, 20, 30, 40, 50\]
list2=\[10, 20, 30, 40, 50\]
list2=\[12, 24, 36, 48, 60\]
list1=\[12, 24, 36, 48, 60\]说明: 由于列表是可变对象,所以函数中对list2(实际上也是list1) 的操作可在原值上进行。
5.3.3位置参数
默认情况下,调用函数时实参的个数、位置要与定义函数时形参的个数、位置一致,即实参是按出现的位置与形参对应的,与参数的名称无关,此时的参数称为位置参数。
【例5.5】基于位置的参数传递方式。#P0505.py
def disp(x,y):
print("x={},y={}".format(x,y))
a=x=20
b=y=30
disp(a,b) #实参a、b的值分别传递给形参x、y
disp(x,y)#实参x、y的值分别传递给形参x、y
disp(y,x) #实参y、x的值分别传递给形参x、y
disp(x,x) #实参x、x的值分别传递给形参x、y程序执行结果如下:x=20,y=30
x=20,y=30
x=30,y=20
x=20,y=20从程序执行结果可以看出,实参到形参的对应只是依据参数的位置而定,**个实参对应**个形参,第二个实参对应第二个形参,与参数的名字无关。在示例中,不管实参用的是与形参不同名的a、b还是与形参同名的x、y或交叉对应的y、x,以及两个实参均为x,都是把**个实参的值传递给**个形参,把第二个实参的值传递给第二个形参。
5.3.4关键字参数
在调用函数时,也可以明确指定把某个实参值传递给某个形参,此时的参数称为关键字参数,关键字参数不再按位置进行对应。
【例5.6】基于关键字的参数传递方式。#P0506.py
def totalScore(math,language,computer):
total=math language computer
average=total//3
return total,average
print("请输入3门课的成绩: ")
math1=int(input("数学="))
language1=int(input("语文="))
computer1=int(input("计算机="))
total,average=totalScore(math=math1,computer=computer1,language=language1)
print("总成绩={},平均成绩={}".format(total,average))关键字参数的优点是: 不需要记住形参的顺序,只需指定哪个实参传递给哪个形参即可,而且指定顺序也可以和定义函数时的形参顺序不一致,这对于形参个数较多的情形是方便的(形参较多时,不容易准确记住形参的顺序),而且能够更好地保证参数传递正确。
5.3.5默认值参数
一般来说,函数中形参的值是通过实参来传递的。如果需要,也可以在定义函数时直接对形参赋值,此时的参数称为带默认值的参数。在Python中,对于带默认值的形参,在函数调用时,如果没有对应的实参,就使用该默认值,如果有对应的实参,则仍用实参值(覆盖掉默认形参值)。
【例5.7】有默认值的参数传递方式。#P0507.py
def area(r=1.0,pi=3.14):
return rrpi
print("面积={:.2f}".format(area())) #两个参数都用默认值
print("面积={:.2f}".format(area(2.6)))#一个参数用默认值
print("面积={:.2f}".format(area(2.6,3.1415926)))#两个参数都不用默认值程序的执行结果如下:面积=3.14
面积=21.23
面积=21.24**次调用函数area()时,由于没有实参,所以程序执行进入函数area()后,两个形参都取默认值(分别为1.0和3.14);第二次调用时,有一个实参,所以进入函数area()后,形参r取实参值(2.6),形参pi取默认值(3.14);第三次调用时,由于有两个实参的值,所以进入函数area()后,两个形参都取实参传过来的值(分别为2.6和3.1415926)。
说明:
① 形参的默认值在定义函数时设定。
② 由于函数调用时实参和形参是按照从左至右的顺序进行对应的,所以设定默认值的形参必须出现在形参表的右端,即在有默认值的形参右面不能有无默认值的形参出现。
如下的默认值设定是正确的。调用函数时,如果只提供一个实参,如fun1(2),将会把实参值2传递给x,y和z取默认值:fun1(x,y=5,z=10)如下的默认值设定是错误的。调用函数时,如果只提供一个实参,如fun2(6),将会把实参值6传递给x(覆盖掉x的默认值),而y得不到相应的取值,会引起错误:fun2(x=5,y,z=10)5.3.6可变长度参数
在Python中,除了可以定义固定长度参数(参数个数固定)的函数外,还可以定义可变长度参数的函数,调用此类函数时,可以提供不同个数的参数以满足实际需要,进一步增强了函数的通用性。在定义函数时,可变长度参数主要有两种形式: 单星号参数和双星号参数,单星号参数是在形参名前加一个星号(),把接收来的多个实参组合在一个元组内,以形参名为元组名;双星号参数是在形参名前加两个星号(),把接收来的多个实参组合在一个字典内,以形参名为字典名。
【例5.8】单星号可变长度参数。#P0508.py
def sumScore(score):#单星号形参用于把接收到的实参组合为元组
sum=0
for i in score:
sum =i
ave=sum//len(score)
return sum,ave
sum1,ave1=sumScore(78,62,81) #**次调用,接收3个实参
print("总成绩={},平均成绩={}".format(sum1,ave1))
sum2,ave2=sumScore(95,61,72,87)#第二次调用,接收4个实参
print("总成绩={},平均成绩={}".format(sum2,ave2))程序运行结果如下:总成绩=221,平均成绩=73
总成绩=315,平均成绩=78结合示例说明如下:
① 参数score前面有一个星号(),Python解释器会把形参score看作可变长度参数,可以接收多个实参,并把接收的多个实参组合为一个名字为score的元组。
② **次调用sumScore()函数时,将3个数值传递给可变长度形参score,并组合为包含3个元素、名字为score的元组。
③ 第二次调用sumScore()函数时,将4个数值传递给可变长度形参score,并组合为包含4个元素、名字为score的元组。
【例5.9】双星号可变长度参数。#P0509.py
def student(stu):#双星号形参用于把接收到的实参值组合为字典
cnt=0
for item in stu.values():
if item=="河北省":
cnt =1
return cnt
count=student(小明="河北省",小亮="北京市",小莲="河北省")
print("有{}个学生来自河北省".format(count))结合示例说明如下:
① 参数stu前面有两个星号(),Python解释器会把形参stu看作可变长度参数,可以接收多个实参,并把接收的多个实参组合为一个名字为stu的字典。
② 调用student()函数时,将3个实参值传递给可变长度形参stu,并组合为包含3个元素、名字为stu的字典。
③ 每个实参值应以“键=值”的形式提供,“键”不需要加引号,“值”若是字符串则需要加引号,如示例中的“小明="河北省"”。
5.3.7序列解包
在前面的介绍中,实参为简单类型值(整数、实数、字符串等),形参为简单变量(整型变量、实型变量、字符串变量等)和组合类型变量(元组变量、字典变量等)。除此之外,Python还支持实参为组合类型值的情形,如可以是元组、列表、字典、集合等。
【例5.10】计算几天的平均温度。#P0510_1.py
def aveTemp(temp):
sum_temp=0
for i in temp:
sum_temp =i
ave_temp=sum_temp//len(temp)
return ave_temp
temp1=\[34,32,27,28,32\]
ave1=aveTemp(temp1)
print("平均温度=",ave1)执行该程序,会报告如下错误提示信息:==========RESTART: C:/Users/Administrator/Desktop/P0510.py==========
Traceback (most recent call last):
File "C:/Users/Administrator/Desktop/P0510.py", line 9, in<module>
ave1=aveTemp(temp1)
File "C:/Users/Administrator/Desktop/P0510.py", line 5, in aveTemp
sum_temp =i
TypeError: unsupported operand type(s) for =: 'int' and 'list'错误在于程序中进行了Python不支持的“整数与列表相加”操作,其原因在于,由于实参temp是一个列表,形参temp的元素为列表,所以程序中的语句for i in temp:
sum_temp =i是要实现一个整数(sum_temp)和一个列表(i)的加法,因此导致了错误。
函数调用部分可以改写如下:temp=\[34,32,27,28,32\]
ave1=aveTemp(temp\[0\],temp\[1\],temp\[2\],temp\[3\],temp\[4\])
print("平均温度=",ave1)再执行此程序会得到正确的结果。
但上述方式需要编程人员写出组合类型的元素,当元素比较多时就不大好处理,Python提供了一种简单的书写方式: 在组合类型实参的前面加一个星号(),将组合类型实参值自动解包为元素传递给形参。函数调用部分进一步改写如下:temp1=\[34,32,27,28,32\]
ave1=aveTemp(temp1)
print("平均温度=",ave1)此时执行也能得到正确结果。
如下形式也能得到正确结果,形参和实参都是列表类型(比加星号还简单):#P0510_2.py
def aveTemp(temp):
sum_temp=0
for i in temp:
sum_temp =i
ave_temp=sum_temp//len(temp)
return ave_temp
temp1=\[34,32,27,28,32\]
ave1=aveTemp(temp1)
print("平均温度=",ave1)在定义函数与调用函数时,实参与形参可以如下对应关系出现:
① 实参与形参都是对应的简单类型,如整型、浮点型、字符串等。
② 实参和形参都是对应的组合类型,如列表、元组、字典、集合等。
③ 实参是简单类型,形参是组合类型,此时需在形参名前加单星号()或双星号(),前者把接收到的实参值组合为元组,后者把接收到的实参值组合为字典。
④ 实参是组合类型,形参是简单类型,可以通过序列解包的形式把实参值传递给形参,此时需要在实参名前加写一个星号(),计算平均温度的程序也可改写如下:#P0510_3.py
def aveTemp(t1,t2,t3,t4,t5):
sum_temp=t1 t2 t3 t4 t5
ave_temp=sum_temp//5
return ave_temp
temp1=\[34,32,27,28,32\]
ave1=aveTemp(temp1)
print("平均温度=",ave1)5.4函数的嵌套与递归
在Python中,函数f1可以调用函数f2,函数f2还可以再调用函数f3,如此下去,便可形成函数的多级调用。函数的多级调用有两种形式: 一是嵌套调用,二是递归调用。
5.4.1函数嵌套
在函数的多级调用中,如果函数f1、f2、…、fn各不相同,则称为嵌套调用。
【例5.11】求100~200中能够被3整除的数之和,用函数的嵌套机制实现。
问题分析: 设计两个函数,一个是sum(),用于求若干个数之和;另一个是fun(),用于判定一个数是否能够被3整除。主程序调用函数sum(),函数sum()再调用函数fun()。#P0511.py
def fun(num):
if (num%3==0):
b=True#如果能够被3整除,设标记值为True
else:
b=False#否则设标记值为False
return b#返回标记值
def sum(m,n):
sum=0
for i in range(m,n 1):#取值范围为m~n
if (fun(i)):#调用函数fun()来判断i是否能被3整除
sum =i
return sum

目录 第1章Python入门11.1Python简介1 1.1.1Python的产生与发展1 1.1.2Python的特点2 1.2Python的安装与运行3 1.2.1Python的下载与安装3 1.2.2Python程序的运行6 1.3简单的Python程序8 1.3.1Python程序示例8 1.3.2input()与print()函数12 1.3.3注释13 1.4程序设计语言介绍14 1.4.1机器语言14 1.4.2汇编语言14 1.4.3**语言15 习题119 第2章基本数据类型与表达式202.1字符集与标识符20 2.1.1字符集20 2.1.2标识符20 2.1.3关键字21 2.2基本数据类型22 2.2.1整型22 2.2.2浮点型23 2.2.3布尔型23 2.2.4字符串型24〖1〗Python语言程序设计〖1〗目录2.3常量与变量26 2.3.1常量26 2.3.2变量26 2.4运算符与表达式28 2.4.1算术运算符与算术表达式28 2.4.2赋值运算符与赋值表达式29 2.4.3类型转换30 2.4.4eval()函数31 2.4.5位运算符与位运算表达式32 2.5变量定义与使用34 2.5.1内存单元的访问方式34 2.5.2C语言的变量定义与使用34 2.5.3Python语言的变量定义与使用36 2.6计算机中的数据表示37 2.6.1计算机中的数制37 2.6.2数值型数据的表示39 2.6.3字符型数据的编码表示41 习题244 第3章语句与结构化程序设计453.1功能语句与顺序结构程序设计45 3.1.1赋值语句45 3.1.2空语句45 3.1.3顺序结构程序设计46 3.2分支语句与分支结构程序设计46 3.2.1关系表达式和逻辑表达式46 3.2.2if语句49 3.2.3ifelse语句49 3.2.4ifelifelse语句52 3.3循环语句与循环结构程序设计54 3.3.1for循环语句54 3.3.2while循环语句57 3.3.3循环语句的嵌套58 3.4退出循环语句59 3.4.1break语句59 3.4.2continue语句60 3.5程序举例61 3.6算法与程序设计67 3.6.1算法设计与分析67 3.6.2程序设计风格70 习题370 第4章组合数据类型与字符串724.1列表72 4.1.1创建列表72 4.1.2访问列表73 4.1.3更新列表74 4.2元组80 4.2.1创建元组80 4.2.2访问元组81 4.2.3元组与列表的异同81 4.3字典83 4.3.1创建字典83 4.3.2访问字典83 4.3.3更新字典84 4.4集合87 4.4.1创建集合87 4.4.2访问集合87 4.4.3更新集合88 4.5字符串90 4.5.1字符串变量的定义90 4.5.2字符串的访问91 4.5.3字符串的运算92 4.5.4字符串的格式设置95 4.5.5特殊字符与转义字符97 习题499 第5章函数1015.1函数定义101 5.2函数调用102 5.3函数的参数传递103 5.3.1不改变实参值的参数传递104 5.3.2改变实参值的参数传递105 5.3.3位置参数105 5.3.4关键字参数106 5.3.5默认值参数106 5.3.6可变长度参数107 5.3.7序列解包108 5.4函数的嵌套与递归110 5.4.1函数嵌套110 5.4.2函数递归111 5.5标准库与第三方库113 5.5.1内置函数 113 5.5.2标准库函数115 5.5.3第三方库函数121 5.6变量的作用域123 习题5128 第6章文件处理1296.1文件的打开与关闭129 6.1.1文件概述129 6.1.2文件的打开129 6.1.3文件的关闭131 6.1.4使用上下文管理器131 6.2文件的读写操作132 6.2.1文本文件的读写132 6.2.2pickle文件的读写138 6.2.3JSON文件的读写140 6.3os库141 习题6142 第7章异常处理1437.1异常处理的基本思路143 7.2Python异常处理机制146 7.2.1tryexcept语句146 7.2.2else和finally语句148 7.2.3断言assert和用户抛出异常raise149 习题7151 第8章面向对象程序设计1528.1面向对象程序设计概述152 8.1.1面向对象的概念152 8.1.2面向对象程序设计的特点153 8.1.3面向对象程序设计与面向过程程序设计的区别153 8.2类和对象154 8.2.1类与对象的定义154 8.2.2构造函数与析构函数156 8.2.3私有成员和公有成员157 8.2.4数据成员157 8.2.5成员函数159 8.3继承与多态160 8.3.1继承与派生160 8.3.2多态162 习题8165 第9章Python**编程1669.1网站开发166 9.1.1Web服务和HTML166 9.1.2使用Python开发网站168 9.1.3使用Web框架开发网站183 9.2数据库编程187 9.2.1关系型数据库和SQL基础187 9.2.2SQLite编程基础190 9.2.3操作其他类型数据库195 9.3网页爬取195 9.3.1爬虫基础196 9.3.2使用Requests库进行爬取197 9.3.3使用BeautifulSoup库解析从网页获取的数据202 9.4数据可视化207 9.4.1Numpy基础208 9.4.2使用Matplotlib.pyplot绘图209 9.4.3散点图213 9.4.4条形图216 9.4.5直方图216 9.4.6饼图218 9.4.7雷达图218 9.4.8三维图220 习题9221 参考文献222