Python之路函數基礎

時間 2019-11-09

原文原文鏈接

基本定義

函數是什麼?

函數一詞來源於數學，但編程中的「函數」概念，與數學中的函數是有很大不一樣的，具體區別，咱們後面會講，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(子過程或子程序)，在Pascal中叫作procedure(過程)和function，在C中只有function，在Java裏面叫作method。html

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，只需調用其函數名便可python

特性:linux

減小重複代碼
使程序變的可擴展
使程序變得易維護

語法定義

def sayhi():#函數名
    print("Hello, I'm nobody!")

sayhi() #調用函數

能夠帶參數git

#下面這段代碼
a,b = 5,8
c = a**b
print(c)


#改爲用函數寫
def calc(x,y):
    res = x**y
    return res #返回函數執行結果

c = calc(a,b) ＃結果賦值給c變量
print(c)

參數可讓你的函數更靈活，不僅能作死的動做，還能夠根據調用時傳參的不一樣來決定函數內部的執行流程編程

函數參數

形參變量數據結構

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

實參網站

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，以便把這些值傳送給形參。所以應預先用賦值，輸入等辦法使參數得到肯定值ui

默認參數

看以下代碼設計

def stu_register(name,age,country,course):
    print("----註冊學生信息------")
    print("姓名:",name)
    print("age:",age)
    print("國籍:",country)
    print("課程:",course)

stu_register("王山炮",22,"CN","python_devops")
stu_register("張叫春",21,"CN","linux")
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

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(指定了參數名的參數就叫關鍵參數)，但記住一個要求就是，關鍵參數必須放在位置參數(以位置順序肯定對應關係的參數)以後

def stu_register(name, age, course='PY' ,country='CN'):
    print("----註冊學生信息------")
    print("姓名:", name)
    print("age:", age)
    print("國籍:", country)
    print("課程:", course)

調用能夠這樣

stu_register("王山炮",course='PY', age=22,country='JP' )

但毫不能夠這樣

stu_register("王山炮",course='PY',22,country='JP' )

固然這樣也不行

stu_register("王山炮",22,age=25,country='JP' )

這樣至關於給age賦值2次，會報錯！

非固定參數

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

def stu_register(name,age,*args): # *args 會把多傳入的參數變成一個元組形式
    print(name,age,args)

stu_register("Alex",22)
#輸出
#Alex 22 () #後面這個()就是args,只是由於沒傳值,因此爲空

stu_register("Jack",32,"CN","Python")
#輸出
# Jack 32 ('CN', 'Python')

還能夠有一個**kwargs

def stu_register(name,age,*args,**kwargs): # *kwargs 會把多傳入的參數變成一個dict形式
    print(name,age,args,kwargs)

stu_register("Alex",22)
#輸出
#Alex 22 () {}#後面這個{}就是kwargs,只是由於沒傳值,因此爲空

stu_register("Jack",32,"CN","Python",sex="Male",province="ShanDong")
#輸出
# Jack 32 ('CN', 'Python') {'province': 'ShanDong', 'sex': 'Male'}

返回值

函數外部的代碼要想獲取函數的執行結果，就能夠在函數裏用return語句把結果返回

def stu_register(name, age, course='PY' ,country='CN'):
    print("----註冊學生信息------")
    print("姓名:", name)
    print("age:", age)
    print("國籍:", country)
    print("課程:", course)
    if age > 22:
        return False
    else:
        return True

registriation_status = stu_register("王山炮",22,course="PY全棧開發",country='JP')

if registriation_status:
    print("註冊成功")

else:
    print("too old to be a student.")

注意

函數在執行過程當中只要遇到return語句，就會中止執行並返回結果，so 也能夠理解爲 return 語句表明着函數的結束
若是未在函數中指定return,那這個函數的返回值爲None

全局與局部變量

name = "Alex Li"

def change_name(name):
    print("before change:",name)
    name = "金角大王,一個有Tesla的男人"
    print("after change", name)


change_name(name)

print("在外面看看name改了麼?",name)

輸出

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

不用傳name 值到函數裏，也能夠在函數裏調用外面的變量

name = "Alex Li"


def change_name():
    name = "金角大王,一個有Tesla的男人"
    print("after change", name)


change_name()

print("在外面看看name改了麼?", name)

但就是不能改！

在函數中定義的變量稱爲局部變量，在程序的一開始定義的變量稱爲全局變量。
全局變量做用域是整個程序，局部變量做用域是定義該變量的函數。
當全局變量與局部變量同名時，在定義局部變量的函數內，局部變量起做用；在其它地方全局變量起做用。

做用域

做用域（scope），程序設計概念，一般來講，一段程序代碼中所用到的名字並不老是有效/可用的，而限定這個名字的可用性的代碼範圍就是這個名字的做用域。

這裏不適合深刻，之後再講LEGB rule

如何在函數裏修改全局變量？

name = "Alex Li"

def change_name():
    global name
    name = "Alex 又名 金角大王,路飛學城講師"
    print("after change", name)


change_name()

print("在外面看看name改了麼?", name)

global name的做用就是要在函數裏聲明全局變量name ，意味着最上面的name = "Alex Li"即便不寫，程序最後面的print也能夠打印name

嵌套函數

name = "Alex"

def change_name():
    name = "Alex2"

    def change_name2():
        name = "Alex3"
        print("第3層打印", name)

    change_name2()  # 調用內層函數
    print("第2層打印", name)


change_name()
print("最外層打印", name)

輸出

第3層打印 Alex3
第2層打印 Alex2
最外層打印 Alex

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？

嵌套函數的用法會了，但它有什麼用呢？下節課揭曉。。。

匿名函數

匿名函數就是不須要顯式的指定函數名

#這段代碼
def calc(x,y):
    return x**y

print(calc(2,5))

#換成匿名函數
calc = lambda x,y:x**y
print(calc(2,5))

你也許會說，用上這個東西沒感受有毛方便呀，。。。。呵呵，若是是這麼用，確實沒毛線改進，不過匿名函數主要是和其它函數搭配使用的呢，以下

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

輸出

高階函數

變量能夠指向函數，函數的參數能接收變量，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。

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


res = add(3,-6,abs)
print(res)

只需知足如下任意一個條件，便是高階函數

接受一個或多個函數做爲輸入
return 返回另一個函數

遞歸

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

def calc(n):
    print(n)
    if int(n/2) ==0:
        return n
    return calc(int(n/2))

calc(10)

輸出

來看實現過程，我改了下代碼

def calc(n):
    v = int(n/2)
    print(v)
    if v > 0:
        calc(v)
    print(n)

calc(10)

輸出

爲何輸出結果是這樣？

遞歸特性:

必須有一個明確的結束條件
每次進入更深一層遞歸時，問題規模相比上次遞歸都應有所減小
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

遞歸有什麼用呢？有不少用途，今天咱們就講一個

遞歸函數實際應用案例，二分查找

data = [1, 3, 6, 7, 9, 12, 14, 16, 17, 18, 20, 21, 22, 23, 30, 32, 33, 35]


def binary_search(dataset,find_num):
    print(dataset)

    if len(dataset) >1:
        mid = int(len(dataset)/2)
        if dataset[mid] == find_num:  #find it
            print("找到數字",dataset[mid])
        elif dataset[mid] > find_num :# 找的數在mid左面
            print("\033[31;1m找的數在mid[%s]左面\033[0m" % dataset[mid])
            return binary_search(dataset[0:mid], find_num)
        else:# 找的數在mid右面
            print("\033[32;1m找的數在mid[%s]右面\033[0m" % dataset[mid])
            return binary_search(dataset[mid+1:],find_num)
    else:
        if dataset[0] == find_num:  #find it
            print("找到數字啦",dataset[0])
        else:
            print("沒的分了,要找的數字[%s]不在列表裏" % find_num)


binary_search(data,66)

內置函數

Python的len爲何你能夠直接用？確定是解釋器啓動時就定義好了

內置參數詳解 https://docs.python.org/3/library/functions.html?highlight=built#ascii

幾個刁鑽古怪的內置方法用法提醒

#compile
f = open("函數遞歸.py")
data =compile(f.read(),'','exec')
exec(data)


#print
msg = "又回到最初的起點"
f = open("tofile","w")
print(msg,"記憶中你青澀的臉",sep="|",end="",file=f)


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


#memoryview
#usage:
#>>> memoryview(b'abcd')
#<memory at 0x104069648>
#在進行切片並賦值數據時，不須要從新copy原列表數據，能夠直接映射原數據內存，
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)

幾個內置方法用法提醒

練習題

修改我的信息程序

在一個文件裏存多我的的我的信息，如如下

username password  age position department 
alex     abc123    24   Engineer   IT
rain     df2@432    25   Teacher   Teching
....

1.輸入用戶名密碼，正確後登陸系統，打印

1. 修改我的信息
2. 打印我的信息
3. 修改密碼

2.每一個選項寫一個方法

3.登陸時輸錯3次退出程序

練習題答案

def print_personal_info(account_dic,username):
    """
    print user info 
    :param account_dic: all account's data 
    :param username: username 
    :return: None
    """
    person_data = account_dic[username]
    info = '''
    ------------------
    Name:   %s
    Age :   %s
    Job :   %s
    Dept:   %s
    Phone:  %s
    ------------------
    ''' %(person_data[1],
          person_data[2],
          person_data[3],
          person_data[4],
          person_data[5],
          )

    print(info)


def save_back_to_file(account_dic):
    """
    把account dic 轉成字符串格式 ，寫回文件 
    :param account_dic: 
    :return: 
    """
    f.seek(0) #回到文件頭
    f.truncate() #清空原文件
    for k in account_dic:
        row = ",".join(account_dic[k])
        f.write("%s\n"%row)

    f.flush()


def change_personal_info(account_dic,username):
    """
    change user info ,思路以下
    1. 把這我的的每一個信息打印出來， 讓其選擇改哪一個字段，用戶選擇了的數字，正好是字段的索引，這樣直接 把字段找出來改掉就能夠了
    2. 改完後，還要把這個新數據從新寫回到account.txt，因爲改完後的新數據 是dict類型，還需把dict轉成字符串後，再寫回硬盤 

    :param account_dic: all account's data 
    :param username: username 
    :return: None
    """
    person_data = account_dic[username]
    print("person data:",person_data)
    column_names = ['Username','Password','Name','Age','Job','Dept','Phone']
    for index,k in enumerate(person_data):
        if index >1: #0 is username and 1 is password
            print("%s.  %s: %s" %( index, column_names[index],k)  )

    choice = input("[select column id to change]:").strip()
    if choice.isdigit():
        choice = int(choice)
        if choice > 0 and choice < len(person_data): #index不能超出列表長度邊界
            column_data = person_data[choice] #拿到要修改的數據
            print("current value>:",column_data)
            new_val = input("new value>:").strip()
            if new_val:#不爲空
                person_data[choice] = new_val
                print(person_data)

                save_back_to_file(account_dic) #改完寫回文件
            else:
                print("不能爲空。。。")



account_file = "account.txt"
f = open(account_file,"r+")
raw_data = f.readlines()
accounts = {}
#把帳戶數據從文件裏讀書來，變成dict,這樣後面就好查詢了
for line in raw_data:
    line = line.strip()
    if not  line.startswith("#"):
        items = line.split(",")
        accounts[items[0]] = items


menu = '''
1. 打印我的信息
2. 修改我的信息
3. 修改密碼
'''

count = 0
while count <3:
    username = input("Username:").strip()
    password = input("Password:").strip()
    if username in accounts:
        if password == accounts[username][1]: #
            print("welcome %s ".center(50,'-') % username )
            while True: #使用戶能夠一直停留在這一層
                print(menu)
                user_choice = input(">>>").strip()
                if user_choice.isdigit():
                    user_choice = int(user_choice)
                    if user_choice == 1:
                        print_personal_info(accounts,username)
                    elif user_choice == 2:
                        change_personal_info(accounts,username)

                elif user_choice == 'q':
                    exit("bye.")

        else:
            print("Wrong username or password!")
    else:
        print("Username does not exist.")

    count += 1

else:
    print("Too many attempts.")