函数在线视频

好，同学们大家好，欢迎来到Python交互式程序设计导论MOOC课堂

这一讲，主要给大家介绍函数，实际上所有的程序设计语言，函数都是非常重要的一种构造和机制

正是有了函数，程序设计语言才变得功能强大而且灵活，也能够实现我们说的，对问题逐步分解自顶向下，这样逐步求精，完成一个大问题的解决过程

这一讲，我们准备给大家介绍六个方面的问题

一是什么是函数

二，Python有哪些内置函数我们可以直接使用

三，math标准库里有哪些函数就是数学标准库里有哪些函数有些常用的我们来演示一下

四，random标准库里有哪些函数就是随机函数

第五个呢，给大家介绍一下第三方Python模块包的一些函数的用法

最后，我们给大家介绍我们作为程序人员，咱们自己来定义自己的函数，这也是我们这一讲的重点

好，下面来看，什么是函数

好，首先来看一下大家熟悉的计算器，不管是在办公室或者家里可能用的计算器

还有我们计算机电脑上也有计算器的软件

看看这个计算器，在它的面板上面有一些按钮，大家所熟悉的数字按钮和加减乘除这些符号

也有些按钮，可能大家不是太常用，但是，它是有它的含义的

比如说，左侧的这些按钮

1/x，x平方，x立方，y的x次方，还有log2x，log10x，tanx，sinx，cosx，ln自然对数

这些东西，是我们初中，有些个别是高中熟悉的常用的函数

如果我们把计算器上的这些按钮用数学的语言的语言来表达，可以看到，是函数

Y=f(x)=1/x

这是用来计算倒数的函数

Y=f(x)=x平方

这是来计算某个数的平方的函数

当然，还有立方

下面这个函数z=f(x,y)=y的x次方

这个函数和其它函数相比比较特殊一些

它是括号里面有两个自变量，当然，等号左边的叫应变量，括号里面的是自变量

这是中学我们已经熟悉的函数

好了，Python语言里的函数情况是什么样的呢

应该说，和这些函数有相似的地方，当然也有区别的地方

我们的数学函数，只能对数学数值数字进行处理和加工

而Python语言的函数可以对其它的数据类型进行处理和加工

比如说，字符串，比如说，我们后面还要学到的列表，字典，集合，记录，等等一些数据结构

那么，什么是一个函数呢，我们可以这样认为，在Python语言里面

函数是完成某种特定的任务，并且可以重复利用的代码块

因此，我们认为函数相当于一个工厂

它可以加工处理

当然，一个工厂里加工处理的过程,它首先要有原料的输入

加工完的产品有输出

同样，我们函数也有这样的特点，就是，函数的参数或者是自变量，我们把它叫输入，函数最后产生的结果，我们把它叫输出

这是什么是函数，我们给大家简单的介绍一下

好，第二个问题，我们介绍Python常用的内置函数

那么，什么是内置函数呢

就是这些函数，我们拿来可以直接使用，在我们程序当中不需要做任何额外的处理，可以直接来使用

这里列出了Python3.4包含的67个内置函数

其中用绿颜色标出来几个函数实际上是后面我们介绍到的各种数据类型的构造函数

而用红颜色标出来的这些函数呢，也是我们常用的函数

好，下面给大家演示一下这些函数这些常用的函数

好，我们打开pycharm，然后，我们在工具里选择运行Python控制台

在这里，我们可以对函数进行测试

我们刚才说了，内置函数不需要任何的处理，不需要导入任何额外的模块包，就可以使用

比如说，这个abs函数

好，我声明一个变量，x等于负10，然后，我用abs这个函数对x进行处理

大家知道会产生什么样的结果呢

+10

所以，这个是绝对值函数

当然，我也可以这样来写

y=abs(x)

好，现在，我们看y的值，print(y)

我们当然也可以这样来写abs(-10)

这就是绝对值函数

下面，我们来看pow这个函数pow函数 pow函数 pow(2,2)

大家知道二的二次方是四

再比如说pow，9的1/2次方相当于对9开根号

它是3

好，我们再来看int函数

假设，我们有一个变量a，它的值是放置一个字符串 123

我们来看a的类型

Type(a)

告诉我们a变量的类型是字符型

现在我们直接用a加10，这会报错

字符串和一个数字是不能相加的

但是，我这时候，可以用int函数对a进行转换

把它转换的结果放到b里面

b等于int(a)，现在我们来看b的类型，type(b)

它是整型的

这时候，b加10可以

因为b是从123转过来的

变成数字，就是123，123加10，就是133

没问题，这就是int函数的功能，它能能够把一个字符串转成整数

那同样的，假设我们有一个变量c，c等于100.99，注意，这时候c是字符型

好，告诉我们字符型，我们同样不能对它进行算术运算

但是，我们有一个转换函数，叫float，能够把一个字符串，转成一个浮点型数字

float(c)，我们把转换的结果放到d里面

好，现在来看d的类型

好，d的类型是浮点型

这时候，d加上20.1

原来是100.99，加上20.1，现在结果是121.09

好，大家可能看到，通过这个演示，可以看到int和float的作用

当然，它们转换也是有条件的，假如说，a等于abcd 是个真正的字符串

如果你让它转换成整型，它不能转换成整型

我们来看int(a),它会报错

它说你这个a 字符串,不是一个代表数字的字符串

它不能够转换成整数

那float也会有同样的问题

下面,我们再来看哪个函数

再来看这个round函数，四舍五入的函数

假如我们有一个值，x等于59.4

现在，我们用round函数对它进行四舍五入

小数点后保留零位，也就是小数点后舍去，或者入上去

round(x,0)

大家可以想象一下它的结果，因为小数点后面是零点四，这是进不上去的

所以返回的是59

当然如果我们的x等于59.6，再来运行这个函数

四舍五入，现在变成60了

如果x等于59.554，我要小数点后保留两位，结果就会是59.55

一样的，如果x值是59.556，大家知道它的结果是59.56

大家可以自己去测试一下这个函数

和我们传统意义上的四舍五入完全一样，或者是有区别

好，接下来看看range这个函数，这个函数很有意思

x等于range(10)

这会发生什么事情，好，现在我们可要看看x属于什么类型，type(x)

它的类型就是range，也不是整数，也不是浮点数，也不是字符串等等

但是，我们来看看sum(x)

45

那么这个45，究竟是哪些数字加起来是45

x究竟是什么东西

我们这样来处理，可能大家能清楚一点

my_list=list()，我们把range转换回来的值强制转换为一个列表

现在来看my_list的类型，my_list，好，它是一个list，我们可以把它的内容显示出来

用print my_list(10)，注意看，原来range(10)返回的是0,1,2,3,4,5,6,7,8,9

现在，再看 sum(my_list)

45

45是0加1加2加3加4加5加6加7加8加9

加到9，它的结果

好了，那现在，我们要把1到100的数字加起来

就是1、2、3一直加起来，我们可以sum(range(1,101))，因为我们注意到range(10)，返回的结果不包括10

所以，这里面一样的，从1到101,但是不包括101

那意味着1到100，大家都知道这个答案是多少，5050

1到100加起来是5050

这样，就对range这个函数进行了讲解

同时，也使用sum函数

同样，我们来看看剩下的这个min最小值，max最大值这两个

大家都知道它的答案是多少

1到100最小的肯定是1，对吧

那max，那返回来的是100

当然，我们也可以这样，max括号10,20,-90,999，这四个数字里面最大值是多少呢？

max返回999

同样，这四个数字里面最小值是多少呢

用min这个函数返回-90

关于这两个

现在，这个len什么意思，我们来看看

假设我用一个字符串s，它的值是"我喜欢Python"

好，现在我们用len这个函数

返回的是9

这个9的含义是什么，9的含义是，这个字符串有九个字

或者有九个字符

一二三，加上六个英文字母，加起来总共是九个字符

可以看到len这个函数返回这个字符串有多少个字符

同时，这个len函数也可以返回

比如说，我们可以把这些东西拷进来作为参数

看一下，它返回的是4

奥，是我们这个列表里有四个元素，四个数字，这是它的长度的含义

这个len长度的含义

一样，我们可以这样来做,len(range(50))

返回的是这个range里面总共有多少个元素

50个元素

那range25开始到50结束，会返回25个具体的元素

那这25个是什么呢？

我们可以print强制转换成list

然后看看这25个具体是什么？

从25开始，25，26，27，28，29，30一直到49，不包括50

好了，这是len函数

还有最后的str函数，什么意思？

它可以把一个数字转换成一个字符串

比如说a，它的值是10

现在，我们可以str(a)

好，如果我们要显示a的内容，可以看到a是10，而s也是10

两个一样

但是，注意它的类型是不一样的

type(a)是int，而type(s)是str

str是字符串，这就是str这个函数的作用

剩下的print函数我们也已经给大家介绍了

type也用过了

还有个input，input函数，我们来看看

怎么用它

假设x等于input括号

现在，我们打回车

光标停在一个问号前面，什么含义？

让你输入一个具体的东西

比如我们输入88，打回车

这时候，我们通过键盘输入的88，就可以由input获取，并且赋给x

看一下，x是不是88，好，x是88，而且是字符型

那么，我们看看它的类型，type(x)，好，它是字符型

当然，input函数还可以这样来用

我们可以提示信息，把提示信息给它加上，请输入一个数字，冒号，好，现在，再来执行

它会提示请输入一个数字，然后，光标在这闪烁，等待你输入一个数字

好，99，现在x的值变成了字符串的99

我们可以看一下，print(x)

好，99，或者直接打x，99

它的类型，x是字符型

好，这些常用的函数，就给大家演示到这里

我们可以在我们的程序中直接使用这些函数，因为它是内置的函数

第三个问题，我们来讲一下标准库函数

当然，Python语言，它的发行包里面包含很多标准库

我们这里主要给大家介绍两个标准库：一个是math标准库，还有一个是random标准库

先看math标准库

这里有哪些函数呢？

可以看到这些函数，我们给大家列出来了

很多函数，大家在中学都学过

重点掌握了解这些标红的

一般，我们程序设计就够用了

好，比如，最左上角的这个函数

我们同样打开Pycharm，我们直接x等于10.2

然后用ceil这个函数，会发生什么事情？

回车，告诉我们ceil这个函数没发现,找不到

所以，这就是和我们前面讲的内置函数的区别

要用这些库函数，我们需要先导入对应的模块包

这是math包，才能使用

import math，好，导入这个包

然后，我们用math.ceil

这时候，我们对x进行处理

好，注意，函数返回的值是11

x的值是10.2

函数返回的值是11

大家可以看到这个函数，它的作用是，这个函数的作用是对x这个数字进行取整

取整，而且叫上取整，就是取比x本身这个值大的最小整数

比10.2大的整数很多：11，12，13，14，15都是比10.2大的整数

但是，取这些整数中最小的一个值就是11

好，这里改成floor，floor(x)

因为x依然是10.2，floor(x)是多少呢？

是10

但是，它取的是比x小的那个最大整数

比X，比10.2小的整数有很多

10、9、8、7、6、5、4、3、2、1等等

如果是负数的话，都算上，那就很多

但是这当中最大的整数是什么，是10

好，依此类推，还有其他这些函数

我介绍一下这些函数的名字和它的含义

不一一做演示了

比如这个是计算阶乘的函数

这个是计算以2为底的对数函数

这个是以10为底的对数函数

这是计算x的y次方

这是计算平方根的函数

反余弦函数、正弦函数

反正切函数、余弦函数

正弦函数、正切函数

还有两个常量，一个是pi，一个是e

还有将角度转换成弧度和将弧度转换成角度的两个函数

上面这个是将弧度转换成角度

下面这个是将角度转换成弧度

好，这是math数学包里面常用的函数

第四个我们介绍random标准库里面的函数

当然它也有很多函数

实际上我们经常用的是标红的这几个函数

一个是randrange两种用法

还有randint，还有random

我们可以简单的演示一下

好的，要使用random标准库函数

我们首先要导入random这个模块包

然后我们可以使用里面的函数

主要是randrange、randint、random这几个函数是常用的

比如说我们random.randrange，给个参数5

执行可以看到返回1

再执行一次返回2

再执行返回3

再执行返回4，再执行返回2

可能大家注意到它的规律了

实际上呢，这个函数，randrange函数能够给我们生成一个随机的数字

而这个数字的范围是什么呢

是0、1、2、3、4当中的某一个

不包括5，不会返回5

一样，这个random函数不需要参数，可以直接运行

好，返回的是一个小数

我们再执行

看，每次返回的小数值是不一样的

好，所以我们可以观察到random这个函数

它的作用实际上就是随机返回0到1之间的一个小数

不包括1本身

再来看，random.randrange我们还可以这样来写

从2到5，好我们执行，它返回3

返回2，返回3，返回2，3，3，4，2

什么意思？

它就是返回一个从2开始，到小于5的一个整数

就是2，3，4，这三个数字当中的某一个

具体返回哪一个呢？是随机的

每次运行返回的可能是不一样的

好的，随机函数我们有专门的讲座，来讲这个问题

我们这里还要说明的随Python安装的标准包不只这两个

就是math和random

还有哪些呢？可以看一下

打help()这个函数，调出帮助

然后输入modules看看有哪些标准库

所有现在Python安装以后的标准库这里都会显示出来

可以看到数量是非常多的

其中我们刚才给大家演示的math和random只是其中的两个而已

math大家看到在这，这是一个标准包，

还有我们给大家演示的random，在这里

接下来我们讲一讲第三方的Python模块包它的函数

Python发行版，就是我们安装Python的时候，

它会自带很多标准的模块

除此之外的其他的模块，都叫第三方的Python模块包

这些模块包需要我们单独的去安装

咱们这门课程用到的SimpleGUITk就是第三方的Python模块包

这是第三方Python模块包

到目前为止有47578个第三方模块

举个例子，还记得我们在绪论里头，给大家介绍的一段代码里头

用到了绘图就是matplotlib这个第三方模块

好，现在我们要导入这个第三方模块

把这个注释语去掉

你会看有错误信息

它的错误信息什么意思，说这个模块找不到

因为它不是标准的Python模块

那我们要使用它怎么办

就需要去安装它

怎么安装

打开你的命令窗口

输入pip3 install

然后是模块包的名称，把这个名称拷下来

让它通过网络去安装这个第三方模块包

大家可以看一下安装的过程

其实是很快就能完成

看，这个包的大小47.6MB

好，安装成功，我们可以用pip3 list

可以查看安装的第三方Python模块包有哪些

这是刚才咱们安装上去的

当然还有其他一些模块包

现在我们再来

这个错误提示马上就没有了

说明这个包是已经可以使用了

当然这个包里面它也有很多的函数我们可以去使用

咱们在绪论里头用到过它的几个函数

大家可以回去再看看那个视频

好，这个咱们就不再详细的讲解了

好，最后呢，我们重点要讲解的是

自定义函数

就是程序员如何自己来定义自己的函数

Python提供自己定义的函数机制其实很简单

用def这个三个字母组成的关键字

然后，空格，紧接着这是函数的名称

然后是括号，括号，在这个口号中间是函数的参数

或者叫自变量

然后是冒号

紧接着后面是我们这个函数体

下面看看具体地怎么来做

好的，我们编写一个程序

让它来输出生日快乐歌的前四句歌词

很简单，用print语言就可以，这里并没有用到自己定义的函数

好，下面看看如何使用自定义的函数让这个函数变的通用、灵活

如何定义一个函数呢

def空格，表明我要定义一个函数

然后，紧接着是函数的名字

假如这个名字我们叫happy

紧接着是括号，括号

在这个括号中间是函数的参数，也是它的自变量

我们假设这个函数现在没有参数

最后是冒号，这都是必须的

Def 保留字，happy是我们函数的名称，括号和括号也是必须的

冒号也是必须的

好，打回车，注意它自动的缩进了4个空格

从这里开始写我们的代码

假设代码就是这么一行

输出

向控制台输出：祝你生日快乐

有了这个函数以后，我们可以调用它来输出4句歌词

怎么来调用呢

调用一次：祝你生日快乐

完成这个功能，我们把它删掉

再调用一次完成这一行的功能，

第三行的功能，我们直接调用，显然是不行的

因为它会输出祝你生日快乐

而不是输出：祝买买提*艾力生日快乐

好，那么第三行我们继续沿用第四行输出的还是祝你生日快乐

好的，我们可以继续调用我们的happy函数

好，这样一来，前面的就不需要了

好，运行它的效果看一下，和我们前面效果是完全一样的

好了，下面对这个函数做一点改进

让它的通用性更强

好，比如说不同的人

这一句歌词的内容会发生变化

那么不同的人他一定是有个姓名

把这个姓名做为一个参数

设计到这个函数里头去

姓名叫name，叫这个变量的名称

缺省初始值是，你

现在这个print语句里头这样写行不行呢

我们把它稍微调整一下

就是祝这个字符串再合成上，连接上name传回来的内容再合成生日快乐

好了，现在我们再来执行我们这个程序

看到运行的效果是完全一样的

第一次调用happy函数

没有提供任何参数

它就会使用缺省的你

那就祝加上你再加上生日快乐

刚好就是这个

第二次调用一样

那么第三次调用的时候我们

稍微改造一下

传的参数是买买提艾力

第四次调用和前1次2次是一样的

现在我们看程序运行的结果，完全相同

如果这时候你想祝别的人生日快乐

只需要调用这里，改他的名字就行

比如说祝张艳艳生日快乐

好，我们来执行

祝你生日快乐

祝你生日快乐

祝张艳艳生日快乐

祝你生日快乐

显然这个版本就更加通用，更加灵活

请注意这个函数没有返回值，没有返回值

这是向控制台输出信息

而没有返回值

我们下面看看有返回值的函数

这是个函数

看一下

这个函数是个数字转换的函数

能够把阿拉伯数字转换成中文大写的数字

好，这个函数有一个参数就是阿拉伯数字

好，我们判断如果参数是0，我们返回汉字的零

如果是1，我们返回汉字的壹

如果是2，返回汉字的贰

依此类推如果是9，返回汉字的玖

好，我们怎么使用这个函数呢

好，假设有一个变量名字叫chines_number

保存，由这个函数转换回来的阿拉伯数字8转换出来对应的那个汉字

然后我们把这个汉字输出出来

运行

看，返回来的这个变量里面存的是汉字捌

我们把它输出到控制台上

确实就是捌

好，再看另外一个函数

如何把中文大写数字转回成阿拉伯数字

这里也有一个参数

名字也叫number

但是它的含义是中文大写的数字零到玖

那我们就要判断如果传过来参数是零

那就返回阿拉伯数字0

如果这个参数传过来是汉字壹，我们返回来的是阿拉伯数字1

依此类推，是玖，我们返回阿拉伯数字9

注意这里用到了if，elif，elif，elif，elif，elif一直最后一个elif

好，我们可以去调用这个函数

Chines_number_to_arabic_number这个函数把大写的汉字柒转换成阿拉伯数字

转换的结果放在这个变量里边arabic_number

然后把它输出到控制台

好，我们看运行的效果

大家可以看到输出的应该是7，对吧

看输出的是7

好，我们再看一个函数

我们每一个人都有一个身份证

这个身份证的号码有它的特殊的含义

比如说前两位是你所在省的编码

前四位是你所在地区的编码

前六位是你出生，办这个身份证所在县的代码

从这里开始，一直到这是你的出生年月日

然后，紧接着这三位是你的顺序码

最后一位是校验码

尤其是倒数第二位，是单数的时候代表男，双数的时候代表女

好了，我们看一下，我们现在想编一个函数

能把这个身份证代码上面蕴含的出生年月日提取出来

能把这个身份证号码上表示的你的性别这个信息提取出来

注意看一下

0、1、2、3、4、5从第六位开始6、7、8、9这是代表出生的年度

从第10位开始到11位是出生的月份

从第12位开始到第13位是出生的日

而性别是在第16位上

这个函数呢，名字就是id_resolve

身份证解析，参数就是我们的身份证号码

它当然是一个字符串

这个字符串从第6位开始到第9位

但是我们写的时候是6：10，不包含10

6到9是我们出生的年

10、11两位是出生的月

12、13两位是出生的日

第16位，从0开始算起，第16位就是这，代表的是出生的性别

好，我们分别把它取出来以后

而生日呢，我们最后把它合成一下

年1965 ，后面紧跟着串接上汉字的年

然后是月，这是11月，之后串接上汉字的月，日呢是04，我们串接上这个日

好，这就是我们的生日也是个字符串

性别呢，我们把第16位取出来转换成整数

然后除以二，取余数，如果余的是0表示它是偶数，偶数，那你的性别就是女性

否则就是奇数，奇数你的性别就是男

我们最后返回birthday和gender

就是返回出生年月日和性别

这个函数和前面的两个函数是有区别的

前面的两个函数都是返回一个值，这也是一样，返回一个值

而这个函数呢，返回了两个值

我们用逗号隔开来

好，现在怎么调用它呢

因为它有返回两个值，所以我们用两个变量来分别保存这里

一个叫my_birthday,另外一个叫my_gender

我的出生日期，我的性别

然后调用我们这个函数

参数是一个身份证号，这是我本人的身份证号

好，它返回的计算的结果会保存到这两个变量

然后我们分别输出这两个变量

当然我们也可以直接用print语句，把这个函数的调用放在里面

让它输出

看看，运行这个程序，看看它的效果

看看这里的my_birthday,1965年11月04日，my_gender男

如果直接函数调用，作为print函数的一个参数放进去

它返回的是这样一个效果

括号，括号，里面的两个值

当然两个值的内容和前面是一样的

Python的函数可以有返回值

可以没有返回值

可以有1个返回值，也可以有多个返回值

Python的函数可以有参数，也可以没有参数

如果有参数我们还可以提供缺省值

这都是很灵活的方式

好的，关于函数呢，我们就介绍到这里

谢谢大家观看