• day15-函数进阶


    1、函数嵌套

    多个函数嵌套在一起即为函数嵌套

    在调用函数时,函数需在调用之前定义,如果函数在调用之后才定义,则不能被成功调用。
    当定义多个函数时,函数名称不能相同,否则后定义的函数会将之前的函数覆盖,即之前的函数失效。

     1 #定义一个函数,划一条横线
     2 def printLine():
     3         print('-'*30)
     4 
     5 #定义一个函数,调用上一个函数,并按用户输入的值划出指定条数的横线
     6 def stringPrint(index):
     7         i = 0
     8         while i<index:
     9                 printLine()
    10                 i+=1
    11 
    12 indexNum = int(input('请输入横线的行数:'))
    13 stringPrint(indexNum)

    注意:
    最初需求为划一条横线,当需要变更为按用户需求划出n条横线时,不要直接更改原有的函数代码,因为原函数可能在其他地方也被调用,而应该重新定义一个函数来实现新的功能,当需要重复执行原函数的功能时,可以直接调用原函数,而不要重复编写原函数的代码。

    求3个数的和、3个数的平均值

     1 #定义一个函数,求3个数的和:
     2 def sum3Num(a,b,c):
     3         sum = a+b+c
     4         return sum
     5 
     6 #定义一个函数,求3个数的平均值
     7 def ava3Num(a,b,c):
     8         sum = sum3Num(a,b,c)
     9         ava = sum/3
    10         return ava
    11 
    12 a = int(input('请输入第一个数:'))
    13 b = int(input('请输入第二个数:'))
    14 c = int(input('请输入第三个数:'))
    15 
    16 result = sum3Num(a,b,c)
    17 ava = ava3Num(a,b,c)
    18 print('和为%d'%result)
    19 print('平均值为%d'%ava)

    2、高阶函数

    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:

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

    当我们调用add(-5, 6, abs)时,参数x,y和f分别接收-5,6和abs
    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。

    有两种情况属于高阶函数:
    1、把一个函数的内存地址当作参数传给另外一个函数
    2、一个函数把另外一个函数当作返回值返回

    例子
    编写一个函数calc_prod(lst),它接收一个list,返回一个函数,返回函数可以计算参数的乘积。

    1 def calc_prod(lst):
    2     def lazy_prod():
    3         def f(x, y):
    4             return x * y
    5         return reduce(f, lst, 1)
    6     return lazy_prod
    7 f = calc_prod([1, 2, 3, 4])
    8 print f()

    在函数calc_proc内部返回了内部函数的值,但是没有调用内部函数,所以在全局命名变量f时不会调用函数lazy_prod()

    当f()时才会调用,可以选择在需要的时候通过f()进行调用,也称为延迟调用。

    如果函数calc_proc内部返回了lazy_prod()的话就会在全局定义变量f时就会调用内部函数。

    3、递归函数

    在函数内部,可以调用其他函数。如果一个函数在内部调用自身本身,这个函数就是递归函数。

    python默认递归函数最多能有999层,也可以改默认值

    import sys
    sys.setrecursionlimit(10000)
    def func(x):
        print(x)
        x +=1
        func(x)
    func(1)

    将递归函数默认限制层数改成10000,实际执行测试时可以执行8000多次,要看PC性能了。

    举个例子,我们来计算阶乘n! = 1 x 2 x 3 x ... x n,用函数fact(n)表示,可以看出:
    fact(n) = n! = 1 x 2 x 3 x ... x (n-1) x n = (n-1)! x n = fact(n-1) x n
    所以,fact(n)可以表示为n x fact(n-1),只有n=1时需要特殊处理。

    如果我们计算fact(5),可以根据函数定义看到计算过程如下:
    ===> fact(5)
    ===> 5 * fact(4)
    ===> 5 * (4 * fact(3))
    ===> 5 * (4 * (3 * fact(2)))
    ===> 5 * (4 * (3 * (2 * fact(1))))
    ===> 5 * (4 * (3 * (2 * 1)))
    ===> 5 * (4 * (3 * 2))
    ===> 5 * (4 * 6)
    ===> 5 * 24
    ===> 120

    于是,fact(n)用递归的方式写出来就是:

    1 def fact(num):
    2     if num == 1:
    3         return 1
    4     return num*fact(num-1)
    5 
    6 result = fact(5)
    7 print('fact=%d'%result)

    或者

    1 def fact(num):
    2     if num>1:
    3         return num*fact(num-1)
    4     return 1

    计算10的阶乘也可以使用reduce

    1 from functools import reduce
    2 def fact(n):
    3     return reduce(lambda x,y:x*y, range(1,n+1) )
    4 print(fact(10))
    5 
    6 或者直接输出:
    7 print(reduce(lambad x,y:x*y, range(1,11)))


    也可以使用for循环相乘

    1 def cal(n):
    2     result = 1
    3     for i in range(1,n+1):
    4         result *=i
    5     print(result)
    6 cal(4)

    或倒序

     1 def cal(n):
     2     for i in range(n-1,0,-1):
     3         n*=i
     4     return n
     5 print(cal(4))

    1 def cal(n):
    2     result = 1
    3     for i in range(n,0,-1):
    4         result*=i
    5     return result
    6 print(cal(4))

     例子:生成一个斐波那契数列

    def fib(max):
        a = 0
        b = 1
        n = 0
        while n<max:
            print(b)
            a, b = b, a+b
            n+=1
    fib(8)

    结果:

    1
    1
    2
    3
    5
    8
    13
    21

    输出斐波那契数列中指定下标的数字

    def fib2(n):
        if n == 1 or n == 2:
            return 1
        elif n > 2:
            return fib2(n-2) + fib2(n-1)
    print(fib2(5))

    结果:5

    例子:将列表中的3变成字符串‘101’

    lis = [2, 3, "k", ["qwe", 20, ["k1", ["tt", 3, "1"]], 89], "ab", "adv"]
    # 创建一个列表循环函数,如果元素还是列表,就再调用列表循环函数,直到元素不是列表类型了,再判断元素如果等于3就换成'101'

    1 def change(li, old, new):
    2     for i in range(len(li)):
    3         if isinstance(li[i], list):
    4             change(li[i],old,new)
    5         if li[i] == old:
    6             li[i] = new
    7 change(lis, 3, '101')
    8 print(lis)

    4、二分查找

    li = [1,2,3,5,6,8,10,12,15,16,17,18,20]
    #li_1 = list(range(1,10000000))#试验了查了22次能查1000万,查1亿需要25次,电脑快死机了不知道为什么

     1 def find(find_str, lst, count):
     2     mid = len(lst) // 2
     3     if len(lst) == 1:
     4         if find_str == lst[0]:
     5             count +=1
     6             print('找了' + str(count) + '次就找到了')
     7     elif mid > 0:
     8         if lst[mid] == find_str:
     9             count += 1
    10             print('找了' + str(count) + '次就找到了')
    11         elif lst[mid] > find_str:
    12             find(find_str, lst[:mid], count + 1)
    13         else:
    14             find(find_str, lst[mid + 1:], count + 1)
    15     else:
    16         print('找了' + str(count) + '次也没找到')
    17 find(200,li, 0)

    5、函数返回值

    Python的函数不但可以返回int、str、list、dict等数据类型,还可以返回函数!

    例如,定义一个函数 f(),我们让它返回一个函数 g,可以这样写:

    def f():
        print 'call f()...'
        def g():
            print 'call g()...'
        return g

    仔细观察上面的函数定义,我们在函数f内部又定义了一个函数g。由于函数g也是一个对象,函数名g就是指向函数g的变量,所以,最外层函数f可以返回变量g,也就是函数g本身。

    调用函数 f,我们会得到 f 返回的一个函数:
    >>> x = f()   #调用f()
    call f()...
    >>> x    #变量x是f()返回的函数:
    <function g at 0x1037bf320>
    >>> x()       #x指向函数,因此可以调用
    call g()...     #调用x()就是执行g()函数定义的代码

    请注意区分返回函数和返回值:

    def myabs():
      return abs # 返回函数
    def myabs2(x):
      return abs(x) # 返回函数调用的结果,返回值是一个数值

    返回函数可以把一些计算延迟执行。例如,如果定义一个普通的求和函数:

    def calc_sum(lst):
      return sum(lst)

    调用calc_sum()函数时,将立刻计算并得到结果:
    >>> calc_sum([1, 2, 3, 4])
    10

    但是,如果返回一个函数,就可以“延迟计算”:

    def calc_sum(lst):
        def lazy_sum():
            return sum(lst)
        return lazy_sum    

    # 调用calc_sum()并没有计算出结果,而是返回函数:
    >>> f = calc_sum([1, 2, 3, 4])
    >>> f
    <function lazy_sum at 0x1037bfaa0>

    # 对返回的函数进行调用时,才计算出结果:
    >>> f()
    10

    由于可以返回函数,我们在后续代码里就可以决定到底要不要调用该函数。

    例子:
    编写一个函数calc_prod(lst),它接收一个list,返回一个函数,返回函数可以计算参数的乘积。

    from functools import reduce
    def
    calc_prod(lst): def lazy_prod(): def f(x, y): return x * y return reduce(f, lst, 1) return lazy_prod a = calc_prod([1, 2, 3, 4]) print(a())

     结果:24

    6、闭包

    在函数内部定义的函数和外部定义的函数是一样的,只是他们无法被外部访问:

    def g():
      print 'g()...'
    
    def f():
      print 'f()...'
      return g

    将 g 的定义移入函数 f 内部,防止其他代码调用 g:

    def f():
      print 'f()...'
      def g():
        print 'g()...'
      return g

    但是,例如下面定义的 calc_sum 函数:

    def calc_sum(lst):
        def lazy_sum():
            return sum(lst)
        return lazy_sum

    注意: 发现没法把 lazy_sum 移到 calc_sum 的外部,因为它引用了 calc_sum 的参数 lst。


    像这种内层函数引用了外层函数的变量(参数也算变量,并且是非全局变量),然后逐层返回内层函数的情况,称为闭包(Closure)。

    闭包的特点是返回的函数还引用了外层函数的局部变量,所以,要正确使用闭包,就要确保引用的局部变量在函数返回后不能变。举例如下:
    # 希望一次返回3个函数,分别计算1x1,2x2,3x3:

    def count():
      fs = []
      for i in range(1, 4):
        def f():
          return i*i
        fs.append(f)
      return fs

    f1, f2, f3 = count()
    print(f1(),f2(),f3())

    你可能认为调用f1(),f2()和f3()结果应该是1,4,9,但实际结果全部都是 9(可以验证)。
    原因就是当count()函数返回了3个函数时,这3个函数所引用的变量 i 的值已经变成了3。由于f1、f2、f3并没有被调用,所以,此时他们并未计算 i*i,当 f1 被调用时:
    >>> f1()
    9 # 因为f1现在才计算i*i,但现在i的值已经变为3
    因此,返回函数不要引用任何循环变量,或者后续会发生变化的变量。

    返回闭包不能引用循环变量,请改写count()函数,让它正确返回能计算1x1、2x2、3x3的函数。

    def f(j):
        def g():
            return j*j
        return g

    它可以正确地返回一个闭包g,g所引用的变量j不是循环变量,因此将正常执行。

    在count函数的循环内部,如果借助f函数,就可以避免引用循环变量i。

    def count():
        fs = []
        for i in range(1, 4):
            def f(j):
                def g():
                    return j*j
                return g
            r = f(i)
            fs.append(r)
        return fs
    f1, f2, f3 = count()
    print(f1(), f2(), f3())

    def count():
        fs = []
        for i in range(1, 4):
            def f(j):
                return j*j
            fs.append(f(i))
        return fs
    
    f1,f2,f3=count()
    print(f1,f2,f3)

    结果为1,4,9

    例子2

    li = []
    for i in range(10):
        def func():
            return i
        li.append(func)
    
    for j in li:
        print(j())

    结果全是9,因为在循环时添加到列表中的只是函数名或者叫函数内存地址,而并没有调用函数,因为i的值并没有添加到列表中 #而当循环列表中的函数,再挨个调用时才传入i的值,这时i为9

    print(li)

    可以看到列表中只是函数内存地址 [<function func at 0x02781A50>, <function func at 0x027818A0>, <function func at 0x02781A98>, <function func at 0x02781B28>,
    <function func at 0x02781B70>, <function func at 0x02781BB8>, <function func at 0x02781C00>, <function func at 0x02781C48>,
    <function func at 0x02781C90>, <function func at 0x02781CD8>]

    li = []
    for i in range(10):
        def func():
            return i
        li.append(func())
    print(li)

    结果: [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

    这次是在循环时就调用了函数func(),所以结果是将i的值循环加入了列表

    l1 = [lambda x:x+i for i in range(10)]
    for j in l1:
        print(j(1))

    #结果全是10,因为列表中是10个函数内存地址,在调用j()时才将最终的i=9传入函数

    print(l1)

    #[<function <listcomp>.<lambda> at 0x02151A98>, <function <listcomp>.<lambda> at 0x02151AE0>, <function <listcomp>.<lambda> at 0x02151A50>,
    <function <listcomp>.<lambda> at 0x021518A0>, <function <listcomp>.<lambda> at 0x02151BB8>, <function <listcomp>.<lambda> at 0x02151C00>,
    <function <listcomp>.<lambda> at 0x02151C48>, <function <listcomp>.<lambda> at 0x02151C90>, <function <listcomp>.<lambda> at 0x02151CD8>,
    <function <listcomp>.<lambda> at 0x02151D20>]

    l2 = (lambda x:x+i for i in range(10))
    for j in l2:
        print(j(1))

    #结果是1-10,因为用()时是生成了一个生成器表达式,只有被调用时才返回值

    print(l2)

    #<generator object <genexpr> at 0x0215EB70>

    例子3

    Python遇到闭包,空间不会随着函数的执行结束而消失,保存闭包数据不会销毁

    def wrapper(x):
        n = 1
        def inner():
            nonlocal n
            n += x
            print(n)
        return inner
    
    ret = wrapper(5)
    ret()
    ret()
    ret()
    ret()

    6
    11
    16
    21

    判断闭包函数的方法__closure__

    #输出的__closure__有cell元素 :是闭包函数
    def func():
        name = 'eva'
        def inner():
            print(name)
        print(inner.__closure__)
        return inner
    
    f = func()
    f()
    
    #输出的__closure__为None :不是闭包函数
    name = 'egon'
    def func2():
        def inner():
            print(name)
        print(inner.__closure__)
        return inner
    
    f2 = func2()
    f2()
    from urllib.request import urlopen
    
    def index():
        url = "http://www.xiaohua100.cn/index.html"
        def get():
            return urlopen(url).read()
        return get
    
    xiaohua = index()
    content = xiaohua()
    print(content)
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