4 Python中的函数、方法和库

4.1 学习目标

理解Python中的函数和方法。
识别和使用函数和方法中的参数。
掌握如何在对象上调用内置函数和方法。
理解Python中的库及其导入方式。
了解如何安装一个简单的外部库并在代码中使用它。

4.2 介绍

在本课中,你将学习Python中的函数、方法和库,基于我们在前一课中涵盖的基础知识。

首先,打开你喜欢的Python环境(例如,Jupyter Notebook、VS Code或PyCharm),并创建一个新的Python文件或笔记本。

接下来,根据你的环境,将文件保存为类似 “functions_and_libraries.py” 或 “functions_and_libraries.ipynb” 的名称。

现在,你应该将本课的所有代码输入到该文件中。

4.3 函数

函数是执行特定任务的一段代码。它可以接收输入(参数)并返回输出。以下是一个只使用一个参数的内置函数的例子:

# Using the len() function to get the length of a string
len("Python")

round()函数接受两个参数:要四舍五入的数字和要四舍五入的小数位数。

# Using the round() function to round a number
round(3.1415, 2)

3.14

练习

4.3.1 问题:使用内置函数

使用abs()函数获取-5的绝对值。

在下方编写你的代码并运行以检查答案:

# Your code here

4.4 参数(形参)

参数(也称为形参)是在调用函数(或方法)时传递给它的值。

传递参数给函数有不同的方法。

再次考虑round()函数。

如果我们查看round()函数的文档,使用:

round?

我们看到它接受两个参数:

number:要四舍五入的数字。
ndigits:要四舍五入的小数位数。

传递参数给这个函数有两种主要的方法。

位置参数:按照定义的顺序传递。由于参数的默认顺序是number然后ndigits,我们可以按照这个顺序传递参数,而无需指定参数名,就像上面所做的那样。

round(3.1415, 2)

3.14

如果我们交换参数的顺序,就会出现错误:

round(2, 3.1415)

关键字参数:通过指定参数名后跟=和参数值来传递。

round(number=3.1415, ndigits=2)

3.14

使用这种方法,我们可以按任何顺序传递参数,只要使用参数名。

round(ndigits=2, number=3.1415)

3.14

通常建议指定关键字,除非函数简单且参数很少,或者从上下文中参数的顺序很明显。

练习

4.4.1 问题:使用位置参数与`pow()`

使用pow()函数通过传递位置参数来计算2的7次方。你可能需要查阅pow()函数的文档来了解它的工作方式。

在下方编写你的代码并运行以检查答案:

# Your code here

4.4.2 问题:使用关键字参数与`round()`

使用round()函数通过指定关键字参数将数字9.87652四舍五入到3位小数。

在下方编写你的代码并运行以检查答案:

# Your code here

4.5 方法

方法类似于函数,但它们与特定的对象或数据类型相关联。它们通过点符号调用。

例如,每个字符串对象都有一系列内置方法,如upper()用于转换为大写,lower()用于转换为小写,replace()用于替换子字符串等等。

让我们看看如何使用这些方法:

name = "python"
print(name.upper())
print(name.lower())
print(name.replace("p", "🐍"))

PYTHON
python
🐍ython

我们还可以直接在字符串对象上调用这些方法,而不将其赋值给变量:

# Using the upper() method on a string
print("python".upper())
print("PYTHON".lower())
print("python".replace("p", "🐍"))

PYTHON
python
🐍ython

同样,Python中的数字也有一些内置方法。例如,as_integer_ratio()(在Python 3.8中添加)方法将一个小数转换为两个整数的比率。

# Using the as_integer_ratio() method on a float
example_decimal = 1.5
example_decimal.as_integer_ratio()

(3, 2)

练习

4.5.1 问题:术语定义

想出以下术语的简明定义,使对你而言清晰(即使在技术上不是完全准确的):

Function
Method
Argument (Parameter)
Dot Notation

练习

4.5.2 问题:使用方法

在字符串 “Helo” 上调用 replace() 方法,将单个 l 替换为双 l。
在字符串 “Hello World” 上调用 split() 方法,将字符串拆分为单词列表。

# Your code here

4.6 Python中的库

库是你可以在程序中使用的预编写代码的集合。它们通过提供额外的函数和工具扩展了Python的功能。

例如,math库提供数学函数,如用于平方根的sqrt()和用于正弦的sin()。

如果我们在未导入math库的情况下尝试使用sqrt()函数,就会出现错误:

# This will cause a NameError
sqrt(16)

我们可以导入math库并像这样使用sqrt()函数:

# Import the library
import math

然后我们可以像这样使用sqrt()函数:

# Use the sqrt() function
math.sqrt(16)

4.0

我们可以以类似的方式获取函数的帮助,调用函数和它所在的库:

# Get help on the sqrt() function
math.sqrt?

我们还可以为库取别名进行导入。例如,我们可以将math库导入并取别名为m:

# Import the entire library with an alias
import math as m
# Then we can use the alias to call the function
m.sqrt(16)

4.0

最后,如果你想省略别名/库名,你可以单独导入函数:

# Import specific functions from a library
from math import sqrt, sin
# Then we can use the function directly
sqrt(16)
sin(0)

0.0

或者导入库中的所有内容:

# Import everything from the library
from math import *
# Then we can all functions directly, such as sqrt() and sin()
sqrt(16)
cos(0)
tan(0)
sin(0)

0.0

真是有很多导入库的方法!你大部分时间会看到import ... as ...语法,有时也会看到from ... import ...语法。

注意,通常我们会在文件的顶部,在一个代码块中导入所有需要的库。这是一种良好的实践。

练习

4.6.1 问题:术语定义

想出以下术语的简明定义,使对你来说清晰(即使在技术上并不完全准确的):

Library (Module)
Import
Alias

练习

4.6.2 问题:使用已导入库的函数

导入random库并使用randint()函数生成1到10之间的随机整数。导入后,你可以使用?运算符获取关于该函数的帮助。

# Your code here

4.7 安装库

虽然Python自带了许多内置库,但还有成千上万的额外库可用,你可以安装它们以进一步扩展Python的功能。让我们以cowsay库为例,看看如何安装和使用一个简单的外部库。

如果我们在未先安装此库的情况下尝试导入它,就会出现错误:

import cowsay

要安装该库,你可以在Google Colab的代码单元中使用!pip install命令。对于cowsay,你需要运行:

!pip install cowsay

Pip从称为PyPI的远程仓库安装软件包。任何人都可以创建并上传软件包到PyPI。经过一些检查后,它就可供任何人安装了。

附注

对于在本地Python环境中工作的用户,你可以在终端中使用pip安装cowsay:

pip install cowsay

安装后,我们现在可以导入并使用cowsay库:

import cowsay

# Make the cow say something
cowsay.cow('Moo!')

  ____
| Moo! |
  ====
    \
     \
       ^__^
       (oo)\_______
       (__)\       )\/\
           ||----w |
           ||     ||

这将显示一只说”Moo!“的ASCII艺术牛。

练习

4.7.1 问题:使用emoji库

安装emoji库。
导入emoji库。
查阅emoji库中emojize()函数的帮助。
使用emojize()函数显示“点赞”表情。

# Your code here

4.8 总结

在本课中,我们涵盖了:

Python中的函数和方法
参数及其使用方法
导入和使用库
安装和使用外部库

这些概念是Python编程的基础,并将在你继续提升技能的过程中广泛使用。练习使用不同的函数、方法和库,以更熟练掌握这些概念。

4.1 学习目标

4.2 介绍

4.3 函数

4.3.1 问题:使用内置函数

4.4 参数(形参)

4.4.1 问题:使用位置参数与pow()

4.4.2 问题:使用关键字参数与round()

4.5 方法

4.5.1 问题:术语定义

4.5.2 问题:使用方法

4.6 Python中的库

4.6.1 问题:术语定义

4.6.2 问题:使用已导入库的函数

4.7 安装库

4.7.1 问题:使用emoji库

4.8 总结

4.4.1 问题:使用位置参数与`pow()`

4.4.2 问题:使用关键字参数与`round()`