• Python 基础 -2.3 函数


    一 为何要用函数之不用函数的问题

    #1、代码的组织结构不清晰,可读性差
    #2、遇到重复的功能只能重复编写实现代码,代码冗余
    #3、功能需要扩展时,需要找出所有实现该功能的地方修改之,无法统一管理且维护难度极大 

    二 函数是什么

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    针对二中的问题,想象生活中的例子,修理工需要实现准备好工具箱里面放好锤子,扳手,钳子等工具,然后遇到锤钉子的场景,拿来锤子用就可以,而无需临时再制造一把锤子。
    
    修理工===>程序员
    具备某一功能的工具===>函数
    
    要想使用工具,需要事先准备好,然后拿来就用且可以重复使用
    要想用函数,需要先定义,再使用
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    三 函数分类

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    #1、内置函数
    为了方便我们的开发,针对一些简单的功能,python解释器已经为我们定义好了的函数即内置函数。对于内置函数,我们可以拿来就用而无需事先定义,如len(),sum(),max()
    ps:我们将会在最后详细介绍常用的内置函数。
    
    #2、自定义函数
    很明显内置函数所能提供的功能是有限的,这就需要我们自己根据需求,事先定制好我们自己的函数来实现某种功能,以后,在遇到应用场景时,调用自定义的函数即可。例如
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    二 定义函数

    一 如何自定义函数?

    #语法
    def 函数名(参数1,参数2,参数3,...):
        '''注释'''
        函数体
        return 返回的值
    
    #函数名要能反映其意义
    def auth(user:str,password:str)->int:
        '''
        auth function
        :param user: 用户名
        :param password: 密码
        :return: 认证结果
        '''
        if user == 'cmz' and password == '123':
            return 1
    # print(auth.__annotations__) #{'user': <class 'str'>, 'password': <class 'str'>, 'return': <class 'int'>}
    
    user=input('用户名>>: ').strip()
    pwd=input('密码>>: ').strip()
    res=auth(user,pwd)
    print(res)

    二 函数使用的原则:先定义,再调用

    函数即“变量”,“变量”必须先定义后引用。未定义而直接引用函数,就相当于在引用一个不存在的变量名
    #测试一
    def foo():
        print('from foo')
        bar()
    foo() #报错
    
    #测试二
    def bar():
        print('from bar')
    def foo():
        print('from foo')
        bar()
    foo() #正常
    
    #测试三
    def foo():
        print('from foo')
        bar()
        
    def bar():
        print('from bar')
    foo() #会报错吗?
    
    
    #结论:函数的使用,必须遵循原则:先定义,后调用
    #我们在使用函数时,一定要明确地区分定义阶段和调用阶段
    
    #定义阶段
    def foo():
        print('from foo')
        bar()
    def bar():
        print('from bar')
    #调用阶段
    foo()
    函数即“变量”,“变量”必须先定义后引用。未定义而直接引用函数,就相当于在引用一个不存在的变量名
    #测试一
    def foo():
        print('from foo')
        bar()
    foo() #报错
    
    #测试二
    def bar():
        print('from bar')
    def foo():
        print('from foo')
        bar()
    foo() #正常
    
    #测试三
    def foo():
        print('from foo')
        bar()
        
    def bar():
        print('from bar')
    foo() #会报错吗?
    
    
    #结论:函数的使用,必须遵循原则:先定义,后调用
    #我们在使用函数时,一定要明确地区分定义阶段和调用阶段
    
    #定义阶段
    def foo():
        print('from foo')
        bar()
    def bar():
        print('from bar')
    #调用阶段
    View Code

    三 函数在定义阶段都干了哪些事?

    #只检测语法,不执行代码
    也就说,语法错误在函数定义阶段就会检测出来,而代码的逻辑错误只有在执行时才会知道

    四 定义函数的三种形式

    #1、无参:应用场景仅仅只是执行一些操作,比如与用户交互,打印
    #2、有参:需要根据外部传进来的参数,才能执行相应的逻辑,比如统计长度,求最大值最小值
    #3、空函数:设计代码结构
    #定义阶段
    def tell_tag(tag,n): #有参数
        print(tag*n)
    
    def tell_msg(): #无参数
        print('hello world')
    
    #调用阶段
    tell_tag('*',12)
    tell_msg()
    tell_tag('*',12)
    
    '''
    ************
    hello world
    ************
    '''
    
    #结论:
    #1、定义时无参,意味着调用时也无需传入参数
    #2、定义时有参,意味着调用时则必须传入参数
    
    无参、有参
    
    
    def auth(user,password):                             
        '''                                                           
        auth function                                                 
        :param user: 用户名                                              
        :param password: 密码                                           
        :return: 认证结果                                                 
        '''                                                           
        pass                                                          
                                                                      
    def get(filename):                                                
        '''                                                           
        :param filename:                                              
        :return:                                                      
        '''                                                           
        pass                                                          
                                                                      
    def put(filename):                                                
        '''                                                           
        :param filename:                                              
        :return:                                                      
        '''                                                           
    def ls(dirname):                                                  
        '''                                                           
        :param dirname:                                               
        :return:                                                      
        '''                                                           
        pass                                                          
    
    #程序的体系结构立见           
    
    空函数

    三 调用函数

    一 调用函数

    函数的调用:函数名加括号
    1 先找到名字
    2 根据名字调用代码

    二 函数返回值

    无return->None
    return 1个值->返回1个值
    return 逗号分隔多个值->元组
    什么时候该有返回值?
        调用函数,经过一系列的操作,最后要拿到一个明确的结果,则必须要有返回值
        通常有参函数需要有返回值,输入参数,经过计算,得到一个最终的结果
    什么时候不需要有返回值?
        调用函数,仅仅只是执行一系列的操作,最后不需要得到什么结果,则无需有返回值
        通常无参函数不需要有返回值

    三 函数调用的三种形式

    1 语句形式:foo()
    2 表达式形式:3*len('hello')
    3 当中另外一个函数的参数:range(len('hello'))

    四 函数的参数

    一 形参与实参

    #形参即变量名,实参即变量值,函数调用时,将值绑定到变量名上,函数调用结束,解除绑定

    二 具体应用

    #1、位置参数:按照从左到右的顺序定义的参数
            位置形参:必选参数
            位置实参:按照位置给形参传值
    
    #2、关键字参数:按照key=value的形式定义的实参
            无需按照位置为形参传值
            注意的问题:
                    1. 关键字实参必须在位置实参右面
                    2. 对同一个形参不能重复传值
    
    #3、默认参数:形参在定义时就已经为其赋值
            可以传值也可以不传值,经常需要变得参数定义成位置形参,变化较小的参数定义成默认参数(形参)
            注意的问题:
                    1. 只在定义时赋值一次
                    2. 默认参数的定义应该在位置形参右面
                    3. 默认参数通常应该定义成不可变类型
    
    
    #4、可变长参数:
            可变长指的是实参值的个数不固定
            而实参有按位置和按关键字两种形式定义,针对这两种形式的可变长,形参对应有两种解决方案来完整地存放它们,分别是*args,**kwargs
    
            ===========*args===========
            def foo(x,y,*args):
                print(x,y)
                print(args)
            foo(1,2,3,4,5)
    
            def foo(x,y,*args):
                print(x,y)
                print(args)
            foo(1,2,*[3,4,5])
    
    
            def foo(x,y,z):
                print(x,y,z)
            foo(*[1,2,3])
    
            ===========**kwargs===========
            def foo(x,y,**kwargs):
                print(x,y)
                print(kwargs)
            foo(1,y=2,a=1,b=2,c=3)
    
            def foo(x,y,**kwargs):
                print(x,y)
                print(kwargs)
            foo(1,y=2,**{'a':1,'b':2,'c':3})
    
    
            def foo(x,y,z):
                print(x,y,z)
            foo(**{'z':1,'x':2,'y':3})
    
            ===========*args+**kwargs===========
    
            def foo(x,y):
                print(x,y)
    
            def wrapper(*args,**kwargs):
                print('====>')
                foo(*args,**kwargs)
    
    #5、命名关键字参数:*后定义的参数,必须被传值(有默认值的除外),且必须按照关键字实参的形式传递
    可以保证,传入的参数中一定包含某些关键字
            def foo(x,y,*args,a=1,b,**kwargs):
                print(x,y)
                print(args)
                print(a)
                print(b)
                print(kwargs)
    
            foo(1,2,3,4,5,b=3,c=4,d=5)
            结果:
                1
                2
                (3, 4, 5)
                1
                3
                {'c': 4, 'd': 5}

    参数

    1.不固定参数 - 1 

    def send_alert(msg,*args):
        for u in args:
            print("报警已经发送给",u)
    
    send_alert("牛逼了",*["cmz","南京"])

    其中不定长的参数使用  *args

    age参数要指定否则会被args全部截取。

    1.不固定参数 - 2 

    所以是*args       接受数据是元组

              **kwargs 接受数据是字典

    1.  函数返回值

    使用return返回

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

    ret = sum(100,200)
    print(ret)

    函数只能返回一个值,若是返回多个,使用逗号隔开,但是还是返回一个值,是一个元组。

    匿名函数

    def sum(x,y):
        return x+y
    
    func = lambda x,y:x+y #和上面一样 这个是匿名函数
    print(sum(3,8))
    print(func(3,8))

    一、匿名函数

     1.定义: 

      匿名函数顾名思义就是指:是指一类无需定义标识符(函数名)的函数或子程序。
     2.语法格式:lambda 参数:表达式
      lambda语句中,开头先写关键字lambda,冒号前是参数,可以有多个,用逗号隔开;冒号右边的为表达式,需要注意的是只能有一个表达式。由于lambda返回的是函数对象(构建的是一个函数对象),所以需要定义一个变量去接收。
      3.注意点:lambda 函数可以接收任意多个参数 (包括可选参数) 并且返回单个表达式的值。lambda 函数不能包含命令,包含的表达式不能超过一个。
      4.匿名函数优点:
        - 使用Python写一些脚本时,使用lambda可以省去定义函数的过程,让代码更加精简。
        - 对于一些抽象的,不会被别的地方再重复使用的函数,有时候函数起个名字也是个难题,使用lambda不需要考虑命名的问题
        - 使用lambda在某些时候然后代码更容易理解

    5.应用:在内置函数 max() 求最大值,min()求最小值, map() 映射, reduce 合并, filter() 过滤 中会用到!

    data = list(range(10))
    print(list(map(lambda x:x*x,data)))
    输出
    [0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]

    高阶函数

    高阶函数英文叫Higher-order function。什么是高阶函数?我们以实际代码为例子,一步一步深入概念。

    变量可以指向函数

    以Python内置的求绝对值的函数abs()为例,调用该函数用以下代码:

    >>> abs(-10)
    10

    但是,如果只写abs呢?

    >>> abs
    <built-in function abs>

    可见,abs(-10)是函数调用,而abs是函数本身。

    要获得函数调用结果,我们可以把结果赋值给变量:

    >>> x = abs(-10)
    >>> x
    10

    但是,如果把函数本身赋值给变量呢?

    >>> f = abs
    >>> f
    <built-in function abs>

    结论:函数本身也可以赋值给变量,即:变量可以指向函数。

    如果一个变量指向了一个函数,那么,可否通过该变量来调用这个函数?用代码验证一下:

    >>> f = abs
    >>> f(-10)
    10

    成功!说明变量f现在已经指向了abs函数本身。

    函数名也是变量

    那么函数名是什么呢?函数名其实就是指向函数的变量!对于abs()这个函数,完全可以把函数名abs看成变量,它指向一个可以计算绝对值的函数!

    如果把abs指向其他对象,会有什么情况发生?

    >>> abs = 10
    >>> abs(-10)
    Traceback (most recent call last):
      File "<stdin>", line 1, in <module>
    TypeError: 'int' object is not callable

    abs指向10后,就无法通过abs(-10)调用该函数了!因为abs这个变量已经不指向求绝对值函数了!

    当然实际代码绝对不能这么写,这里是为了说明函数名也是变量。要恢复abs函数,请重启Python交互环境。

    注:由于abs函数实际上是定义在__builtin__模块中的,所以要让修改abs变量的指向在其它模块也生效,要用__builtin__.abs = 10

    传入函数

    既然变量可以指向函数,函数的参数能接收变量,那么一个函数就可以接收另一个函数作为参数,这种函数就称之为高阶函数。

    一个最简单的高阶函数:

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

    当我们调用add(-5, 6, abs)时,参数xyf分别接收-56abs,根据函数定义,我们可以推导计算过程为:

    x ==> -5
    y ==> 6
    f ==> abs
    f(x) + f(y) ==> abs(-5) + abs(6) ==> 11

    用代码验证一下:

    >>> add(-5, 6, abs)
    11

    编写高阶函数,就是让函数的参数能够接收别的函数。

    小结

    把函数作为参数传入,这样的函数称为高阶函数,函数式编程就是指这种高度抽象的编程范式。

    主要满足以下任何一个条件就是高阶函数

    1. 接受一个或者多个函数作为输入

    2 . return 返回另一个函数

    函数递归

    def calc(n):
        n = int(n/2)
        print(n)
        if n >0:
            calc(n)
    calc(100)  # 调用
    def fact(n):
      if n==1:
        return 1
      return n * fact(n - 1)

     

    一层一层调用,一层一层退出

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