Python之函數、遞歸、內置函數

時間  2019-12-13
標籤 python 函數 遞歸 內置 欄目 Python 简体版
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本節內容html

1. 函數基本語法及特性python

2. 參數與局部變量linux

3. 返回值程序員

嵌套函數算法

4.遞歸編程

5.匿名函數服務器

6.函數式編程介紹數據結構

7.高階函數編程語言

8.內置函數ide

 

溫故知新

1. 集合

主要做用: 

  1. 去重
  2. 關係測試， 交集＼差集＼並集＼反向(對稱)差集 
     1 >>> a = {1,2,3,4}
 2 >>> b ={3,4,5,6}
 3 >>> a
 4 {1, 2, 3, 4}
 5 >>> type(a)
 6 <class 'set'>
 7 >>> a.symmetric_difference(b)
 8 {1, 2, 5, 6}
 9 >>> b.symmetric_difference(a)
10 {1, 2, 5, 6}
11 >>>
12 >>>
13 >>> a.difference(b)
14 {1, 2}
15 >>> a.union(b)
16 {1, 2, 3, 4, 5, 6}
17 >>> a.issu
18 a.issubset(   a.issuperset(
19 >>> a.issubset(b)
20 False
    View Code

     

2. 元組　　

只讀列表，只有count, index 2 個方法

做用：若是一些數據不想被人修改， 能夠存成元組，好比身份證列表

3. 字典

key-value對

  1. 特性：
  2. 無順序
  3. 去重
  4. 查詢速度快，比列表快多了
  5. 比list佔用內存多

爲何會查詢速度會快呢？由於他是hash類型的，那什麼是hash呢？

哈希算法將任意長度的二進制值映射爲較短的固定長度的二進制值，這個小的二進制值稱爲哈希值。哈希值是一段數據惟一且極其緊湊的數值表示形式。若是散列一段明文並且哪怕只更改該段落的一個字母，隨後的哈希都將產生不一樣的值。要找到散列爲同一個值的兩個不一樣的輸入，在計算上是不可能的，因此數據的哈希值能夠檢驗數據的完整性。通常用於快速查找和加密算法

dict會把全部的key變成hash 表，而後將這個表進行排序，這樣，你經過data[key]去查data字典中一個key的時候，python會先把這個key hash成一個數字，而後拿這個數字到hash表中看沒有這個數字， 若是有，拿到這個key在hash表中的索引，拿到這個索引去與此key對應的value的內存地址那取值就能夠了。

上面依然沒回答這樣作查找一個數據爲何會比列表快，對不對？ 呵呵，等我課上揭曉。

4. 字符編碼

 

先說python2

  1. py2裏默認編碼是ascii
  2. 文件開頭那個編碼聲明是告訴解釋這個代碼的程序 以什麼編碼格式 把這段代碼讀入到內存，由於到了內存裏，這段代碼實際上是以bytes二進制格式存的，不過即便是2進制流，也能夠按不一樣的編碼格式轉成2進制流，你懂麼？
  3. 若是在文件頭聲明瞭#_*_coding:utf-8*_，就能夠寫中文了， 不聲明的話，python在處理這段代碼時按ascii，顯然會出錯， 加了這個聲明後，裏面的代碼就全是utf-8格式了
  4. 在有#_*_coding:utf-8*_的狀況下，你在聲明變量若是寫成name=u"大保健"，那這個字符就是unicode格式，不加這個u,那你聲明的字符串就是utf-8格式
  5. utf-8 to gbk怎麼轉，utf8先decode成unicode,再encode成gbk

再說python3

  1. py3裏默認文件編碼就是utf-8,因此能夠直接寫中文，也不須要文件頭聲明編碼了，乾的漂亮
  2. 你聲明的變量默認是unicode編碼，不是utf-8, 由於默認便是unicode了（不像在py2裏，你想直接聲明成unicode還得在變量前加個u）, 此時你想轉成gbk的話，直接your_str.encode("gbk")便可以
  3. 但py3裏，你在your_str.encode("gbk")時，感受好像還加了一個動做，就是就是encode的數據變成了bytes裏，我擦，這是怎麼個狀況，由於在py3裏，str and bytes作了明確的區分，你能夠理解爲bytes就是2進制流，你會說，我看到的不是010101這樣的2進制呀， 那是由於python爲了讓你能對數據進行操做而在內存級別又幫你作了一層封裝，不然讓你直接看到一堆2進制，你能看出哪一個字符對應哪段2進制麼？什麼？本身換算，得了吧，你連超過2位數的數字加減運算都費勁，還仍是省省心吧。　　
  4. 那你說，在py2裏好像也有bytes呀，是的，不過py2裏的bytes只是對str作了個別名(python2裏的str就是bytes, py3裏的str是unicode)，沒有像py3同樣給你顯示的多出來一層封裝，但其實其內部仍是封裝了的。 這麼講吧， 不管是2仍是三， 從硬盤到內存，數據格式都是 010101二進制到-->b'\xe4\xbd\xa0\xe5\xa5\xbd' bytes類型－－>按照指定編碼轉成你能看懂的文字

編碼應用比較多的場景應該是爬蟲了，互聯網上不少網站用的編碼格式很雜，雖然總體趨向都變成utf-8，但如今仍是很雜，因此爬網頁時就須要你進行各類編碼的轉換，不過生活正在變美好，期待一個不須要轉碼的世界。

最後，編碼is a piece of fucking shit, noboby likes it.

 

 

1.函數基本語法及特性

背景提要

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，你掏空了全部的知識量，寫出瞭如下代碼

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while  True ：
     if  cpu利用率 >  90 % :
         #發送郵件提醒
         鏈接郵箱服務器
         發送郵件
         關閉鏈接
     
     if  硬盤使用空間 >  90 % :
         #發送郵件提醒
         鏈接郵箱服務器
         發送郵件
         關閉鏈接
     
     if  內存佔用 >  80 % :
         #發送郵件提醒
         鏈接郵箱服務器
         發送郵件
         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

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def  發送郵件(內容)
     #發送郵件提醒
     鏈接郵箱服務器
     發送郵件
     關閉鏈接
     
while  True ：
     
     if  cpu利用率 >  90 % :
         發送郵件( 'CPU報警' )
     
     if  硬盤使用空間 >  90 % :
         發送郵件( '硬盤報警' )
     
     if  內存佔用 >  80 % :
         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。

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

特性:

  1. 減小重複代碼
  2. 使程序變的可擴展
  3. 使程序變得易維護

語法定義

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

能夠帶參數

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#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)

 

2.函數參數與局部變量　　

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

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

 

默認參數

看下面代碼

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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

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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。

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

　　

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

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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

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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'}

 

局部變量　　

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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

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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

 

全局與局部變量

在子程序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子程序。
當全局變量與局部變量同名時：
在定義局部變量的子程序內，局部變量起做用；在其它地方全局變量起做用。

 

3.返回值　　

要想獲取函數的執行結果，就能夠用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
  2. 若是未在函數中指定return,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，函數還能套函數？of course

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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)

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。。。

　　

 

4. 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。

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def  calc(n):
     print (n)
     if  int (n / 2 )  = = 0 :
         return  n
     return  calc( int (n / 2 ))
 
calc( 10 )
 
輸出：
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遞歸特性:

1. 必須有一個明確的結束條件

2. 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

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  
 4 def binary_search(dataset,find_num):
 5     print(dataset)
 6  
 7     if len(dataset) >1:
 8         mid = int(len(dataset)/2)
 9         if dataset[mid] == find_num:  #find it
10             print("找到數字",dataset[mid])
11         elif dataset[mid] > find_num :# 找的數在mid左面
12             print("\033[31;1m找的數在mid[%s]左面\033[0m" % dataset[mid])
13             return binary_search(dataset[0:mid], find_num)
14         else:# 找的數在mid右面
15             print("\033[32;1m找的數在mid[%s]右面\033[0m" % dataset[mid])
16             return binary_search(dataset[mid+1:],find_num)
17     else:
18         if dataset[0] == find_num:  #find it
19             print("找到數字啦",dataset[0])
20         else:
21             print("沒的分了,要找的數字[%s]不在列表裏" % find_num)
22  
23  
24 binary_search(data,66)
View Code

　

5. 匿名函數 

匿名函數就是不須要顯式的指定函數

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#這段代碼
def  calc(n):
     return  n * * n
print (calc( 10 ))
 
#換成匿名函數
calc  =  lambda  n:n * * n
print (calc( 10 ))

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

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

輸出

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6.函數式編程介紹　　

 

函數是Python內建支持的一種封裝，咱們經過把大段代碼拆成函數，經過一層一層的函數調用，就能夠把複雜任務分解成簡單的任務，這種分解能夠稱之爲面向過程的程序設計。函數就是面向過程的程序設計的基本單元。

函數式編程中的函數這個術語不是指計算機中的函數（其實是Subroutine），而是指數學中的函數，即自變量的映射。也就是說一個函數的值僅決定於函數參數的值，不依賴其餘狀態。好比sqrt(x)函數計算x的平方根，只要x不變，不論何時調用，調用幾回，值都是不變的。

 

Python對函數式編程提供部分支持。因爲Python容許使用變量，所以，Python不是純函數式編程語言。

1、定義

簡單說，"函數式編程"是一種"編程範式"（programming paradigm），也就是如何編寫程序的方法論。

主要思想是把運算過程儘可能寫成一系列嵌套的函數調用。舉例來講，如今有這樣一個數學表達式：

　　(1 + 2) * 3 - 4

傳統的過程式編程，可能這樣寫：

　　var a = 1 + 2;

　　var b = a * 3;

　　var c = b - 4;

函數式編程要求使用函數，咱們能夠把運算過程定義爲不一樣的函數，而後寫成下面這樣：

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

這段代碼再演進如下，能夠變成這樣

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

這基本就是天然語言的表達了。再看下面的代碼，你們應該一眼就能明白它的意思吧：

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

所以，函數式編程的代碼更容易理解。

要想學好函數式編程，不要玩py,玩Erlang,Haskell, 好了，我只會這麼多了。。。

 

7.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。

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

 

8. 內置參數　　

 

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

#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

　　

本節做業

有如下員工信息表

 

固然此表你在文件存儲時能夠這樣表示

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

現須要對這個員工信息文件，實現增刪改查操做

  1. 可進行模糊查詢，語法至少支持下面3種:
    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，打印後，最後面還要顯示查到的條數 
  2. 可建立新員工紀錄，以phone作惟一鍵，staff_id需自增
  3. 可刪除指定員工信息紀錄，輸入員工id，便可刪除
  4. 可修改員工信息，語法以下:
    1. 　　UPDATE staff_table SET dept="Market" WHERE where dept = "IT"

 注意：以上需求，要充分使用函數，請盡你的最大限度來減小重複代碼！

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