• python基础--函数的应用、lambda表达式以及高阶函数


    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

    1. 显示功能界面

    2. 用户输入功能序号

    3. 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()
    
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    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:')
    
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    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')
    
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    工作中,需要根据实际需求调优代码。

    1. 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。
    2. 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!!!')
    
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    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
    1.3.4.1 添加学员
    • 需求分析
    1. 接收用户输入学员信息,并保存

    2. 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

    3. 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)
    
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    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

    1. 用户输入目标学员姓名

    2. 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”

    3. 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)
    
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    1.3.4.3 修改学员信息
    • 需求分析
    1. 用户输入目标学员姓名

    2. 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

    3. 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)
    
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    1.3.4.4 查询学员信息
    • 需求分析
    1. 用户输入目标学员姓名

    2. 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

    3. 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')
    
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    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"]}')
    
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    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
    
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    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:

    1. 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;
    2. 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)
    
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    • 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。

    在这里插入图片描述

    3.2 lambda语法

    lambda 参数列表 : 表达式
    
    • 1

    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())
    
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    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)
    
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    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))
    
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    3.4 lambda的参数形式

    3.4.1.无参数

    fn1 = lambda: 100
    print(fn1())
    
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    3.4.2.一个参数

    fn1 = lambda a: a
    print(fn1('hello world'))
    
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    3.4.3.默认参数

    fn1 = lambda a, b, c=100: a + b + c
    print(fn1(10, 20))
    
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    3.4.4.可变参数:*args

    fn1 = lambda *args: args
    print(fn1(10, 20, 30))
    
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    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))
    
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    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))
    
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    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)
    
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    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
    
    • 1

    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
    
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    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
    
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    • 方法2
    def sum_num(a, b, f):
        return f(a) + f(b)
    
    
    result = sum_num(-1, 2, abs)
    print(result)  # 3
    
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    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)  # 
    print(list(result))  # [1, 4, 9, 16, 25]
    
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    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
    
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    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)  # 
    print(list(result))  # [2, 4, 6, 8, 10]
    
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    五. 总结

    • 递归

      • 函数内部自己调用自己
      • 必须有出口
    • lambda

      • 语法
      lambda 参数列表: 表达式
      
      • 1
      • lambda的参数形式

        • 无参数
        lambda: 表达式
        
        • 1
        • 一个参数
        lambda 参数: 表达式
        
        • 1
        • 默认参数
        lambda key=value: 表达式
        
        • 1
        • 不定长位置参数
        lambda *args: 表达式
        
        • 1
        • 不定长关键字参数
        lambda **kwargs: 表达式
        
        • 1
    • 高阶函数

      • 作用:把函数作为参数传入,化简代码
      • 内置高阶函数
        • map()
        • reduce()
        • filter()
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