掌握 Python 中的阶乘计算

介绍

在这个项目中，你将学习如何计算非负整数的阶乘。正整数的阶乘是小于或等于它的所有正整数的乘积，0 的阶乘是 1。

👀 预览

$ python factorial.py
2! = 1 * 2 = 2
8! = 1 * 2 * 3 * 4 * 5 * 6 * 7 * 8 = 40320

🎯 任务

在这个项目中，你将学习：

如何在 ~/project 目录中创建一个 factorial.py 文件
如何实现 factorial 函数来计算非负整数的阶乘
如何通过引发 ValueError 来处理负输入，并显示提示信息 "请输入一个非负整数"

🏆 成果

完成这个项目后，你将能够：

理解阶乘的概念以及如何计算它
编写一个 Python 函数来计算非负整数的阶乘
处理输入错误并显示适当的错误消息
应用你所学的 Python 编程知识来解决一个实际问题

创建 factorial.py 文件

在这一步中，你将在 ~/project 目录中创建 factorial.py 文件。按照以下步骤完成此操作：

创建一个新文件，并将其保存为 ~/project 目录下的 factorial.py。

cd ~/project
touch factorial.py

在 factorial.py 文件中，添加以下代码：

def factorial(n):
    """
    计算非负整数的阶乘。

    参数：
        n (int)：要计算阶乘的非负整数。

    返回：
        str：输入整数的阶乘，格式为 "{n}! = {factors_str} = {result}"。

    引发：
        ValueError：如果输入整数为负数。
    """
    ## 在这里添加你的代码

这是你将在下一步中实现的 factorial 函数的起点。

实现阶乘函数

在这一步中，你将在 factorial.py 文件中实现 factorial 函数。按照以下步骤完成此操作：

在 factorial.py 文件中，将 ## 在这里添加你的代码 注释替换为以下代码：

def factorial(n):
    """
    计算非负整数的阶乘。

    参数：
        n (int)：要计算阶乘的非负整数。

    返回：
        str：输入整数的阶乘，格式为 "{n}! = {factors_str} = {result}"。

    引发：
        ValueError：如果输入整数为负数。
    """
    if n < 0:
        raise ValueError("请输入一个非负整数。")
    elif n == 0:
        return "0! = 1"
    else:
        result = 1
        factors = []
        for i in range(1, n + 1):
            result *= i
            factors.append(str(i))
        factors_str = " * ".join(factors)
        return f"{n}! = {factors_str} = {result}"

## 部分示例输出：
print(factorial(2))
print(factorial(8))

这段代码实现了计算非负整数阶乘的功能。它通过引发 ValueError 来处理负输入的情况，对于输入为 0 的情况则返回 "0! = 1"。对于所有其他非负整数，它通过将从 1 到输入数字的所有数字相乘来计算阶乘，并以所需的格式返回结果。

保存 factorial.py 文件。

你的 factorial.py 文件现在已完成，你可以使用 factorial 函数来计算任何非负整数的阶乘。

要测试你的实现，在终端中运行以下命令：

$ python factorial.py
2! = 1 * 2 = 2
8! = 1 * 2 * 3 * 4 * 5 * 6 * 7 * 8 = 40320

总结

恭喜你！你已经完成了这个项目。你可以在 LabEx 中练习更多实验来提升你的技能。