python學習筆記(3)--函數、參數、變量、遞歸

1.函數基本語法和特性

背景摘要

如今老闆讓你寫一個監控程序，監控服務器的系統情況，當cpu\memory\disk等指標的使用量超過閥值時即發郵件報警，你掏出了全部的知識量嗎，寫出瞭如下代碼

 1 while True：
 2     if cpu利用率 > 90%:
 3         #發送郵件提醒
 4         鏈接郵箱服務器
 5         發送郵件
 6         關閉鏈接
 7      
 8     if 硬盤使用空間 > 90%:
 9         #發送郵件提醒
10         鏈接郵箱服務器
11         發送郵件
12         關閉鏈接
13      
14     if 內存佔用 > 80%:
15         #發送郵件提醒
16         鏈接郵箱服務器
17         發送郵件
18         關閉鏈接

上面的代碼實現了功能，但即便是鄰居老王也看出了端倪，老王親切的摸了下你家兒子的臉蛋，說，你這個重複代碼太多了，每次報警都要重寫一段發郵件的代碼，太low了，這樣幹存在2個問題：

1. 代碼重複過多，一個勁的copy and paste不符合高端程序員的氣質
2. 若是往後須要修改發郵件的這段代碼，好比加入羣發功能，那你就須要在全部用到這段代碼的地方都修改一遍

你以爲老王說的對，你也不想寫重複代碼，但又不知道怎麼搞，老王好像看出了你的心思，此時他抱起你兒子，笑着說，其實很簡單，只須要把重複的代碼提取出來，放在一個公共的地方，起個名字，之後誰想用這段代碼，就經過這個名字調用就好了，以下

 1 def 發送郵件(內容)
 2     #發送郵件提醒
 3     鏈接郵箱服務器
 4     發送郵件
 5     關閉鏈接
 6      
 7 while True：
 8      
 9     if cpu利用率 > 90%:
10         發送郵件('CPU報警')
11      
12     if 硬盤使用空間 > 90%:
13         發送郵件('硬盤報警')
14      
15     if 內存佔用 > 80%:
16         發送郵件('內存報警')

你看着老王寫的代碼，氣勢恢宏、磅礴大氣，代碼裏透露着一股內斂的傲氣，心想，老王這我的真是不通常，忽然對他的背景更感興趣了，問老王，這些花式玩法你都是怎麼知道的？ 老王親了一口你兒子，捋了捋不存在的鬍子，淡淡的講，「老夫，年少時，師從京西沙河淫魔銀角大王 」， 你一聽「銀角大王」這幾個字，不禁的嬌軀一震，心想，真nb,怪不得代碼寫的這麼6, 這「銀角大王」當年在江湖上但是數得着的響噹噹的名字，只惋惜後期縱慾過分，卒於公元2016年， 真是惋惜了，只留下其哥哥孤守當年兄弟倆一塊兒打下來的江山。 此時你看着的老王離開的身影，感受你兒子跟他愈來愈像了。。。

函數是什麼？

函數一次來源數學，可是編程中的函數概念，與數學中的函數有很大的不一樣的，具體區別，咱們往後會講，編程中的函數在英文中也有不少不一樣的叫法。在BASIC中叫作subroutine（子程序或者子過程），在Pascal中叫作procedure（過程）和function，在c中只有funtion，在JAVA裏面叫作method。

定義：函數是指將一組語句的集合經過一個名字（函數名）封裝起來，要想執行這個函數，只須要調用其餘函數名便可

特性：

減小重複代碼

使程序變得可擴展

使程序變得易維護

語法定義

 

1 def sayhi():#函數名
2     print("Hello, I'm nobody!")
3  
4 sayhi() #調用函數

 

 

能夠帶參數

 1 #下面這段代碼
 2 a,b = 5,8
 3 c = a**b
 4 print(c)
 5  
 6  
 7 #改爲用函數寫
 8 def calc(x,y):
 9     res = x**y
10     return res #返回函數執行結果
11  
12 c = calc(a,b) ＃結果賦值給c變量
13 print(c)

 

2.函數參數、局部變量、全局變量

形參：變量只有在被調用時才分配內存單元，在調用結束時，即釋放所分配的內存單元。所以，形參只有在函數內部有效。函數調用結束返回主調用函數後，不能再使用該形參變量

實參：能夠是常量、變量、表達式、函數等，不管實參是何種類型的量，在進行函數調用時，它們都必須有肯定的值，以便把這些值傳給形參，所以應預先用賦值，輸入等辦法使參數得到肯定值

默認參數

看下面代碼

 1 def stu_register(name,age,country,course):
 2     print("----註冊學生信息------")
 3     print("姓名:",name)
 4     print("age:",age)
 5     print("國籍:",country)
 6     print("課程:",course)
 7  
 8 stu_register("王山炮",22,"CN","python_devops")
 9 stu_register("張叫春",21,"CN","linux")
10 stu_register("劉老根",25,"CN","linux")

發現 country 這個參數 基本都 是"CN", 就像咱們在網站上註冊用戶，像國籍這種信息，你不填寫，默認就會是 中國， 這就是經過默認參數實現的，把country變成默認參數很是簡單

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

這樣，這個參數在調用時不指定，那默認就是CN，指定了的話，就用你指定的值。

另外，你可能注意到了，在把country變成默認參數後，我同時把它的位置移到了最後面，爲何呢？　　

關鍵參數

正常狀況下，給函數傳參數要按順序，不想按順序就能夠用關鍵參數，只需指定參數名便可，但記住一個要求就是，關鍵參數必須放在位置參數以後。

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

 

非固定參數

args方式（通常參數）：

 若你的函數在定義時不肯定用戶想傳入多少個參數，就可使用非固定參數

使用args傳入參數後以元組方式保存，若是沒有傳入參數，則保存一個空的元組。（args使用時須要放在形參的最後）

args只能夠傳入位置參數，不能夠保存關鍵字參數

 1 def stu_register(name,age,*args): # *args 會把多傳入的參數變成一個元組形式
 2     print(name,age,args)
 3  
 4 stu_register("Alex",22)
 5 #輸出
 6 #Alex 22 () #後面這個()就是args,只是由於沒傳值,因此爲空
 7  
 8 stu_register("Jack",32,"CN","Python")
 9 #輸出
10 # Jack 32 ('CN', 'Python')

 

kwargs方式（字典）：

存儲多個字典集，使用關鍵字方式傳入實參，參數名爲字典keys，參數值爲字典values，若是不傳入任何值，則和args同樣保存一個空值。

 1 def stu_register(name,age,*args,**kwargs): # *kwargs 會把多傳入的參數變成一個dict形式
 2     print(name,age,args,kwargs)
 3  
 4 stu_register("Alex",22)
 5 #輸出
 6 #Alex 22 () {}#後面這個{}就是kwargs,只是由於沒傳值,因此爲空
 7  
 8 stu_register("Jack",32,"CN","Python",sex="Male",province="ShanDong")
 9 #輸出
10 # Jack 32 ('CN', 'Python') {'province': 'ShanDong', 'sex': 'Male'}

局部變量　

 1 name = "Alex Li"
 2  
 3 def change_name(name):
 4     print("before change:",name)
 5     name = "金角大王,一個有Tesla的男人"
 6     print("after change", name)
 7  
 8  
 9 change_name(name)
10  
11 print("在外面看看name改了麼?",name)

 

輸出

1 before change: Alex Li
2 after change 金角大王,一個有Tesla的男人
3 在外面看看name改了麼? Alex Li

 

全局變量

在上述例子中，外部參數name就是全局變量，全局變量的做用域爲全局，（在函數內部使用全局變量傳入的參數時，實際只是傳入形參，對於全局變量沒有任何影響），（在函數內部直接使用全局變量，時至關於從新分配了一個變量，出了函數後就會自動釋放，對全局變量值沒有任何影響），可是若是在函數內部若是定義了同名的變量，則在函數內部同名的局部變量起做用，全局變量若是想在函數內部實現，須要在函數內使用global關鍵字聲明全局變量，方可在函數內訪問和修改全局變量值，此時函數內對全局變量再次修改時做用於全局。

 1 name = 'wang'
 2 
 3 def cal():
 4     global name #聲明全局變量name
 5     print('firstname=',name)
 6     name = 'aaa'
 7     print('lastname=',name)
 8 print('沒有訪問函數時：',name)
 9 cal()
10 print('訪問函數後',name)

輸出

1 沒有訪問函數時： wang
2 firstname= wang
3 lastname= aaa
4 訪問函數後 aaa

 

全局與局部變量

在子程序中定義的變量爲局部變量，在程序的一開始就定義的變量爲全局變量。

全局變量做用域爲整個程序，局部變量做用域爲定義該變量的子程序。

當全局變量和局部變量重名時：

在定義局部變量的子程序中，局部變量起做用；在其餘地方是全局變量起做用

 

 3.返回值

要想獲取函數的執行結果，就能夠return語句把結果返回。

注意：

1. 函數在執行過程當中只要遇到return語句，就會中止並返回結果，so也能夠理解爲return語句表明着函數的結束。
2. 若是未在函數中使用return語句，那這個函數的返回值爲none

 強行插入知識點：嵌套函數

看上面的標題的意思是，函數還能嵌套函數？of cause

 1 name = "Alex"
 2  
 3 def change_name():
 4     name = "Alex2"
 5  
 6     def change_name2():
 7         name = "Alex3"
 8         print("第3層打印",name)
 9  
10     change_name2() #調用內層函數
11     print("第2層打印",name)
12  
13  
14 change_name()
15 print("最外層打印",name)

 

此時，在最外層調用change_name2()會出現什麼效果？

沒錯， 出錯了， 爲何呢？

名稱空間：Python全部有關命名的操做都是在操做名稱空間，例如變量名，函數名

• 內置名稱空間：Python解釋器提供好的功能，解釋器啓動跟着一塊兒啓動，是全局做用域
• 全局名稱空間：Python中頂行寫的，不在函數內部定義的，都是全局名稱空間，在運行的時候會產生名稱空間，是全局做用域
• 局部名稱空間：在一個小範圍定義，只能當前範圍及其子空間內運行，例如在函數內部定義的，是局部做用域

4.遞歸

 

 在函數內部，能夠調用其餘的函數。若是一個函數在內部調用其自身自己，這個函數就是遞歸函數

 1 def calc(n):
 2     print(n)
 3     if int(n/2) ==0:
 4         return n
 5     return calc(int(n/2))
 6  
 7 calc(10)
 8  
 9 輸出：
10 10
11 5
12 2
13 1

 

遞歸特性：

1.必須有一個明確的結束條件

2.每次進入根深一層遞歸時，問題規模對比上一層遞歸時都應該有所減小

3.遞歸效率不高，遞歸層次過多會致使棧溢出，（在計算機中，函數調用是經過棧（stack）這種數據結構實現的，每當進入一個函數調用，棧就會加一層棧幀，每當函數返回，棧就會減一層棧幀。因爲棧的大小不是無限的，因此，遞歸調用的次數過多，會致使棧溢出）

堆棧掃盲http://www.cnblogs.com/lln7777/archive/2012/03/14/2396164.html 

遞歸函數實際應用案例，二分查找

 1 data = [1, 3, 6, 7, 9, 12, 14, 16, 17, 18, 20, 21, 22, 23, 30, 32, 33, 35]
 2 
 3 def find(data,find_nub):
 4     print(data)
 5     if len(data) == 1:
 6         if data[0] == find_nub:
 7             print("找到數字",data[0])
 8         else:
 9             print("要找的數字不在列表中")
10     else:
11         n = int(len(data)/2)
12         if data[n]>find_nub:
13             print('在左邊')
14             find(data[0:n],find_nub)
15         elif data[n]<find_nub:
16             print('在右邊')
17             find(data[n+1:],find_nub)
18         else:
19             print('就是你')
20 
21 find(data,30)
22             

 漢羅塔實例：

 1 i = 1
 2 def move(n, F, T):
 3     global i
 4     print('第%s步，把%s號盤子從%s移動到%s' % (i, n, F, T))
 5     i += 1
 6 
 7 
 8 def cal(n,F,S,T):
 9     if n==1:
10         move(n,F,T)
11     else:
12         cal(n-1,F,T,S)
13 
14         move(n,F,T)
15 
16         cal(n-1,S,F,T)
17 while True:
18     n = input("輸入層數")
19     if n=='n':
20         break
21     else:
22         cal(int(n),'a','b','c')

 

5.匿名函數

匿名函數就是不須要顯示的指定函數

7.高階函數

變量能夠指向函數，函數的參數能夠接收變量，那麼一個函數就能夠接收另外一個函數做爲參數，這種函數就稱之爲高階函數

1 def add(x,y,f):
2     return f(x)+f(y)
3 
4 
5 res = add(3,-6,abs)
6 print(res)