Python全栈开发-Day3-Python基础3

本节内容

　　1. 函数基本语法及特性

　　2. 参数与局部变量

　　3.递归

　　4.函数式编程介绍

　　5.高阶函数

1.函数基本语法及特性

　三种编程范式：

　　　1、面向过程：过程——> def

　　　2、面向对象：类——> class

　　　3、函数式编程：函数——> def

函数是什么?

函数一词来源于数学，但编程中的「函数」概念，与数学中的函数是有很大不同的，编程中的函数在英文中也有很多不同的叫法。在C中只有function，在Java里面叫做method。

定义: 函数是指将一组语句的集合通过一个名字(函数名)封装起来，要想执行这个函数，只需调用其函数名即可

使用函数的好处:

减少重复代码
使程序变的可扩展
使程序变得易维护

语法定义

def test(x):#函数定义方法、函数名、变量
  '''The function difinition!''' #对该函数的描述  
　　x+=1 #函数体
　　return x  #返回值
test(1) #调用函数

函数：

　　def func1():

　　　　'''testing1'''

　　　　print('in the func1')

　　　　return 0

过程：

　　def func2():

　　　　'''testing2'''

　　　　print('in the func2')

由上得出，过程就是没有返回值的函数。

可以带参数

#下面这段代码
a,b = 5,8
c = a**b
print(c)
 
 
#改成用函数写
def calc(x,y):
    res = x**y
    return res #返回函数执行结果
 
c = calc(a,b) ＃结果赋值给c变量
print(c)

return的作用

　　1、终止函数的运行，即return后面的代码都将不会被执行

　　2、return给调用该函数的位置，返回一个值。如，x=test1()，x就会接收到return的返回值

　　3、后续程序有时需要根据之前函数return返回值的不同，进行不同的判断和运算。

return的返回值

　　return 1, 'hello', ['alex','wupeiqi'], {‘name’:'alex'}

　　所以，return的个数没规定，类型没规定。把return后面的内容放入元组中全部返回，本质上return还是返回了一个值。如果之前有一个函数def test():, 用return test 时，返回值是test函数的内存地址。

2.函数参数与局部变量

调用方法：

　　1、test()执行，()表示调用函数test，()可以有参数也可以没有

参数

　　1、形参和实参

　　形参：形式参数，不是实际存在的，是虚拟变量，在定义函数和函数体的时候使用形参，目的是在函数调用时接收实参（实参个数、类型应与形参一一对应）

　　实参：实际参数，调用函数时传给函数的参数，可以是常量，变量，表达式，函数，传给形参

　　区别：形参是虚拟的，不占用内存空间，形参变量只有在被调用时才分配内存单元，实参是一个变量，占用内存空间，数据传送单向，实参传送给形参，不能形参传给实参。

　　2、关键字调用，与形参顺序无关；位置调用与形参一一对应。

　　　　【注意】：关键字参数不能写在位置参数之前

　　3、默认参数

　　　　def test(x,y=2):

　　　　　　print(x,y)

　　　　test(1)

　　　　上述代码在定义函数时对形参赋值的过程叫做设置默认参数，被赋的值叫做对应形参的默认参数。

　　　　默认参数特点：调用函数时，默认参数非必须传递

　　4、参数组：

　　　　1）def test(*args):

　　　　　　　print(args)

　　　　　　test(1,2,3,4,5) #或者等价于后面这种赋值方式： test(*[1,2,3,4,5])

　　　　　　输出：(1,2,3,4,5)

　　　　　　这时候会把5个位置实参全部传给形参args，并且以元组的形式保存下来。定义位置调用参数组时，以*开头即可，args的名字可以是任意的。但编写规范就是*args。

　　　　2）def test2(**kwargs):

　　　　　　　　print(kwargs)

　　　　　　test2(name='gavin',age=25,sex='M') #或者等价于后面这种赋值方式： test2(**{‘name’:'gavin','age':25,'sex':'M'})

　　　　　　输出：{‘name’:'gavin','age':25,'sex':'M'}

　　　　　　这时候会把3个关键字调用的实参全部传递给形参kwargs，并且以字典的方式保存，关键字为key，给关键字赋的值为value。定义关键字调用参数组时，以**开头，kwargs的名字可以是任意的，但是编写规范就是**kwargs。

　　　　3）小结：

　　　　　　*args把N个位置参数，转换成元组的方式

　　　　　　**kwargs把N个关键字参数，转换成字典的方式

　　　　　　【注意】: 参数组一定要放在形参的最后面

　　　　　　　　　　　位置参数一定要写在关键字参数之前。所以对应的，形参部分先写*args，再写**kwargs。

局部变量　

name = "Alex Li"
 
def change_name(name):
    print("before change:",name)
    name = "金角大王,一个有Tesla的男人"
    print("after change", name)
 
change_name(name)
 
print("在外面看看name改了么?",name)

输出

before change: Alex Li
after change 金角大王,一个有Tesla的男人
在外面看看name改了么? Alex Li

全局与局部变量

在子程序中定义的变量称为局部变量，在程序的一开始定义的变量称为全局变量。

全局变量作用域是整个程序（包括所有函数的内部），局部变量作用域是定义该变量的子程序。

当全局变量与局部变量同名时：

在定义局部变量的子程序内，局部变量起作用；在其它地方全局变量起作用。

在函数内修改全局变量

　　name=‘gavin

　　def change_name(name):

　　　　global name

　　　　name='Gavin Simons'

　　　　pass

　　chang_name(name)

　　在上述这种情况下，在函数内部使用global指令，声明了name为全局变量，此时在函数内部再修改name时，修改的是全局变量。同时如果在函数内部声明全局变量之前，即在文件开头并没有相同名字的全局变量，则函数内的全局变量会被新创建，在函数外部也可以进行调用。但是，虽然这样可行，但是永远不要这么干（包括在函数内修改全局变量和在函数内创建全局变量），因为这么做很难去调试，不知道是那个函数创建或修改了全局变量。

局部变量和全局变量的特殊情况

　　 names=['Gavin','Simons','Jack','Rain']

　　def chang_name():

　　　　names[0] = ‘詹姆斯西蒙斯’

　　　　print('inside func',names)

　　change_name()

　　print(names)

　　输出：inside func ['詹姆斯西蒙斯','Simons','Jack','Rain']

　　　　　['詹姆斯西蒙斯','Simons','Jack','Rain']

　　所以只有像简单的数据类型（比如，字符串和整数）是不能在函数中修改的。但是复杂的数据类型（比如，列表、字典、集合、类，元组在什么时候都不能改）这些都是在局部里面可以直接改全局的。因为存放方式和简单数据类型不同，后者存放的是地址，而不是具体的值。

3. 递归

在函数内部，可以调用其他函数。如果一个函数在内部调用自身本身，这个函数就是递归函数。

def calc(n):
    print(n)
    if int(n/2) ==0:
        return n
    return calc(int(n/2))
 
calc(10)
 
输出：
10
5
2
1

递归特性:

1. 必须有一个明确的结束条件

2. 每次进入更深一层递归时，问题规模相比上次递归都应有所减少

3. 递归效率不高，递归层次过多会导致栈溢出（在计算机中，函数调用是通过栈（stack）这种数据结构实现的，每当进入一个函数调用，栈就会加一层栈帧，每当函数返回，栈就会减一层栈帧。由于栈的大小不是无限的，所以，递归调用的次数过多，会导致栈溢出）

堆栈扫盲http://www.cnblogs.com/lln7777/archive/2012/03/14/2396164.html

递归函数实际应用案例，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("找到数字",dataset[mid])
        elif dataset[mid] > find_num :# 找的数在mid左面
            print("33[31;1m找的数在mid[%s]左面33[0m" % dataset[mid])
            return binary_search(dataset[0:mid], find_num)
        else:# 找的数在mid右面
            print("33[32;1m找的数在mid[%s]右面33[0m" % dataset[mid])
            return binary_search(dataset[mid+1:],find_num)
    else:
        if dataset[0] == find_num:  #find it
            print("找到数字啦",dataset[0])
        else:
            print("没的分了,要找的数字[%s]不在列表里" % find_num)
 
 
binary_search(data,66)

4.函数式编程介绍　　

函数是Python内建支持的一种封装，我们通过把大段代码拆成函数，通过一层一层的函数调用，就可以把复杂任务分解成简单的任务，这种分解可以称之为面向过程的程序设计。函数就是面向过程的程序设计的基本单元。

函数式编程中的函数这个术语不是指计算机中的函数（实际上是Subroutine），而是指数学中的函数，即自变量的映射。也就是说一个函数的值仅决定于函数参数的值，不依赖其他状态。比如sqrt(x)函数计算x的平方根，只要x不变，不论什么时候调用，调用几次，值都是不变的。

Python对函数式编程提供部分支持。由于Python允许使用变量，因此，Python不是纯函数式编程语言。

一、定义

简单说，"函数式编程"是一种"编程范式"（programming paradigm），也就是如何编写程序的方法论。

主要思想是把运算过程尽量写成一系列嵌套的函数调用。举例来说，现在有这样一个数学表达式：

　　(1 + 2) * 3 - 4

传统的过程式编程，可能这样写：

　　var a = 1 + 2;

　　var b = a * 3;

　　var c = b - 4;

函数式编程要求使用函数，我们可以把运算过程定义为不同的函数，然后写成下面这样：

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

因此，函数式编程的代码更容易理解。

要想学好函数式编程，不要玩py,玩Erlang,Haskell。

5.高阶函数

变量可以指向函数，函数的参数能接收变量，那么一个函数就可以接收另一个函数作为参数，这种函数就称之为高阶函数。

即把函数本身当作一个参数，传给另一个函数。

def add(x,y,f): #f为一个函数形参
    return f(x) + f(y)
 
 
res = add(3,-6,abs)#abs是函数实参，其实就是函数abs的内存地址
print(res)