Python之路 函數基礎
基本定義
函數是什麽?
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同的,具體區別,我們後面會講,編程中的函數在英文中也有很多不同的叫法。在BASIC中叫做subroutine(子過程或子程序),在Pascal中叫做procedure(過程)和function,在C中只有function,在Java裏面叫做method。
定義: 函數是指將一組語句的集合通過一個名字(函數名)封裝起來,要想執行這個函數,只需調用其函數名即可
特性:
- 減少重復代碼
- 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
可以帶參數
#下面這段代碼
a,b = 5,8
c = a**b
print(c)
#改成用函數寫
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)
參數可以讓你的函數更靈活,不只能做死的動作,還可以根據調用時傳參的不同來決定函數內部的執行流程
函數參數
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。因此,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
可以是常量、變量、表達式、函數等,無論實參是何種類型的量,在進行函數調用時,它們都必須有確定的值,以便把這些值傳送給形參。因此應預先用賦值,輸入等辦法使參數獲得確定值
默認參數
看如下代碼
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", 就像我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, 這就是通過默認參數實現的,把country變成默認參數非常簡單
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,你可能註意到了,在把country變成默認參數後,我同時把它的位置移到了最後面,為什麽呢?
關鍵參數
正常情況下,給函數傳參數要按順序,不想按順序就可以用關鍵參數,只需指定參數名即可(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(以位置順序確定對應關系的參數)之後
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)
調用可以這樣
stu_register("王山炮",course=‘PY‘, age=22,country=‘JP‘ )
但絕不可以這樣
stu_register("王山炮",course=‘PY‘,22,country=‘JP‘ )
當然這樣也不行
stu_register("王山炮",22,age=25,country=‘JP‘ )
這樣相當於給age賦值2次,會報錯!
非固定參數
若你的函數在定義時不確定用戶想傳入多少個參數,就可以使用非固定參數
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,只是因為沒傳值,所以為空
stu_register("Jack",32,"CN","Python")
#輸出
# Jack 32 (‘CN‘, ‘Python‘)
還可以有一個**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,只是因為沒傳值,所以為空
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,就可以在函數裏用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.")
註意
- 函數在執行過程中只要遇到return語句,就會停止執行並返回結果,so 也可以理解為 return 語句代表著函數的結束
- 如果未在函數中指定return,那這個函數的返回值為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改了麽?",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改了麽? Alex Li
不用傳name 值到函數裏,也可以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改了麽?", name)
但就是不能改!
- 在函數中定義的變量稱為局部變量,在程序的一開始定義的變量稱為全局變量。
- 全局變量作用域是整個程序,局部變量作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,局部變量起作用;在其它地方全局變量起作用。
作用域
作用域(scope),程序設計概念,通常來說,一段程序代碼中所用到的名字並不總是有效/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作用域。
這裏不適合深入,以後再講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改了麽?", name)
global name
的作用就是要在函數裏聲明全局變量name ,意味著最上面的name = "Alex Li"
即使不寫,程序最後面的print也可以打印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()會出現什麽效果?
沒錯, 出錯了, 為什麽呢?
嵌套函數的用法會了,但它有什麽用呢?下節課揭曉。。。
匿名函數
匿名函數就是不需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,用上這個東西沒感覺有毛方便呀, 。。。。呵呵,如果是這麽用,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,如下
res = map(lambda x:x**2,[1,5,7,4,8])
for i in res:
print(i)
輸出
1
25
49
16
64
高階函數
變量可以指向函數,函數的參數能接收變量,那麽一個函數就可以接收另一個函數作為參數,這種函數就稱之為高階函數。
def add(x,y,f):
return f(x) + f(y)
res = add(3,-6,abs)
print(res)
只需滿足以下任意一個條件,即是高階函數
- 接受一個或多個函數作為輸入
- return 返回另外一個函數
遞歸
在函數內部,可以調用其他函數。如果一個函數在內部調用自身本身,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
10
5
2
1
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
5
2
1
0
1
2
5
10
為什麽輸出結果是這樣?
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少
- 遞歸效率不高,遞歸層次過多會導致棧溢出(在計算機中,函數調用是通過棧(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。由於棧的大小不是無限的,所以,遞歸調用的次數過多,會導致棧溢出)
堆棧掃盲http://www.cnblogs.com/lln7777/archive/2012/03/14/2396164.html
遞歸有什麽用呢?有很多用途,今天我們就講一個
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為什麽你可以直接用?肯定是解釋器啟動時就定義好了
內置參數詳解 https://docs.python.org/3/library/functions.html?highlight=built#ascii
幾個刁鉆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,不需要重新copy原列表數據,可以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
修改個人信息程序
在一個文件裏存多個人的個人信息,如以下
username password age position department
alex abc123 24 Engineer IT
rain df2@432 25 Teacher Teching
....
1.輸入用戶名密碼,正確後登錄系統 ,打印
1. 修改個人信息
2. 打印個人信息
3. 修改密碼
2.每個選項寫一個方法
3.登錄時輸錯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 ,思路如下
1. 把這個人的每個信息打印出來, 讓其選擇改哪個字段,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可以了
2. 改完後,還要把這個新數據重新寫回到account.txt,由於改完後的新數據 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:#不為空
person_data[choice] = new_val
print(person_data)
save_back_to_file(account_dic) #改完寫回文件
else:
print("不能為空。。。")
account_file = "account.txt"
f = open(account_file,"r+")
raw_data = f.readlines()
accounts = {}
#把賬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. 打印個人信息
2. 修改個人信息
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: #使用戶可以一直停留在這一層
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.")
Python之路 函數基礎