python学习第三周（下 函数）

Posted 2020-09-25

本节内容

1. 函数基本语法及特性

2. 参数与局部变量

3. 返回值  嵌套函数

4.递归

5.匿名函数

6.函数式编程介绍

7.高阶函数

8.内置函数

 

温故知新

1. 集合

主要作用: 

1. 去重
2. 关系测试， 交集＼差集＼并集＼反向(对称)差集

2. 元组　　

只读列表，只有count, index 2 个方法

作用：如果一些数据不想被人修改， 可以存成元组，比如身份证列表

3. 字典

key-value对

1. 特性：
2. 无顺序
3. 去重
4. 查询速度快，比列表快多了
5. 比list占用内存多

为什么会查询速度会快呢？因为他是hash类型的，那什么是hash呢？

哈希算法将任意长度的二进制值映射为较短的固定长度的二进制值，这个小的二进制值称为哈希值。哈希值是一段数据唯一且极其紧凑的数值表示形式。如果散列一段明文而且哪怕只更改该段落的一个字母，随后的哈希都将产生不同的值。要找到散列为同一个值的两个不同的输入，在计算上是不可能的，所以数据的哈希值可以检验数据的完整性。一般用于快速查找和加密算法

dict会把所有的key变成hash 表，然后将这个表进行排序，这样，你通过data[key]去查data字典中一个key的时候，python会先把这个key hash成一个数字，然后拿这个数字到hash表中看没有这个数字， 如果有，拿到这个key在hash表中的索引，拿到这个索引去与此key对应的value的内存地址那取值就可以了。

上面依然没回答这样做查找一个数据为什么会比列表快，对不对？ 呵呵，等我课上揭晓。

1.函数基本语法及特性

引入

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，你掏空了所有的知识量，写出了以下代码while True：   

 1  if cpu利用率 > 90%:
 2 
 3         #发送邮件提醒
 4 
 5         连接邮箱服务器
 6 
 7         发送邮件
 8 
 9         关闭连接
10 
11      
12 
13     if 硬盘使用空间 > 90%:
14 
15         #发送邮件提醒
16 
17         连接邮箱服务器
18 
19         发送邮件
20 
21         关闭连接
22 
23      
24 
25     if 内存占用 > 80%:
26 
27         #发送邮件提醒
28 
29         连接邮箱服务器
30 
31         发送邮件
32 
33         关闭连接

伪代码

上面的代码实现了功能，但是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：

1. 代码重复过多，一个劲的copy and paste不符合高端程序员的气质
2. 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

换个思路很简单，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

def 发送邮件(内容)

    #发送邮件提醒

    连接邮箱服务器

    发送邮件

    关闭连接

while True：     

    if cpu利用率 > 90%:

        发送邮件(‘CPU报警‘)
     

    if 硬盘使用空间 > 90%:

        发送邮件(‘硬盘报警‘)
     

    if 内存占用 > 80%:

        发送邮件(‘内存报警‘)

通过函数实现的伪代码

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，具体区别，我们后面会讲，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(子过程或子程序)，在Pascal中叫做procedure(过程)和function，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

特性:

1. 减少重复代码
2. 使程序变的可扩展
3. 使程序变得易维护

语法定义：

无参数型：

def sayhi():#函数名

    print("Hello, I‘m nobody!") 

sayhi() #调用函数

 

可以带参数：

下面这段代码：

　　a,b = 5,8 #表示a=5，b=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)

 

2.函数参数与局部变量　　

形参变量只有在被调用时才分配内存单元，在调用结束时，即刻释放所分配的内存单元。因此，形参只在函数内部有效。函数调用结束返回主调用函数后则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，以便把这些值传送给形参。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

def stu_register(name,age,country,course):

    print("----注册学生信息------")

    print("姓名:",name)

    print("age:",age)

    print("国籍:",country)

    print("课程:",course)

 

stu_register("王山炮",22,"CN","python_devops")

stu_register("张叫春",21,"CN","linux")

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ef 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？　（country是关键参数，必须放在最后面）　

 

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。

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

 

非固定参数

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

 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 
 3     print(name,age,args)
 4 
 5  
 6 
 7 stu_register("ajun",22)
 8 
 9 #输出
10 
11 #ajun   22 () #后面这个()就是args,只是因为没传值,所以为空
12 
13  
14 
15 stu_register("Jack",32,"CN","Python")
16 
17 #输出
18 
19 # Jack 32 (‘CN‘, ‘Python‘)

*args

还可以有一个**kwargs

def stu_register(name,age,*args,**kwargs): # *kwargs 会把多传入的参数变成一个dict形式

    print(name,age,args,kwargs)

stu_register("ajun",22)

#输出

#ajun 22 () {}#后面这个{}就是kwargs,只是因为没传值,所以为空

stu_register("Jack",32,"CN","Python",sex="Male",province="ShanDong")

#输出

# Jack 32 (‘CN‘, ‘Python‘) {‘province‘: ‘ShanDong‘, ‘sex‘: ‘Male‘}

**kwargs

 

局部变量　　

name = "ajun"

 

def change_name(name):

    print("before change:",name)

    name = "大熊"

    print("after change", name)

 

change_name(name)

 print("在外面看看name改了么?",name)

输出

before change: ajun

after change 大熊

在外面看看name改了么?ajun

局部变量举例

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，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。

 

3.返回值　　

要想获取函数的执行结果，就可以用return语句把结果返回

注意:

1. 函数在执行过程中只要遇到return语句，就会停止执行并返回结果，so 也可以理解为 return 语句代表着函数的结束
2. 如果未在函数中指定return,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，函数还能套函数？of course

#Author:ajun
name = "ajun"
def change_name():
    name = "ajun2"
    def change_name2():
        name = "ajun3"
        print("第3层打印",name)
    change_name2() #调用内层函数
    print("第2层打印",name)

change_name()

print("最外层打印",name)

结果
第3层打印 ajun3
第2层打印 ajun2
最外层打印 ajun

View Code

 

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？change_name2() 是一个函数内部的函数，类似于局部变量，外部调用，找不到，从而报错。

嵌套函数的用法会了，但它有什么用呢？

4. 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。

#Author:ajun
def calc(n):
    print(n)
    if int(n/2) ==0:

        return n

    return calc(int(n/2))

calc(10)

递归代码

 

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（折半查找）

 1 data = [1, 3, 6, 7, 9, 12, 14, 16, 17, 18, 20, 21, 22, 23, 30, 32, 33, 35]
 2 
 3 def binary_search(dataset,find_num):
 4 
 5     print(dataset)
 6 
 7     if len(dataset) >1:
 8 
 9         mid = int(len(dataset)/2)
10 
11         if dataset[mid] == find_num:  #find it
12 
13             print("找到数字",dataset[mid])
14 
15         elif dataset[mid] > find_num :# 找的数在mid左面
16 
17             print("\\033[31;1m找的数在mid[%s]左面\\033[0m" % dataset[mid])
18 
19             return binary_search(dataset[0:mid], find_num)
20 
21         else:# 找的数在mid右面
22 
23             print("\\033[32;1m找的数在mid[%s]右面\\033[0m" % dataset[mid])
24 
25             return binary_search(dataset[mid+1:],find_num)
26 
27     else:
28 
29         if dataset[0] == find_num:  #find it
30 
31             print("找到数字啦",dataset[0])
32 
33         else:
34 
35             print("没的分了,要找的数字[%s]不在列表里" % find_num)
36 
37 binary_search(data,66)

折半查找

 

5. 匿名函数 

匿名函数就是不需要显式的指定函数

def calc(n):

    return n**n

print(calc(10))

 

#换成匿名函数

calc = lambda n:n**n

print(calc(10))

你也许会说，用上这个东西没感觉有毛方便呀， 。。。。呵呵，如果是这么用，确实没毛线改进，不过匿名函数主要是和其它函数搭配使用的呢，如下

res = map(lambda x:x**2,[1,5,7,4,8])

for i in res:

    print(i)输出

1
25
49
16
64

6.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);

这段代码再演进以下，可以变成这样

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

这基本就是自然语言的表达了。再看下面的代码，大家应该一眼就能明白它的意思吧：

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

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, 好了，我只会这么多了。。。 

7.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。

def add(x,y,f):

    return f(x) + f(y) 

res = add(3,-6,abs)

print(res) 

8. 内置参数　　 

 

内置参数详解 https://docs.python.org/3/library/functions.html?highlight=built#ascii

 1 #compile
 2 
 3 f = open("函数递归.py")
 4 
 5 data =compile(f.read(),‘‘,‘exec‘)
 6 
 7 exec(data)
 8 
 9  
10 
11  
12 
13 #print
14 
15 msg = "又回到最初的起点"
16 
17 f = open("tofile","w")
18 
19 print(msg,"记忆中你青涩的脸",sep="|",end="",file=f)
20 
21  
22 
23  
24 
25 # #slice
26 
27 # a = range(20)
28 
29 # pattern = slice(3,8,2)
30 
31 # for i in a[pattern]: #等于a[3:8:2]
32 
33 #     print(i)
34 
35 #
36 
37 #
38 
39  
40 
41  
42 
43 #memoryview
44 
45 #usage:
46 
47 #>>> memoryview(b‘abcd‘)
48 
49 #<memory at 0x104069648>
50 
51 #在进行切片并赋值数据时，不需要重新copy原列表数据，可以直接映射原数据内存，
52 
53 import time
54 
55 for n in (100000, 200000, 300000, 400000):
56 
57     data = b‘x‘*n
58 
59     start = time.time()
60 
61     b = data
62 
63     while b:
64 
65         b = b[1:]
66 
67     print(‘bytes‘, n, time.time()-start)
68 
69  
70 
71 for n in (100000, 200000, 300000, 400000):
72 
73     data = b‘x‘*n
74 
75     start = time.time()
76 
77     b = memoryview(data)
78 
79     while b:
80 
81         b = b[1:]
82 
83     print(‘memoryview‘, n, time.time()-start)
84 
85  

几个内置方法提醒

9.作业

当然此表你在文件存储时可以这样表示

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

现需要对这个员工信息文件，实现增删改查操作

1）可进行模糊查询，语法至少支持下面3种:

select name,age from staff_table where age > 22

select  * from staff_table where dept = "IT"

      select  * from staff_table where enroll_date like "2013"

查到的信息，打印后，最后面还要显示查到的条数 

2）可创建新员工纪录，以phone做唯一键，staff_id需自增

3）可删除指定员工信息纪录，输入员工id，即可删除

4）可修改员工信息，语法如下:

UPDATE staff_table SET dept="Market" WHERE where dept = "IT"

 注意：以上需求，要充分使用函数，请尽你的最大限度来减少重复代码！

 

参考文献：http://www.cnblogs.com/alex3714/articles/5740985.html