Python从0到100（十四）：高级函数及函数使用进阶

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是Dream呀

发布于 2024-04-23 11:25:22

780

发布于 2024-04-23 11:25:22

文章被收录于专栏：总结xyp总结xyp

一、高级函数

1.时间函数

在Python中，通常有如下几种方式表示时间：

（1）时间戳；

（2）格式化的时间字符串；

（3）时间元组（struct_time）。

1.通常来讲，时间戳表示的是从1970年1月1日00:00:00开始按秒计算的偏移量。

import time;  # 引入time模块
ticks = time.time()
print("当前时间戳为:", ticks)

2.我们可以使用time模块的strftime方法来格式化日期。

import time
# 格式化成2016-03-20 11:45:39形式
print(time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S", time.localtime()))

3.返回struct_time的函数主要有gmtime()、localtime()和strptime()，struct_time元组。

2.日历函数

1.calendar.calendar(year,w=2,l=1,c=6)

返回一个多行字符串格式的year年年历，3个月一行，间隔距离为c。每日宽度间隔为w字符。每行长度为21* W+18+2* C。l是每星期行数。

import calendar
print(calendar. firstweekday())
print(calendar.isleap(2018))
print(calendar.calendar(2021,w=1,l=1,c=6))

然后就可以得到我们的日期表了，是不是非常的nice：

2. 返回当前每周起始日期的设置。默认情况下，首次载入caendar模块时返回0，即星期一。

calendar. firstweekday（）

3. 如果是闰年返回True，否则为false。

calendar.isleap(year)

4. 返回在Y1，Y2两年之间的闰年总数。

calendar.leapdays(y1,y2)

5. 返回一个多行字符串格式的year年month月日历，两行标题，一周一行。每日宽度间隔为w字符。每行的长度为7* w+6。l是每星期的行数。

print(calendar.month(2021,2,w=2,l=1))

6. 返回一个整数的单层嵌套列表。每个子列表装载代表一个星期的整数。Year年month月外的日期都设为0;范围内的日子都由该月第几日表示，从1开始。

calendar.monthcalendar(year,month)

7. 返回两个整数。第一个是该月的星期几的日期码，第二个是该月的日期码。日从0（星期一）到6（星期日）;月从1到12。

calendar.monthrange(year,month)

8.calendar.prcal(year,w=2,l=1,c=6)

相当于print(calendar.calendar(year,w,l,c))

3.随机数函数

1.random.random()

用于生成一个0到1的随机符点数: 0 <= n < 1.0。

import random# 生成第一个随机数
print("random():", random.random())# 生成第二个随机数 
print("random():", random.random())

2.random.uniform(a,b)

返回a,b之间的随机浮点数，范围[a,b]或[a,b]取决于四舍五入，a不一定要比b小。

3.random.randint(a,b)

返回a,b之间的整数，范围[a,b]，注意：传入参数必须是整数，a一定要比b小。

4.random.randrang([start], stop[, step])

返回有个区间内的整数，可以设置step。只能传入整数，random.randrange(10, 100, 2)，

结果相当于从[10, 12, 14, 16, … 96, 98]序列中获取一个随机数。

5.random.choice(sequence)

从sequence（序列，是有序类型的）中随机获取一个元素，列表、元组、字符串都属于sequence。

random.randrange(10,100,2) 
#结果等效于
random.choice(range(10,100,2)

6.random.shuffle(x[,random])

用于将列表中的元素打乱顺序，俗称为洗牌。

p = ["Python","is", "powerful","simple”]  
random.shuffle(p)

7.random.sample(sequence,k)

从指定序列中随机获取k个元素作为一个片段返回，\

sample函数不会修改原有序列

list = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]  
slice = random.sample(list, 5) 
print(slice) 
print(list)

二、关键字参数

下面是一个判断传入的三条边长能否构成三角形的函数，在调用函数传入参数时，我们可以指定参数名，也可以不指定参数名，代码如下所示。

def is_triangle(a, b, c):
    print(f'a = {a}, b = {b}, c = {c}')
    return a + b > c and b + c > a and a + c > b


# 调用函数传入参数不指定参数名按位置对号入座
print(is_triangle(1, 2, 3))
# 调用函数通过“参数名=参数值”的形式按顺序传入参数
print(is_triangle(a=1, b=2, c=3))
# 调用函数通过“参数名=参数值”的形式不按顺序传入参数
print(is_triangle(c=3, a=1, b=2))

在没有特殊处理的情况下，函数的参数都是位置参数，也就意味着传入参数的时候对号入座即可，如上面代码的第7行所示，传入的参数值1、2、3会依次赋值给参数a、b、c。当然，也可以通过参数名=参数值的方式传入函数所需的参数，因为指定了参数名，传入参数的顺序可以进行调整，如上面代码的第9行和第11行所示。

调用函数时，如果希望函数的调用者必须以参数名=参数值的方式传参，可以用命名关键字参数（keyword-only argument）取代位置参数。所谓命名关键字参数，是在函数的参数列表中，写在*之后的参数，代码如下所示。

def is_triangle(*, a, b, c):
    print(f'a = {a}, b = {b}, c = {c}')
    return a + b > c and b + c > a and a + c > b


# TypeError: is_triangle() takes 0 positional arguments but 3 were given
# print(is_triangle(3, 4, 5))
# 传参时必须使用“参数名=参数值”的方式，位置不重要
print(is_triangle(a=3, b=4, c=5))
print(is_triangle(c=5, b=4, a=3))

注意：上面的is_triangle函数，参数列表中的*是一个分隔符，*前面的参数都是位置参数，而*后面的参数就是命名关键字参数。

在函数的参数列表中可以使用可变参数*args来接收任意数量的参数，要看看*args是否能够接收带参数名的参数。

def calc(*args):
    result = 0
    for arg in args:
        if type(arg) in (int, float):
            result += arg
    return result


print(calc(a=1, b=2, c=3))

执行上面的代码会引发TypeError错误，错误消息为calc() got an unexpected keyword argument 'a'，由此可见，*args并不能处理带参数名的参数。我们在设计函数时，如果既不知道调用者会传入的参数个数，也不知道调用者会不会指定参数名，那么同时使用可变参数和关键字参数。关键字参数会将传入的带参数名的参数组装成一个字典，参数名就是字典中键值对的键，而参数值就是字典中键值对的值，代码如下所示。

def calc(*args, **kwargs):
    result = 0
    for arg in args:
        if type(arg) in (int, float):
            result += arg
    for value in kwargs.values():
        if type(value) in (int, float):
            result += value
    return result


print(calc())                  # 0
print(calc(1, 2, 3))           # 6
print(calc(a=1, b=2, c=3))     # 6
print(calc(1, 2, c=3, d=4))    # 10

不带参数名的参数（位置参数）必须出现在带参数名的参数（关键字参数）之前，否则将会引发异常。例如，执行calc(1, 2, c=3, d=4, 5)将会引发SyntaxError错误，错误消息为positional argument follows keyword argument，翻译成中文意思是“位置参数出现在关键字参数之后”。

三、高阶函数的用法

如果希望上面的calc函数不仅仅可以做多个参数求和，还可以做多个参数求乘积甚至更多的二元运算，我们就可以使用高阶函数的方式来改写上面的代码，将加法运算从函数中移除掉，具体的做法如下所示。

def calc(*args, init_value, op, **kwargs):
    result = init_value
    for arg in args:
        if type(arg) in (int, float):
            result = op(result, arg)
    for value in kwargs.values():
        if type(value) in (int, float):
            result = op(result, value)
    return result

注意，上面的函数增加了两个参数，其中init_value代表运算的初始值，op代表二元运算函数。经过改造的calc函数不仅仅可以实现多个参数的累加求和，也可以实现多个参数的累乘运算，代码如下所示。

def add(x, y):
    return x + y


def mul(x, y):
    return x * y


print(calc(1, 2, 3, init_value=0, op=add, x=4, y=5))      # 15
print(calc(1, 2, x=3, y=4, z=5, init_value=1, op=mul))    # 120

通过对高阶函数的运用，calc函数不再和加法运算耦合，所以灵活性和通用性会变强，这是一种解耦合的编程技巧，但是最初学者来说可能会稍微有点难以理解。需要注意的是，将函数作为参数和调用函数是有显著的区别的，调用函数需要在函数名后面跟上圆括号，而把函数作为参数时只需要函数名即可。上面的代码也可以不用定义add和mul函数，因为Python标准库中的operator模块提供了代表加法运算的add和代表乘法运算的mul函数，我们直接使用即可，代码如下所示。

import operator

print(calc(1, 2, 3, init_value=0, op=operator.add, x=4, y=5))      # 15
print(calc(1, 2, x=3, y=4, z=5, init_value=1, op=operator.mul))    # 120

Python内置函数中有不少高阶函数，我们后面提到的filter和map函数就是高阶函数，前者可以实现对序列中元素的过滤，后者可以实现对序列中元素的映射，例如我们要去掉一个整数列表中的奇数，并对所有的偶数求平方得到一个新的列表，就可以直接使用这两个函数来做到，具体的做法是如下所示。

def is_even(num):
    return num % 2 == 0


def square(num):
    return num ** 2


numbers1 = [35, 12, 8, 99, 60, 52]
numbers2 = list(map(square, filter(is_even, numbers1)))
print(numbers2)    # [144, 64, 3600, 2704]

当然，要完成上面代码的功能，也可以使用列表生成式，列表生成式的做法更为简单优雅。

numbers1 = [35, 12, 8, 99, 60, 52]
numbers2 = [num ** 2 for num in numbers1 if num % 2 == 0]
print(numbers2)    # [144, 64, 3600, 2704]

四、Lambda函数

在使用高阶函数的时候，如果作为参数或者返回值的函数本身非常简单，一行代码就能够完成，那么我们可以使用Lambda函数来表示。Python中的Lambda函数是没有的名字函数，所以很多人也把它叫做匿名函数，匿名函数只能有一行代码，代码中的表达式产生的运算结果就是这个匿名函数的返回值。上面代码中的is_even和square函数都只有一行代码，我们可以用Lambda函数来替换掉它们，代码如下所示。

numbers1 = [35, 12, 8, 99, 60, 52]
numbers2 = list(map(lambda x: x ** 2, filter(lambda x: x % 2 == 0, numbers1)))
print(numbers2)    # [144, 64, 3600, 2704]

通过上面的代码可以看出，定义Lambda函数的关键字是lambda，后面跟函数的参数，如果有多个参数用逗号进行分隔；冒号后面的部分就是函数的执行体，通常是一个表达式，表达式的运算结果就是Lambda函数的返回值，不需要写return 关键字。

如果需要使用加减乘除这种简单的二元函数，也可以用Lambda函数来书写，例如调用上面的calc函数时，可以通过传入Lambda函数来作为op参数的参数值。当然，op参数也可以有默认值，例如我们可以用一个代表加法运算的Lambda函数来作为op参数的默认值。

def calc(*args, init_value=0, op=lambda x, y: x + y, **kwargs):
    result = init_value
    for arg in args:
        if type(arg) in (int, float):
            result = op(result, arg)
    for value in kwargs.values():
        if type(value) in (int, float):
            result = op(result, value)
    return result


# 调用calc函数，使用init_value和op的默认值
print(calc(1, 2, 3, x=4, y=5))    # 15
# 调用calc函数，通过lambda函数给op参数赋值
print(calc(1, 2, 3, x=4, y=5, init_value=1, op=lambda x, y: x * y))    # 120

注意上面的代码中的calc函数，它同时使用了可变参数、关键字参数、命名关键字参数，其中命名关键字参数要放在可变参数和关键字参数之间，传参时先传入可变参数，关键字参数和命名关键字参数的先后顺序并不重要。

有很多函数在Python中用一行代码就能实现，我们可以用Lambda函数来定义这些函数，调用Lambda函数就跟调用普通函数一样，代码如下所示。

import operator, functools

# 一行代码定义求阶乘的函数
fac = lambda num: functools.reduce(operator.mul, range(1, num + 1), 1)
# 一行代码定义判断素数的函数
is_prime = lambda x: x > 1 and all(map(lambda f: x % f, range(2, int(x ** 0.5) + 1)))

# 调用Lambda函数
print(fac(10))        # 3628800
print(is_prime(9))    # False

上面使用的reduce函数是Python标准库functools模块中的函数，它可以实现对数据的归约操作，通常情况下，过滤（filter）、映射（map）和归约（reduce）是处理数据中非常关键的三个步骤，而Python的标准库也提供了对这三个操作的支持。all函数是Python内置函数，如果传入的序列中所有布尔值都是True，all函数就返回True，否则all函数就返回False。

Python中的函数可以使用可变参数*args和关键字参数**kwargs来接收任意数量的参数，而且传入参数时可以带上参数名也可以没有参数名，可变参数会被处理成一个元组，而关键字参数会被处理成一个字典。Python中的函数是一等函数，可以赋值给变量，也可以作为函数的参数和返回值.

原创声明：本文系作者授权腾讯云开发者社区发表，未经许可，不得转载。

如有侵权，请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。

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