• Python函数


    函数的介绍

    函数是组织好的,可重复使用的,用来实现单一,或相关联功能的代码段。

    函数能提高应用的模块性,和代码的重复利用率。你已经知道Python提供了许多内建函数,比如print()。但你也可以自己创建函数,这被叫做用户自定义函数

    函数的好处:

    • 代码重用
    • 保持一致,易于维护
    • 可扩展性

    函数的定义和调用

    函数的定义

    函数的定义规则:

    • 函数代码块以 def 关键词开头,后接函数标识符名称和圆括号 ()
    • 任何传入参数和自变量必须放在圆括号中间,圆括号之间可以用于定义参数
    • 函数的第一行语句可以选择性地使用文档字符串—用于存放函数说明
    • 函数内容以冒号起始,并且缩进
    • return [表达式] 结束函数,选择性地返回一个值给调用方。不带表达式的return相当于返回 None

    定义的语法:

    定义函数的语法:
     
    def 函数名(参数):
        函数体
        返回值
    

    示例:

    def print_hello():
        """
        打印hello
        :return:
        """
        print("hello")
    

    函数的调用

    定义了函数之后,就相当于有了一个具有某些功能的代码,想要让这些代码能够执行,需要调用它

    调用函数很简单的,通过 函数名() 即可完成调用

    # 示例:
    print_hello()  # 调用函数
    

    注意:

    • 每次调用函数时,函数都会从头开始执行,当这个函数中的代码执行完毕后,意味着调用结束了
    • 当然了如果函数中执行到了return也会结束函数

    函数的返回值

    在函数中添加返回值,需要使用return关键字

    def fun1():    # 无返回值
        print("aa")
    
    def fun2():
        msg = "hello world"
        return msg    # 返回msg,一个返回值
    
    def fun3():
        return 1, 2, 3    # 返回多个返回值
    
    aa = fun1()    # 接收函数的返回值
    bb = fun2()
    cc = fun3()
    print(aa)
    print(bb)
    print(cc)
    
    # 输出结果:
    # None
    # hello world
    # (1, 2, 3)
    

    总结:

    • 函数中如果没有return语句返回,那么python函数会默认返回None
    • 函数返回值数为0,函数默认返回None;函数返回值数为1是,则返回object;返回值数大于1时,则返回的是一个tuple

    函数的参数

    函数参数的原则:

    • 形参变量只有在被调用时才分配内存单元,在调用结束时,即刻释放所分配的内存单元。因此,形参只在函数内部有效。函数调用结束返回主调用函数后则不能再使用该形参变量
    • 实参可以是常量、变量、表达式、函数等,无论实参是何种类型的量,在进行函数调用时,它们都必须有确定的值,以便把这些值传送给形参。因此应预先用赋值,输入等办法使参数获得确定值
    • 位置参数和关键字(标准调用:实参与形参位置一一对应;关键字调用:位置无需固定)
    • 默认参数:放在参数列表的最后
    • 参数组

    普通参数

    def fun1(name):   # name为形式参数
        print(name)
    
    aa = "hello"
    fun1(aa)  # aa为实参
    

    默认参数

    def func(name, age=18):
        print("%s:%s" % (name, age))
    
    
    # 指定参数
    func('aa', 19)  # 自定义传入默认参数,以传入的为准
    func('cc', age=20)
    func('bb')      # 默认参数不传,使用默认值
    
    # 运行结果:
    # aa:19
    # cc:20
    # bb:18
    

    动态参数

    位置参数 > *动态参数 > 默认参数

    def func1(*args):
        print(args)
        print(type(args))       # <class 'tuple'>  元组
    
    
    # 执行方式一
    func1(11, 33, 4, 4454, 5)
    
    # 执行方式二
    li = [11, 2, 2, 3, 3, 4, 54]
    func1(*li)
    
    def func2(**kwargs):
        print(kwargs)
        print(type(kwargs))     # <class 'dict'>
    
    
    # 执行方式一
    func2(name='wupeiqi', age=18)
    
    # 执行方式二
    dict1 = {'name': 'fyh', "age": 18, 'gender': 'male'}
    func2(**dict1)
    

    注意:

    • 加了星号(*)的变量args会存放所有未命名的变量参数,args为元组
    • 而加**的变量kwargs会存放命名参数,即形如key=value的参数, kwargs为字典

    万能参数:

    # 万能参数  可以接收任意的参数
    def func(*args, **kwargs):
        pass
    

    函数的嵌套

    def func1():
        print("hello world")
    
    
    def func2():
        print("aa")
        func1()         
        print("cc")
    
    
    func2()  # 按顺序执行 先执行print("aa") --> func1() --> print("cc")
    

    全局变量与局部变量

    命名空间与作用域

    命名空间:
    1.内置命名空间:python解释内部运行时的变量函数
    2.全局命名空间:我们在py文件中直接声明出来的变量、函数
    3.局部命名空间:在函数内部声明的变量和函数

    加载顺序:
    1.内置命名空间
    2.全局命名空间
    3.局部命名空间

    取值顺序:
    1.局部命名空间
    2.全部命名空间
    3.内置命名空间

    作用域:
    1.全局作用域:全局命名空间 + 内置命名空间
    2.局部作用域:局部命名空间
    可以通过globals()函数来查看全局作用域中的内容,也可以locals()查看当前作用域中的内容

    全局变量与局部变量

    全局变量与局部变量的本质在于作用域的不同

    全局变量说白了就是在整个py文件中声明,全局范围内都可以使用

    局部变量是在某个函数内声明的,只能在函数内部使用

    # 示例
    def fun1():
        name = "aa"
    print(name)
    

    直接报错,报错原因:试图访问局部变量而报的错

    局部变量与全局变量变量名一样

    • 全局变量与局部变量名一致,函数内部会优先使用局部变量
    • 修改局部变量不会影响到全局变量
    name = "bb"
    def print_name():
        name = "aa"
        print(name)
         
    print_name()
    print(name)
    # 打印的结果为
    # aa
    # bb
    

    global关键字

    使用global关键字:则会告诉python编译器,这个变量是全局变量而不是局部变量,这样在函数体内修改变量会影响全局了

    name = "bb"
    def print_name():
        global name
        name = "aa"
        print(name)
    print_name()
    print(name)
    # 打印的结果:
    # aa
    # aa
    

    nonlocal关键字

    onlocal关键字在python3中新出现的关键字,作用:用来在函数或其他作用域中使用外层(非全局)变量

    nonlocal适用于在局部函数中的局部函数,把最内层的局部变量设置成外层局部可用,但是还不是全局的。

    注:nonlocal必须要绑定局部变量

    def fun1():
        num = 1
    
        def fun2():
            nonlocal num    # 此处不能使用global,只能使用nonlocal
            num += 1
            return num
        return fun2
    
    
    aa = fun1()
    print(aa())
    

    函数名的本质

    函数名本质上就是函数的内存地址

    可以被引用

    def func():
        print('in func')
    
    
    f = func
    print(f)    # <function func at 0x000001F18D5B2E18>
    

    可以被当作容器类型的元素

    def f1():
        print('f1')
    
    
    def f2():
        print('f2')
    
    
    def f3():
        print('f3')
    
    
    l = [f1, f2, f3]
    d = {'f1': f1, 'f2': f2, 'f3': f3}
    # 调用
    l[0]()
    d['f2']()
    

    可以作为函数的参数或返回值

    作为函数的参数

    def func1():
        print("aa")
    
    
    def func2(f2):
        f2()
    
    
    func2(func1)  # 作为函数的参数
    

    作为返回值

    def func1():
    
        def func2():
            print("bb")
        return func2   # 作为返回值
    
    
    f = func1()    
    f()
    

    匿名函数

    语法格式:lambda [形参1], [形参2], ... : [单行表达式] 或 [函数调用]

    # 不带参数
    my_fun = lambda : 10 + 20
    # 带参数
    my_add = lambda a, b: a + b
    my_add()
    

    注意:

    • 函数的参数可以有多个,多个参数之间用逗号隔开
    • 匿名函数不管多复杂,只能写一行,且逻辑结束后直接返回数据
    • 返回值和正常的函数一样,可以是任意数据类型

    匿名函数并不是说一定没有名字,这里前面的变量就是一个函数名。说它是函数名原因是我们通过__name__查看的时候是没有名字的,统一是lambda.在调用的时候没有什么特别之处,像正常函数一样调用即可.

    匿名函数作为函数参数

    def my_function(func):
    
        a = 100
        b = 200
        # 把 cucalate_rule 当做函数来调用
        result = func(a, b)
        print('result:', result)
        
    
    my_function(lambda a, b: a + b)
    

    高阶函数

    sorted 排序

    语法:sorted(Iterable, key=None, reverse=False)
                Iterable:可迭代对象
                key:排序规则(排序函数),在sorted内部会将可迭代对象中的每一个对象传递给这个函数的参数,根据函数的运算结果进行排序
    
    lst = [5, 7, 6, 12, 1, 13, 9, 18, 5]
    # lst.sort()  # sort是list里面的方法
    # print(lst)
    new_lst = sorted(lst, reverse=True)     # 内置函数,返回给你一个新列表,新列表是被排序的
    print(new_lst)
    
    
    # 给列表排序,按照字符串的长度进行排序
    lst2 = ["大阳哥", "尼古拉斯", "赵四", "刘能", "广坤", "谢大脚"]
    
    
    def func(st):
        return len(st)
    
    
    new_lst = sorted(lst2, key=func)     # 内部,把可迭代对象中的每一个元素传递给func
    # new_lst = sorted(lst2, key=lambda x: len(x))    # 也可以使用匿名函数
    print(new_lst)
    

    filter 过滤

    filter(过滤):遍历序列中的每个元素,判断每个元素得到布尔值,如果是True则留下来,组成新的迭代器
    语法:filter(function, Iterable) 返回一个迭代器
                function:用来筛选的函数,在filter中会自动的把iterable中的元素传递给function,然后根据function返回的True或者False来判断是否保留次数据
                Iterable:可迭代对象
    
    list1 = ["1111aaa", "2222aaa", "3333aaa", "4444", "5555", "6666"]
    list2 = filter(lambda x: x.endswith("aaa"), list1)  # 有过滤的作用
    print(list(list2))
    # 运行结果:['1111aaa', '2222aaa', '3333aaa']
    

    map 映射

    语法:map(function, Iterable)
            map处理序列中的每个元素,得到一个结果(迭代器),该迭代器元素个数与位置不变
    
    list1 = [1, 2, 3, 4, 5]
    list2 = map(lambda x: x+1, list1)  # map的第一个参数为函数,后面的参数为可迭代对象
    print(list(list2))
    # 结果:[2, 3, 4, 5, 6]
    
    lst1 = [1, 2, 3, 4, 5]
    lst2 = [2, 4, 6, 8, 9]
    
    
    print(list(map(lambda x, y: x+y, lst1, lst2)))
    # 结果:[3, 6, 9, 12, 14]
    

    reduce

    reduce 处理一个序列,把序列进行合并操作

    from functools import reduce
    list1 = [1, 2, 3, 4, 5]
    aa = reduce(lambda x, y: x+y, list1)  # 前一个参数的函数必须是两个参数
    print(aa)
    # 运行结果:15
    

    递归函数

    1、递归的特点

    递归算法是一种直接或间接调用自身算法的过程,在计算机编程中,递归算法对解决一大类问题是十分,它往往使算法的描述简洁而且易于理解。

    递归算法解决问题的特点:

    (1)递归就是在过程或函数里调用自身

    (2)在使用递归策略时,必须有一个明确的递归结束条件,称为递归出口。

    (3)递归算法解题通常显得很简洁,但递归算法解题的运行效率较低,所以一般不提倡用递归算法设计程序。

    (4)在递归调用的过程中系统为每一层的返回点、局部量等开辟了栈来存储,递归次数过多容易造成栈溢出等。

    2、递归的要求

    递归算法所体现的“重复”一般有三个要求:

    (1)每次调用在规模上都有所缩小(通常是减半)

    (2)是相邻两次重复之间有紧密的联系,前一次要为后一次做准备(通常前一次的输出作为后一次的输入)

    (3)在问题的规模极小时必须用直接给出解答而不再进行递归调用,因而每次递归调用都是有条件的(以规模位达到直接解答的大小为条件)无条件递归调用将会成为死循环而不能正常结束。

    """
    1! = 1
    2! = 2 × 1 = 2 × 1!
    3! = 3 × 2 × 1 = 3 × 2!
    4! = 4 × 3 × 2 × 1 = 4 × 3!
    ...
    n! = n × (n-1)!
    使用递归实现
    """
    
    
    def cal_num(num):
        if num >= 1:
            result = num * cal_num(num - 1)
        else:
            result = 1
        return result
    
    
    print(cal_num(3))
    

    递归的执行原理:

    递归的执行深度调整:

    import sys
    sys.setrecursionlimit(10000)    # 可以调整递归深度,但是不一定跑到这里
    

    案例1:斐波那契数列

    # 斐波那契数列:就是前两个数的和为后一个数的值(0,1,1,2,3,5,8,13.........):
    # 计算第n个数的值
    
    def foo(num):
        """
        实现斐波那契数列
        :param num: 第几个数
        :return:
        """
        if num <= 0:
            return 0
        elif num == 1:
            return 1
        else:
            return foo(num - 1) + foo((num - 2))
    
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