第五周函数和代码复用

一、函数的定义与使用

1、函数的理解与定义

函数是一段代码的表示

　　def <函数名>(<参数(0个或多个)>):
　　　　<函数体>
　　　　return <返回值>

函数是一段具有特定功能的可重用的语句组
函数是一种功能的抽象，一般函数表示特定功能
两个作用：降低编程难度和代码复用

y = f(x)

函数定义时，所指定的参数是一种占位符
函数定义后，如果不经过调用，不会被执行
函数定义时，参数是输入，函数体是处理，结果是输出（IOP）

2、函数的使用及调用过程

调用是运行函数代码的方式

3、函数的参数传递

3.1、参数个数

函数可以有参数，也可以没有，但必须保留括号

　　def <函数名>( ):
　　　　<函数体>
　　　　return <返回值>

def fact():
    print('我也是函数')

3.2、可选参数传递

函数定义时可以为某些参数指定默认值，构成可选参数

　　def <函数名>(<非可选参数>,<可选参数>):

　　　　<函数体>
　　　　return <返回值>

示例：

3.3、可变参数传递

函数定义时可以设计可变数量参数，即不确定参数总数量

　　def <函数名>(<参数>,*b):

　　　　<函数体>
　　　　return <返回值>

示例：

3.4、参数传递的两种方式

函数调用时，参数可以按照位置或名称方式传递

示例：

4、函数的返回值

函数可以返回0个或多个结果

return保留字用来传递返回值
函数可以有返回值，也可以没有；可以有return，也可以没有
return可以传递0个返回值，也可以传递任意多个返回值

示例：

5、局部变量和全局变量

规则1：局部变量和全局变量是不同变量

局部变量是函数内部的占位符，与全局变量可能重名但不同
函数运算结束后，局部变量被释放
可以使用global保留字在函数内部使用全局变量

示例1：

示例2：

规则2：局部变量为组合数据类型且未创建，等同于全局变量

使用规则：

基本数据类型，无论是否重名，局部变量与全局变量不同
可以通过global保留字在函数内部声明全局变量
组合数据类型，如果局部变量未真实创建，则是全局变量

6、lambda函数

lambda函数返回函数名作为结果

lambda函数是一种匿名函数，即没有名字的函数
使用lambda保留字定义，函数名是返回结果
lambda函数用于定义简单的、能够在一行内表示的函数

<函数名> = lambda <参数>:<表达式>

等价于

def <函数名>(<参数>):

　　<函数体>

　　return <返回值>

示例：

谨慎使用lambda函数

lambda函数主要用作一些特定函数或方法的参数
lambda函数有一些固定使用方式，建议逐步掌握
一般情况，建议使用def定义的普通函数

7、小结

使用保留字def定义函数，lambda定义匿名函数
可选参数(赋初值)、可变参数(*b)、名称传递
保留字return可以返回任意多个结果
保留字global声明全局变量，一些隐士规则

二、代码复用与函数递归

1、代码复用与模块化设计

把代码当成资源进行抽象

代码资源化：程序代码是一种用来表示计算的“资源”
代码抽象化：使用函数等方法对代码赋予更高级别的定义
代码复用：同一份代码在需要时可以被重复使用

1.1、代码复用

函数和对象是代码复用的两种主要形式

函数：将代码命名在代码层面建立了初步抽象

对象：属性和方法<a>.<b> 和<a>.<b>()在函数之上再次组织进行抽象

1.2、模块化设计

分而治之

通过函数或对象封装将程序划分为模块及模块间的表达
具体包括：主程序、子程序和子程序间关系
分而治之：一种分而治之、分层抽象、体系化的设计思想

紧耦合松耦合

紧耦合：两个部分之间交流很多，无法独立存在
松耦合：两个部分之间交流较少，可以独立存在
模块内部紧耦合、模块之间松耦合

2、函数递归的理解

2.1递归的定义

两个关键特征

链条：计算过程存在递归链条
基例：存在一个或多个不需要再次递归的基例

类似数学归纳法

数学归纳法
证明当n取第一个值n₀时命题成立
假设当n_k时命题成立，证明当n=n_k+1时命题也成立
递归数学归纳法思维的编程体现

3、函数递归的调用过程

3.1、递归的实现

函数 + 分支语句

递归本身是一个函数，需要函数定义方式描述
函数内部，采用分支语句对输入参数进行判断
基例和链条，分别编写对应代码

3.2、递归的调用过程

4、函数递归实例解析

4.1、字符串反转

4.2、斐波那契数列

4.3、汉诺塔

实例：

# 汉诺塔
count = 0
def hanoi(n,src,dst,mid):
    global count
    if n == 1 :
        print("{}:{}->{}".format(1,src,dst))
        count += 1
    else :
        hanoi(n-1,src,mid,dst)
        print("{}:{}->{}".format(n,src,dst))
        count += 1
        hanoi(n-1,mid,dst,src)
hanoi(3,"A","C","B")
print(count)

>>>
1:A->C
2:A->B
1:C->B
3:A->C
1:B->A
2:B->C
1:A->C
7

5、单元小结

模块化设计：松耦合、紧耦合
函数递归的2个特征：基例和链条