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    Python之路,Day3 - Python基础3

     

    本节内容

    1. 函数基本语法及特性

    2. 参数与局部变量

    3. 返回值

    嵌套函数

    4.递归

    5.匿名函数

    6.函数式编程介绍

    7.高阶函数

    8.内置函数

    温故知新

    1. 集合

    主要作用: 

    1. 去重
    2. 关系测试， 交集＼差集＼并集＼反向(对称)差集

    2. 元组　　

    只读列表，只有count, index 2 个方法

    作用：如果一些数据不想被人修改， 可以存成元组，比如身份证列表

    3. 字典

    key-value对

    1. 特性：
    2. 无顺序
    3. 去重
    4. 查询速度快，比列表快多了
    5. 比list占用内存多

    为什么会查询速度会快呢？因为他是hash类型的，那什么是hash呢？

    哈希算法将任意长度的二进制值映射为较短的固定长度的二进制值，这个小的二进制值称为哈希值。哈希值是一段数据唯一且极其紧凑的数值表示形式。如果散列一段明文而且哪怕只更改该段落的一个字母，随后的哈希都将产生不同的值。要找到散列为同一个值的两个不同的输入，在计算上是不可能的，所以数据的哈希值可以检验数据的完整性。一般用于快速查找和加密算法

    dict会把所有的key变成hash 表，然后将这个表进行排序，这样，你通过data[key]去查data字典中一个key的时候，python会先把这个key hash成一个数字，然后拿这个数字到hash表中看没有这个数字， 如果有，拿到这个key在hash表中的索引，拿到这个索引去与此key对应的value的内存地址那取值就可以了。

    上面依然没回答这样做查找一个数据为什么会比列表快，对不对？ 呵呵，等我课上揭晓。

    4. 字符编码

    先说python2

    1. py2里默认编码是ascii
    2. 文件开头那个编码声明是告诉解释这个代码的程序 以什么编码格式 把这段代码读入到内存，因为到了内存里，这段代码其实是以bytes二进制格式存的，不过即使是2进制流，也可以按不同的编码格式转成2进制流，你懂么？
    3. 如果在文件头声明了#_*_coding:utf-8*_，就可以写中文了， 不声明的话，python在处理这段代码时按ascii，显然会出错， 加了这个声明后，里面的代码就全是utf-8格式了
    4. 在有#_*_coding:utf-8*_的情况下，你在声明变量如果写成name=u"大保健"，那这个字符就是unicode格式，不加这个u,那你声明的字符串就是utf-8格式
    5. utf-8 to gbk怎么转，utf8先decode成unicode,再encode成gbk

    再说python3

    1. py3里默认文件编码就是utf-8,所以可以直接写中文，也不需要文件头声明编码了，干的漂亮
    2. 你声明的变量默认是unicode编码，不是utf-8, 因为默认即是unicode了（不像在py2里，你想直接声明成unicode还得在变量前加个u）, 此时你想转成gbk的话，直接your_str.encode("gbk")即可以
    3. 但py3里，你在your_str.encode("gbk")时，感觉好像还加了一个动作，就是就是encode的数据变成了bytes里，我擦，这是怎么个情况，因为在py3里，str and bytes做了明确的区分，你可以理解为bytes就是2进制流，你会说，我看到的不是010101这样的2进制呀， 那是因为python为了让你能对数据进行操作而在内存级别又帮你做了一层封装，否则让你直接看到一堆2进制，你能看出哪个字符对应哪段2进制么？什么？自己换算，得了吧，你连超过2位数的数字加减运算都费劲，还还是省省心吧。　　
    4. 那你说，在py2里好像也有bytes呀，是的，不过py2里的bytes只是对str做了个别名(python2里的str就是bytes, py3里的str是unicode)，没有像py3一样给你显示的多出来一层封装，但其实其内部还是封装了的。 这么讲吧， 无论是2还是三， 从硬盘到内存，数据格式都是 010101二进制到-->b'xe4xbdxa0xe5xa5xbd' bytes类型－－>按照指定编码转成你能看懂的文字

    编码应用比较多的场景应该是爬虫了，互联网上很多网站用的编码格式很杂，虽然整体趋向都变成utf-8，但现在还是很杂，所以爬网页时就需要你进行各种编码的转换，不过生活正在变美好，期待一个不需要转码的世界。

    最后，编码is a piece of fucking shit, noboby likes it.

    1.函数基本语法及特性

    背景提要

    现在老板让你写一个监控程序，监控服务器的系统状况，当cpu＼memory＼disk等指标的使用量超过阀值时即发邮件报警，你掏空了所有的知识量，写出了以下代码

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    while True：
        if cpu利用率 > 90%:
            #发送邮件提醒
            连接邮箱服务器
            发送邮件
            关闭连接
         
        if 硬盘使用空间 > 90%:
            #发送邮件提醒
            连接邮箱服务器
            发送邮件
            关闭连接
         
        if 内存占用 > 80%:
            #发送邮件提醒
            连接邮箱服务器
            发送邮件
            关闭连接

    上面的代码实现了功能，但即使是邻居老王也看出了端倪，老王亲切的摸了下你家儿子的脸蛋，说，你这个重复代码太多了，每次报警都要重写一段发邮件的代码，太low了，这样干存在2个问题：

    1. 代码重复过多，一个劲的copy and paste不符合高端程序员的气质
    2. 如果日后需要修改发邮件的这段代码，比如加入群发功能，那你就需要在所有用到这段代码的地方都修改一遍

    你觉得老王说的对，你也不想写重复代码，但又不知道怎么搞，老王好像看出了你的心思，此时他抱起你儿子，笑着说，其实很简单，只需要把重复的代码提取出来，放在一个公共的地方，起个名字，以后谁想用这段代码，就通过这个名字调用就行了，如下

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    def 发送邮件(内容)
        #发送邮件提醒
        连接邮箱服务器
        发送邮件
        关闭连接
         
    while True：
         
        if cpu利用率 > 90%:
            发送邮件('CPU报警')
         
        if 硬盘使用空间 > 90%:
            发送邮件('硬盘报警')
         
        if 内存占用 > 80%:
            发送邮件('内存报警')

    你看着老王写的代码，气势恢宏、磅礴大气，代码里透露着一股内敛的傲气，心想，老王这个人真是不一般，突然对他的背景更感兴趣了，问老王，这些花式玩法你都是怎么知道的？ 老王亲了一口你儿子，捋了捋不存在的胡子，淡淡的讲，“老夫，年少时，师从京西沙河淫魔银角大王 ”， 你一听“银角大王”这几个字，不由的娇躯一震，心想，真nb,怪不得代码写的这么6, 这“银角大王”当年在江湖上可是数得着的响当当的名字，只可惜后期纵欲过度，卒于公元2016年， 真是可惜了，只留下其哥哥孤守当年兄弟俩一起打下来的江山。 此时你看着的老王离开的身影，感觉你儿子跟他越来越像了。。。

    　

    函数是什么?

    函数一词来源于数学，但编程中的「函数」概念，与数学中的函数是有很大不同的，具体区别，我们后面会讲，编程中的函数在英文中也有很多不同的叫法。在BASIC中叫做subroutine(子过程或子程序)，在Pascal中叫做procedure(过程)和function，在C中只有function，在Java里面叫做method。

    定义: 函数是指将一组语句的集合通过一个名字(函数名)封装起来，要想执行这个函数，只需调用其函数名即可

    特性:

    1. 减少重复代码
    2. 使程序变的可扩展
    3. 使程序变得易维护

    语法定义

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    def sayhi():#函数名
        print("Hello, I'm nobody!")
     
    sayhi() #调用函数

    可以带参数

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    #下面这段代码
    a,b = 5,8
    c = a**b
    print(c)
     
     
    #改成用函数写
    def calc(x,y):
        res = x**y
        return res #返回函数执行结果
     
    c = calc(a,b) ＃结果赋值给c变量
    print(c)

    2.函数参数与局部变量　　

    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

    默认参数

    看下面代码

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    def stu_register(name,age,country,course):
        print("----注册学生信息------")
        print("姓名:",name)
        print("age:",age)
        print("国籍:",country)
        print("课程:",course)
     
    stu_register("王山炮",22,"CN","python_devops")
    stu_register("张叫春",21,"CN","linux")
    stu_register("刘老根",25,"CN","linux")

    发现 country 这个参数 基本都 是"CN", 就像我们在网站上注册用户，像国籍这种信息，你不填写，默认就会是 中国， 这就是通过默认参数实现的，把country变成默认参数非常简单

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    def stu_register(name,age,course,country="CN"):

    这样，这个参数在调用时不指定，那默认就是CN，指定了的话，就用你指定的值。

    另外，你可能注意到了，在把country变成默认参数后，我同时把它的位置移到了最后面，为什么呢？　　

    关键参数

    正常情况下，给函数传参数要按顺序，不想按顺序就可以用关键参数，只需指定参数名即可，但记住一个要求就是，关键参数必须放在位置参数之后。

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    stu_register(age=22,name='alex',course="python",)

    　　

    非固定参数

    若你的函数在定义时不确定用户想传入多少个参数，就可以使用非固定参数

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    def stu_register(name,age,*args): # *args 会把多传入的参数变成一个元组形式
        print(name,age,args)
     
    stu_register("Alex",22)
    #输出
    #Alex 22 () #后面这个()就是args,只是因为没传值,所以为空
     
    stu_register("Jack",32,"CN","Python")
    #输出
    # Jack 32 ('CN', 'Python')

    还可以有一个**kwargs

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    def stu_register(name,age,*args,**kwargs): # *kwargs 会把多传入的参数变成一个dict形式
        print(name,age,args,kwargs)
     
    stu_register("Alex",22)
    #输出
    #Alex 22 () {}#后面这个{}就是kwargs,只是因为没传值,所以为空
     
    stu_register("Jack",32,"CN","Python",sex="Male",province="ShanDong")
    #输出
    # Jack 32 ('CN', 'Python') {'province': 'ShanDong', 'sex': 'Male'}

    局部变量　　

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    name = "Alex Li"
     
    def change_name(name):
        print("before change:",name)
        name = "金角大王,一个有Tesla的男人"
        print("after change", name)
     
     
    change_name(name)
     
    print("在外面看看name改了么?",name)

    输出

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    before change: Alex Li
    after change 金角大王,一个有Tesla的男人
    在外面看看name改了么? Alex Li

    全局与局部变量

    在子程序中定义的变量称为局部变量，在程序的一开始定义的变量称为全局变量。
    全局变量作用域是整个程序，局部变量作用域是定义该变量的子程序。
    当全局变量与局部变量同名时：
    在定义局部变量的子程序内，局部变量起作用；在其它地方全局变量起作用。

    3.返回值　　

    要想获取函数的执行结果，就可以用return语句把结果返回

    注意:

    1. 函数在执行过程中只要遇到return语句，就会停止执行并返回结果，so 也可以理解为 return 语句代表着函数的结束
    2. 如果未在函数中指定return,那这个函数的返回值为None 

    　　

    强行插入知识点: 嵌套函数　　

    看上面的标题的意思是，函数还能套函数？of course

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    name = "Alex"
     
    def change_name():
        name = "Alex2"
     
        def change_name2():
            name = "Alex3"
            print("第3层打印",name)
     
        change_name2() #调用内层函数
        print("第2层打印",name)
     
     
    change_name()
    print("最外层打印",name)

    此时，在最外层调用change_name2()会出现什么效果？

    没错， 出错了， 为什么呢？

    嵌套函数的用法会了，但它有什么用呢？下节课揭晓。。。

    　　

    4. 递归

    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。

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    def calc(n):
        print(n)
        if int(n/2) ==0:
            return n
        return calc(int(n/2))
     
    calc(10)
     
    输出：
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    递归特性:

    1. 必须有一个明确的结束条件

    2. 每次进入更深一层递归时，问题规模相比上次递归都应有所减少

    3. 递归效率不高，递归层次过多会导致栈溢出（在计算机中，函数调用是通过栈（stack）这种数据结构实现的，每当进入一个函数调用，栈就会加一层栈帧，每当函数返回，栈就会减一层栈帧。由于栈的大小不是无限的，所以，递归调用的次数过多，会导致栈溢出）

    堆栈扫盲http://www.cnblogs.com/lln7777/archive/2012/03/14/2396164.html 

    递归函数实际应用案例，二分查找    

    + View Code

    　　

    5. 匿名函数 

    匿名函数就是不需要显式的指定函数

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    #这段代码
    def calc(n):
        return n**n
    print(calc(10))
     
    #换成匿名函数
    calc = lambda n:n**n
    print(calc(10))

    你也许会说，用上这个东西没感觉有毛方便呀， 。。。。呵呵，如果是这么用，确实没毛线改进，不过匿名函数主要是和其它函数搭配使用的呢，如下

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    res = map(lambda x:x**2,[1,5,7,4,8])
    for i in res:
        print(i)

    输出

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    6.函数式编程介绍　　

     

    函数是Python内建支持的一种封装，我们通过把大段代码拆成函数，通过一层一层的函数调用，就可以把复杂任务分解成简单的任务，这种分解可以称之为面向过程的程序设计。函数就是面向过程的程序设计的基本单元。

    函数式编程中的函数这个术语不是指计算机中的函数（实际上是Subroutine），而是指数学中的函数，即自变量的映射。也就是说一个函数的值仅决定于函数参数的值，不依赖其他状态。比如sqrt(x)函数计算x的平方根，只要x不变，不论什么时候调用，调用几次，值都是不变的。

    Python对函数式编程提供部分支持。由于Python允许使用变量，因此，Python不是纯函数式编程语言。

    一、定义

    简单说，"函数式编程"是一种"编程范式"（programming paradigm），也就是如何编写程序的方法论。

    主要思想是把运算过程尽量写成一系列嵌套的函数调用。举例来说，现在有这样一个数学表达式：

    　　(1 + 2) * 3 - 4

    传统的过程式编程，可能这样写：

    　　var a = 1 + 2;

    　　var b = a * 3;

    　　var c = b - 4;

    函数式编程要求使用函数，我们可以把运算过程定义为不同的函数，然后写成下面这样：

    　　var result = subtract(multiply(add(1,2), 3), 4);

    这段代码再演进以下，可以变成这样

    add(1,2).multiply(3).subtract(4)

    这基本就是自然语言的表达了。再看下面的代码，大家应该一眼就能明白它的意思吧：

    merge([1,2],[3,4]).sort().search("2")

    因此，函数式编程的代码更容易理解。

    要想学好函数式编程，不要玩py,玩Erlang,Haskell, 好了，我只会这么多了。。。

    7.高阶函数

    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。

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    def add(x,y,f):
        return f(x) + f(y)
     
     
    res = add(3,-6,abs)
    print(res)

    8. 内置参数　　

    内置参数详解 https://docs.python.org/3/library/functions.html?highlight=built#ascii 

     几个内置方法用法提醒

         

    #compile
    f = open("函数递归.py")
    data =compile(f.read(),'','exec')
    exec(data)


    #print
    msg = "又回到最初的起点"
    f = open("tofile","w")
    print(msg,"记忆中你青涩的脸",sep="|",end="",file=f)


    # #slice
    # a = range(20)
    # pattern = slice(3,8,2)
    # for i in a[pattern]: #等于a[3:8:2]
    # print(i)
    #
    #


    #memoryview
    #usage:
    #>>> memoryview(b'abcd')
    #<memory at 0x104069648>
    #在进行切片并赋值数据时，不需要重新copy原列表数据，可以直接映射原数据内存，
    import time
    for n in (100000, 200000, 300000, 400000):
    data = b'x'*n
    start = time.time()
    b = data
    while b:
    b = b[1:]
    print('bytes', n, time.time()-start)

    for n in (100000, 200000, 300000, 400000):
    data = b'x'*n
    start = time.time()
    b = memoryview(data)
    while b:
    b = b[1:]
    print('memoryview', n, time.time()-start)

    几个内置方法用法提醒

    　　

    　　

    本节作业

    有以下员工信息表

     

    当然此表你在文件存储时可以这样表示

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    1,Alex Li,22,13651054608,IT,2013-04-01

    现需要对这个员工信息文件，实现增删改查操作

    1. 可进行模糊查询，语法至少支持下面3种:
      1. 　　select name,age from staff_table where age > 22
      2. 　　select  * from staff_table where dept = "IT"
      3.       select  * from staff_table where enroll_date like "2013"
      4. 查到的信息，打印后，最后面还要显示查到的条数 
    2. 可创建新员工纪录，以phone做唯一键，staff_id需自增
    3. 可删除指定员工信息纪录，输入员工id，即可删除
    4. 可修改员工信息，语法如下:
      1. 　　UPDATE staff_table SET dept="Market" WHERE where dept = "IT"

     注意：以上需求，要充分使用函数，请尽你的最大限度来减少重复代码！
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