Python基础（21）——Python函数实战、递归、lambda、高阶函数

文章目录

Python基础（21）——Python函数实战、递归、lambda、高阶函数
目标
一. 应用：学员管理系统
- 1.1 系统简介
- 1.2 步骤分析
- 1.3 需求实现
- - 1.3.1 显示功能界面
  - 1.3.2 用户输入序号，选择功能
  - 1.3.3 根据用户选择，执行不同的功能
  - 1.3.4 定义不同功能的函数
  - - 1.3.4.1 添加学员
    - 1.3.4.2 删除学员
    - 1.3.4.3 修改学员信息
    - 1.3.4.4 查询学员信息
    - 1.3.4.5 显示所有学员信息
    - 1.3.4.6 退出系统
二. 递归
- 2.1 递归的应用场景
- - 2.1.1 递归的特点
- 2.2 应用：3以内数字累加和
三. lambda 表达式
- 3.1 lambda的应用场景
- 3.2 lambda语法
- - 快速入门
- 3.3 示例：计算a + b
- - 3.3.1 函数实现
  - 3.3.2 lambda实现
- 3.4 lambda的参数形式
- - 3.4.1.无参数
  - 3.4.2.一个参数
  - 3.4.3.默认参数
  - 3.4.4.可变参数：*args
  - 3.4.5.可变参数：**kwargs
- 3.5 lambda的应用
- - 3.5.1. 带判断的lambda
  - 3.5.2. 列表数据按字典key的值排序
四. 高阶函数
- 4.1 体验高阶函数
- 4.2 内置高阶函数
- - 4.2.1 map()
  - 4.2.2 reduce()
  - 4.2.3 filter()
五. 总结

目标

应用：学员管理系统
递归
lambda 表达式
高阶函数

一. 应用：学员管理系统

1.1 系统简介

需求：进入系统显示系统功能界面，功能如下：

1、添加学员
2、删除学员
3、修改学员信息
4、查询学员信息
5、显示所有学员信息
6、退出系统

系统共6个功能，用户根据自己需求选取。

1.2 步骤分析

显示功能界面
用户输入功能序号
根据用户输入的功能序号，执行不同的功能(函数)

3.1 定义函数

3.2 调用函数

1.3 需求实现

1.3.1 显示功能界面

定义函数print_info，负责显示系统功能。

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()

1.3.2 用户输入序号，选择功能

user_num = input('请选择您需要的功能序号：')

1.3.3 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')

工作中，需要根据实际需求调优代码。

用户选择系统功能的代码需要循环使用，直到用户主动退出系统。
如果用户输入1-6以外的数字，需要提示用户。

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 定义不同功能的函数

所有功能函数都是操作学员信息，所有存储所有学员信息应该是一个全局变量，数据类型为列表。

info = []

1.3.4.1 添加学员

需求分析

接收用户输入学员信息，并保存
判断是否添加学员信息

2.1 如果学员姓名已经存在，则报错提示

2.2 如果学员姓名不存在，则准备空字典，将用户输入的数据追加到字典，再列表追加字典数据
对应的if条件成立的位置调用该函数

代码实现

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 删除学员

需求分析

按用户输入的学员姓名进行删除

用户输入目标学员姓名
检查这个学员是否存在

2.1 如果存在，则列表删除这个数据

2.2 如果不存在，则提示“该用户不存在”
对应的if条件成立的位置调用该函数

代码实现

# 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 修改学员信息

需求分析

用户输入目标学员姓名
检查这个学员是否存在

2.1 如果存在，则修改这位学员的信息，例如手机号

2.2 如果不存在，则报错
对应的if条件成立的位置调用该函数

代码实现

# 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 查询学员信息

需求分析

用户输入目标学员姓名
检查学员是否存在

2.1 如果存在，则显示这个学员的信息

2.2 如果不存在，则报错提示
对应的if条件成立的位置调用该函数

代码实现

# 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 显示所有学员信息

需求分析

打印所有学员信息

代码实现

# 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：

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；
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

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 参数列表 ： 表达式

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]