python学习笔记(3)函数、参数、变量、递归

1.函数基本语法和特性

背景摘要

现在老板让你写一个监控程序，监控服务器的系统状况，当cpu\memory\disk等指标的使用量超过阀值时即发邮件报警，你掏出了所有的知识量吗，写出了以下代码

 1 while True：
 2     if cpu利用率 > 90%:
 3         #发送邮件提醒
 4         连接邮箱服务器
 5         发送邮件
 6         关闭连接
 7      
 8     if 硬盘使用空间 > 90%:
 9         #发送邮件提醒
10         连接邮箱服务器
11         发送邮件
12         关闭连接
13      
14     if 内存占用 > 80%:
15         #发送邮件提醒
16         连接邮箱服务器
17         发送邮件
18         关闭连接

上面的代码实现了功能，但即使是邻居老王也看出了端倪，老王亲切的摸了下你家儿子的脸蛋，说，你这个重复代码太多了，每次报警都要重写一段发邮件的代码，太low了，这样干存在2个问题：

代码重复过多，一个劲的copy and paste不符合高端程序员的气质
如果日后需要修改发邮件的这段代码，比如加入群发功能，那你就需要在所有用到这段代码的地方都修改一遍

你觉得老王说的对，你也不想写重复代码，但又不知道怎么搞，老王好像看出了你的心思，此时他抱起你儿子，笑着说，其实很简单，只需要把重复的代码提取出来，放在一个公共的地方，起个名字，以后谁想用这段代码，就通过这个名字调用就行了，如下

 1 def 发送邮件(内容)
 2     #发送邮件提醒
 3     连接邮箱服务器
 4     发送邮件
 5     关闭连接
 6      
 7 while True：
 8      
 9     if cpu利用率 > 90%:
10         发送邮件('CPU报警')
11      
12     if 硬盘使用空间 > 90%:
13         发送邮件('硬盘报警')
14      
15     if 内存占用 > 80%:
16         发送邮件('内存报警')

你看着老王写的代码，气势恢宏、磅礴大气，代码里透露着一股内敛的傲气，心想，老王这个人真是不一般，突然对他的背景更感兴趣了，问老王，这些花式玩法你都是怎么知道的？老王亲了一口你儿子，捋了捋不存在的胡子，淡淡的讲，“老夫，年少时，师从京西沙河淫魔银角大王 ”，你一听“银角大王”这几个字，不由的娇躯一震，心想，真nb,怪不得代码写的这么6, 这“银角大王”当年在江湖上可是数得着的响当当的名字，只可惜后期纵欲过度，卒于公元2016年，真是可惜了，只留下其哥哥孤守当年兄弟俩一起打下来的江山。此时你看着的老王离开的身影，感觉你儿子跟他越来越像了。。。

函数是什么？

函数一次来源数学，但是编程中的函数概念，与数学中的函数有很大的不同的，具体区别，我们日后会讲，编程中的函数在英文中也有很多不同的叫法。在BASIC中叫做subroutine（子程序或者子过程），在Pascal中叫做procedure（过程）和function，在c中只有funtion，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，只需要调用其他函数名即可

特性：

减少重复代码

使程序变得可扩展

使程序变得易维护

语法定义

1 def sayhi():#函数名
2     print("Hello, I'm nobody!")
3  
4 sayhi() #调用函数

可以带参数

 1 #下面这段代码
 2 a,b = 5,8
 3 c = a**b
 4 print(c)
 5  
 6  
 7 #改成用函数写
 8 def calc(x,y):
 9     res = x**y
10     return res #返回函数执行结果
11  
12 c = calc(a,b) ＃结果赋值给c变量
13 print(c)

2.函数参数、局部变量、全局变量

形参：变量只有在被调用时才分配内存单元，在调用结束时，即释放所分配的内存单元。因此，形参只有在函数内部有效。函数调用结束返回主调用函数后，不能再使用该形参变量

实参：可以是常量、变量、表达式、函数等，无论实参是何种类型的量，在进行函数调用时，它们都必须有确定的值，以便把这些值传给形参，因此应预先用赋值，输入等办法使参数获得确定值

默认参数

看下面代码

 1 def stu_register(name,age,country,course):
 2     print("----注册学生信息------")
 3     print("姓名:",name)
 4     print("age:",age)
 5     print("国籍:",country)
 6     print("课程:",course)
 7  
 8 stu_register("王山炮",22,"CN","python_devops")
 9 stu_register("张叫春",21,"CN","linux")
10 stu_register("刘老根",25,"CN","linux")

发现 country 这个参数基本都是"CN", 就像我们在网站上注册用户，像国籍这种信息，你不填写，默认就会是中国，这就是通过默认参数实现的，把country变成默认参数非常简单

1 def stu_register(name,age,course,country="CN"):

这样，这个参数在调用时不指定，那默认就是CN，指定了的话，就用你指定的值。

另外，你可能注意到了，在把country变成默认参数后，我同时把它的位置移到了最后面，为什么呢？　　

关键参数

正常情况下，给函数传参数要按顺序，不想按顺序就可以用关键参数，只需指定参数名即可，但记住一个要求就是，关键参数必须放在位置参数之后。

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

非固定参数

args方式（一般参数）：

若你的函数在定义时不确定用户想传入多少个参数，就可以使用非固定参数

使用args传入参数后以元组方式保存，如果没有传入参数，则保存一个空的元组。（args使用时需要放在形参的最后）

args只可以传入位置参数，不可以保存关键字参数

 1 def stu_register(name,age,*args): # *args 会把多传入的参数变成一个元组形式
 2     print(name,age,args)
 3  
 4 stu_register("Alex",22)
 5 #输出
 6 #Alex 22 () #后面这个()就是args,只是因为没传值,所以为空
 7  
 8 stu_register("Jack",32,"CN","Python")
 9 #输出
10 # Jack 32 ('CN', 'Python')

kwargs方式（字典）：

存储多个字典集，使用关键字方式传入实参，参数名为字典keys，参数值为字典values，如果不传入任何值，则和args一样保存一个空值。

 1 def stu_register(name,age,*args,**kwargs): # *kwargs 会把多传入的参数变成一个dict形式
 2     print(name,age,args,kwargs)
 3  
 4 stu_register("Alex",22)
 5 #输出
 6 #Alex 22 () {}#后面这个{}就是kwargs,只是因为没传值,所以为空
 7  
 8 stu_register("Jack",32,"CN","Python",sex="Male",province="ShanDong")
 9 #输出
10 # Jack 32 ('CN', 'Python') {'province': 'ShanDong', 'sex': 'Male'}

局部变量　

 1 name = "Alex Li"
 2  
 3 def change_name(name):
 4     print("before change:",name)
 5     name = "金角大王,一个有Tesla的男人"
 6     print("after change", name)
 7  
 8  
 9 change_name(name)
10  
11 print("在外面看看name改了么?",name)

输出

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

全局变量

在上述例子中，外部参数name就是全局变量，全局变量的作用域为全局，（在函数内部使用全局变量传入的参数时，实际只是传入形参，对于全局变量没有任何影响），（在函数内部直接使用全局变量，时相当于重新分配了一个变量，出了函数后就会自动释放，对全局变量值没有任何影响），但是如果在函数内部如果定义了同名的变量，则在函数内部同名的局部变量起作用，全局变量如果想在函数内部实现，需要在函数内使用global关键字声明全局变量，方可在函数内访问和修改全局变量值，此时函数内对全局变量再次修改时作用于全局。

 1 name = 'wang'
 2 
 3 def cal():
 4     global name #声明全局变量name
 5     print('firstname=',name)
 6     name = 'aaa'
 7     print('lastname=',name)
 8 print('没有访问函数时：',name)
 9 cal()
10 print('访问函数后',name)

输出

1 没有访问函数时： wang
2 firstname= wang
3 lastname= aaa
4 访问函数后 aaa

全局与局部变量

在子程序中定义的变量为局部变量，在程序的一开始就定义的变量为全局变量。

全局变量作用域为整个程序，局部变量作用域为定义该变量的子程序。

当全局变量和局部变量重名时：

在定义局部变量的子程序中，局部变量起作用；在其他地方是全局变量起作用

3.返回值

要想获取函数的执行结果，就可以return语句把结果返回。

注意：

函数在执行过程中只要遇到return语句，就会停止并返回结果，so也可以理解为return语句代表着函数的结束。
如果未在函数中使用return语句，那这个函数的返回值为none

强行插入知识点：嵌套函数

看上面的标题的意思是，函数还能嵌套函数？of cause

 1 name = "Alex"
 2  
 3 def change_name():
 4     name = "Alex2"
 5  
 6     def change_name2():
 7         name = "Alex3"
 8         print("第3层打印",name)
 9  
10     change_name2() #调用内层函数
11     print("第2层打印",name)
12  
13  
14 change_name()
15 print("最外层打印",name)

此时，在最外层调用change_name2()会出现什么效果？

没错，出错了，为什么呢？

名称空间：Python所有有关命名的操作都是在操作名称空间，例如变量名，函数名

内置名称空间：Python解释器提供好的功能，解释器启动跟着一起启动，是全局作用域
全局名称空间：Python中顶行写的，不在函数内部定义的，都是全局名称空间，在运行的时候会产生名称空间，是全局作用域
局部名称空间：在一个小范围定义，只能当前范围及其子空间内运行，例如在函数内部定义的，是局部作用域

4.递归

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

 1 def calc(n):
 2     print(n)
 3     if int(n/2) ==0:
 4         return n
 5     return calc(int(n/2))
 6  
 7 calc(10)
 8  
 9 输出：
10 10
11 5
12 2
13 1

递归特性：

1.必须有一个明确的结束条件

2.每次进入根深一层递归时，问题规模对比上一层递归时都应该有所减少

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

 1 data = [1, 3, 6, 7, 9, 12, 14, 16, 17, 18, 20, 21, 22, 23, 30, 32, 33, 35]
 2 
 3 def find(data,find_nub):
 4     print(data)
 5     if len(data) == 1:
 6         if data[0] == find_nub:
 7             print("找到数字",data[0])
 8         else:
 9             print("要找的数字不在列表中")
10     else:
11         n = int(len(data)/2)
12         if data[n]>find_nub:
13             print('在左边')
14             find(data[0:n],find_nub)
15         elif data[n]<find_nub:
16             print('在右边')
17             find(data[n+1:],find_nub)
18         else:
19             print('就是你')
20 
21 find(data,30)
22

汉罗塔实例：

 1 i = 1
 2 def move(n, F, T):
 3     global i
 4     print('第%s步，把%s号盘子从%s移动到%s' % (i, n, F, T))
 5     i += 1
 6 
 7 
 8 def cal(n,F,S,T):
 9     if n==1:
10         move(n,F,T)
11     else:
12         cal(n-1,F,T,S)
13 
14         move(n,F,T)
15 
16         cal(n-1,S,F,T)
17 while True:
18     n = input("输入层数")
19     if n=='n':
20         break
21     else:
22         cal(int(n),'a','b','c')

5.匿名函数

匿名函数就是不需要显示的指定函数

7.高阶函数

变量可以指向函数，函数的参数可以接收变量，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

1 def add(x,y,f):
2     return f(x)+f(y)
3 
4 
5 res = add(3,-6,abs)
6 print(res)