python03函数、递归

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

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

1.函数基本语法及特性

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

 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
 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

 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。

 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

 def stu_register(name,age,*args): # *args 会把多传入的参数变成一个元组形式
     print(name,age,args)

 stu_register("Alex",22)
 #输出
 #Alex 22 () #后面这个()就是args,只是因为没传值,所以为空

 stu_register("Jack",32,"CN","Python")
 #输出
 # Jack 32 ('CN', 'Python')

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("Alex",22)
 #输出
 #Alex 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'}

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，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 语句代表着此函数的结束
2. 如果未在函数中指定return,那这个函数的返回值为None

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。

 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）

5.匿名函数

匿名函数就是不需要显式的指定函数

 #这段代码
 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

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。

而函数式编程（请注意多了一个“式”字）——Functional Programming，虽然也可以归结到面向过程的程序设计，但其思想更接近数学计算。

我们首先要搞明白计算机（Computer）和计算（Compute）的概念。

在计算机的层次上，CPU执行的是加减乘除的指令代码，以及各种条件判断和跳转指令，所以，汇编语言是最贴近计算机的语言。

而计算则指数学意义上的计算，越是抽象的计算，离计算机硬件越远。

对应到编程语言，就是越低级的语言，越贴近计算机，抽象程度低，执行效率高，比如C语言；越高级的语言，越贴近计算，抽象程度高，执行效率低，比如Lisp语言。

函数式编程就是一种抽象程度很高的编程范式，纯粹的函数式编程语言编写的函数没有变量，因此，任意一个函数，只要输入是确定的，输出就是确定的，这种纯函数我们称之为没有副作用。而允许使用变量的程序设计语言，由于函数内部的变量状态不确定，同样的输入，可能得到不同的输出，因此，这种函数是有副作用的。

函数式编程的一个特点就是，允许把函数本身作为参数传入另一个函数，还允许返回一个函数！

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);   #直接把函数当成参数传给函数

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.内置函数

以下是Python3版本所有的内置函数：

1. abs()　　获取绝对值

 >>> abs(-10)
 10
 >>> abs(10)
 10
 >>> abs(0)
 0
 >>> a = -10
 >>> a.__abs__()
 10

2. all()　　接受一个迭代器，如果迭代器的所有元素都为真，那么返回True，否则返回False

>>> tmp_1 = ['python',123]
>>> all(tmp_1)
True
>>> tmp_2 = []
>>> all(tmp_2)
True
>>> tmp_3 = [0]
>>> all(tmp_3)
False

3. any()　　接受一个迭代器，如果迭代器里有一个元素为真，那么返回True,否则返回False

4. ascii()　　调用对象的__repr__()方法，获得该方法的返回值.

5. bin(),　6. oct(),  7. hex()  　　三个函数功能为：将十进制数分别转换为2/8/16进制。

8. bool()　　测试一个对象是True还是False.

9. bytes()　　将一个字符串转换成字节类型

>>> s = 'python'
>>> x = bytes(s, encoding='utf-8')
>>> x
b'python'
>>> a = '王'
>>> s = bytes(a, encoding='utf-8')
>>> s
b'\xe7\x8e\x8b'

10. str()　　将字符类型/数值类型等转换为字符串类型

>>> str(b'\xe7\x8e\x8b', encoding='utf-8')  # 字节转换为字符串
'王'
>>> str(1)   # 整数转换为字符串
''

11. challable()　　判断对象是否可以被调用，能被调用的对象就是一个callables对象，比如函数和带有__call__()的实例

>>> callable(max)
True
>>> callable([1, 2, 3])
False
>>> callable(None)
False
>>> callable('str')
False

12. char()，13. ord()　　查看十进制数对应的ASCII字符/查看某个ASCII对应的十进制数

>>> chr(-1)
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#26>", line 1, in <module>
    chr(-1)
ValueError: chr() arg not in range(0x110000)
>>> chr(0)
'\x00'
>>> ord('\x00')
0
>>> ord('')
55

14. classmethod()　　用来指定一个方法为类的方法，由类直接调用执行，只有一个cls参数,执行类的方法时，自动将调用该方法的类赋值给cls.没有此参数指定的类的方法为实例方法

class Province:
    country = "中国"

    def __init__(self, name):
        self.name = name

    @classmethod
    def show(cls):  # 类方法，由类调用，最少要有一个参数cls，调用的时候这个参数不用传值，自动将类名赋值给cls
        print(cls)

# 调用方法
Province.show()

15. complie()　　将字符串编译成python能识别或可以执行的代码，也可以将文字读成字符串再编译。

compile(source, filename, mode, flags=0, dont_inherit=False, optimize=-1)
将source编译为代码或者AST对象。代码对象能过通过exec语句来执行或者eval()进行求值。
参数source：字符串或者AST（abstract syntax trees）对象。
参数filename：代码文件名称，如果不是从文件读取代码则传递一些可辨认的值。
参数model：指定编译代码的种类。可以指定'exec', 'eval', 'single'。
参数flag和dont_inherit：这两个参数为可选参数。

>>> s  = "print('helloworld')"
>>> r = compile(s, "<string>", "exec")
>>> r
<code object <module> at 0x000001C648038390, file "<string>", line 1>

16. complex()

创建一个值为real + imag * j的复数或者转化一个字符串或数为复数。如果第一个参数是字符串，则不需要指定第二个参数。
参数real：int，long，float或字符串。
参数imag：int，long，float。

17. delattr()　　删除对象的属性

18. dict()　　创建数据字典

>>> a = dict()  空字典
>>> a
{}
>>> b = dict(one = 1, two =2)
>>> b
{'one': 1, 'two': 2}
>>> c = dict({'one':1 ,'two':2})
>>> c
{'one': 1, 'two': 2}

19. dir()　　不带参数时返回当前范围内的变量，方法和定义的类型列表，带参数时返回参数的属性，方法列表。

>>> dir()

['__builtins__', '__doc__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', 'li', 'li1', 'li2', 'li_1']
>>> dir(list)
['__add__', '__class__', '__contains__', '__delattr__', '__delitem__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__getitem__', '__gt__', '__hash__', '__iadd__', '__imul__', '__init__', '__iter__', '__le__', '__len__', '__lt__', '__mul__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__reversed__', '__rmul__', '__setattr__', '__setitem__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', 'append', 'clear', 'copy', 'count', 'extend', 'index', 'insert', 'pop', 'remove', 'reverse', 'sort']

20. divmod()　　分别取商和余数

>>> divmod(20,6)
(3, 2)

21. enumerate()　　返回一个可以枚举的对象，该对象的next()方法将返回一个元组。

>>> test = ['a', 'b', 'c']
>>> for k,v in enumerate(test):
    print(k,v)

# 输出结果：
0 a
1 b
2 c

22. eval()　　将字符串str当成有效的表达式来求值并返回计算结果;将字符串转换成字典。

>>> s = "1+2*3"
>>> type(s)
<class 'str'>
>>> eval(s)
7

23. exec()　　执行字符串或complie方法编译过的字符串，没有返回值

24. filter()　　过滤器，构造一个序列，等价于[ item for item in iterables if function(item)]，在函数中设定过滤条件，逐一循环迭代器中的元素，将返回值为True时的元素留下，形成一个filter类型数据。

filter(function, iterable)
参数function：返回值为True或False的函数，可以为None。
参数iterable：序列或可迭代对象。
>>> def bigerthan5(x):
...     return x > 5
>>> filter(bigerthan5, [3, 4, 5, 6, 7, 8])
[6, 7, 8]

25. float()　　讲一个字符串或整数转换为浮点数。

>>> float()
0.0
>>> float('')
123.0
>>> float(1)
1.0
>>> float('a')
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#45>", line 1, in <module>
    float('a')
ValueError: could not convert string to float: 'a'

26. format()　　格式化输出字符串，format(value, format_spec)实质上是调用了value的__format__(format_spec)方法。

>>> "I am {0}, I like {1}!".format("wang", "moon")
'I am wang, I like moon!'

27. frozenset()　　创建一个不可修改的集合。

frozenset([iterable])
set和frozenset最本质的区别是前者是可变的，后者是不可变的。当集合对象会被改变时（例如删除，添加元素），只能使用set，
一般来说使用fronzet的地方都可以使用set。
参数iterable：可迭代对象。　

28. getattr()　　获取对象的属性

getattr(object, name [, defalut])

获取对象object名为name的特性，如果object不包含名为name的特性，将会抛出AttributeError异常；如果不包含名为name的特性

且提供default参数，将返回default。

参数object：对象

参数name：对象的特性名

参数default：缺省返回值

>>> append = getattr(list, 'append')

>>> append

<method 'append' of 'list' objects>

>>> mylist = [3, 4, 5]

>>> append(mylist, 6)

>>> mylist

[3, 4, 5, 6]

>>> method = getattr(list, 'add')

Traceback (most recent call last):

  File "<stdin>", line 1, in <module>

AttributeError: type object 'list' has no attribute 'add'

>>> method = getattr(list, 'add', 'NoMethod')

>>> method

'NoMethod'

29. globals()　　返回一个描述当前全局变量的字典

>>> a = 1
>>> globals()
{'__loader__': <class '_frozen_importlib.BuiltinImporter'>, 'a': 1, '__builtins__': <module 'builtins' (built-in)>, '__doc__': None, '__name__': '__main__', '__package__': None, '__spec__': None}

30. hasattr()

hasattr(object，name)
判断对象object是否包含名为name的特性（hasattr是通过调用getattr(object，name)）是否抛出异常来实现的。
参数object：对象
参数name：特性名称
>>> hasattr(list, 'append')
True
>>> hasattr(list, 'add')
False

31. hash()　　哈希值

hash(object)
如果对象object为哈希表类型，返回对象object的哈希值。哈希值为整数，在字典查找中，哈希值用于快递比价字典的键。
两个数值如果相等，则哈希值也相等。

32. help()　　返回对象的帮助文档

调用内建的帮助系统，如果不包含参数，交互式帮助系统将在控制台启动。如果参数为字串，则可以是模块，类，方法等名称，并且帮助页面将会在控制台打印。参数也可以为任意对象

33. id()　　返回对象的内存地址

>>> a = 1
>>> id(a)
1588522800

34. input()　　获取用户输入内容

num = input("请输入一个数字：")
# 用户输入3
print(num)
# 输出结果
3

35. int()　　将一个字符串或数值转换为一个普通整数

int([x[,radix]])
如果参数是字符串，那么它可能包含符号和小数点。参数radix表示转换的基数（默认是10进制）。
它可以是[2,36]范围内的值，或者0。如果是0，系统将根据字符串内容来解析。
如果提供了参数radix，但参数x并不是一个字符串，将抛出TypeError异常；
否则，参数x必须是数值（普通整数，长整数，浮点数）。通过舍去小数点来转换浮点数。
如果超出了普通整数的表示范围，一个长整数被返回。
如果没有提供参数，函数返回0。

36. isinstance()　　检查对象是否是类的对象，返回True或False

isinstance(obj, cls)
检查obj是否是类cls的对象, 返回True 或 False
class Foo(object):
    pass
obj = Foo()
isinstance(obj, Foo)

37. issubclass()　　检查一个类是否是另一个类的子类。返回True或False

issubclass(sub, super)
检查sub类是否是super类的派生类（子类）。返回True 或 False

class Foo(object):
    pass

class Bar(Foo):
    pass

issubclass(Bar, Foo)　

38. iter()

iter(o[, sentinel])
返回一个iterator对象。该函数对于第一个参数的解析依赖于第二个参数。
如果没有提供第二个参数，参数o必须是一个集合对象，支持遍历功能（__iter__()方法）或支持序列功能（__getitem__()方法），
参数为整数，从零开始。如果不支持这两种功能，将触发TypeError异常。
如果提供了第二个参数，参数o必须是一个可调用对象。在这种情况下创建一个iterator对象，每次调用iterator的next()方法来无
参数的调用o，如果返回值等于参数sentinel，触发StopIteration异常，否则将返回该值。

39. len()　　返回对象长度，参数可以是序列类型（字符串，元组或列表）或映射类型（如字典）

40. list()　　列表构造函数。

list([iterable])
list的构造函数。参数iterable是可选的，它可以是序列，支持编译的容器对象，或iterator对象。
该函数创建一个元素值，顺序与参数iterable一致的列表。如果参数iterable是一个列表，将创建
列表的一个拷贝并返回，就像语句iterables[:]。　

41. locals()　　打印当前可用的局部变量的字典

不要修改locals()返回的字典中的内容；改变可能不会影响解析器对局部变量的使用。
在函数体内调用locals()，返回的是自由变量。修改自由变量不会影响解析器对变量的使用。
不能在类区域内返回自由变量。

42. map()

map(function, iterable,...)
对于参数iterable中的每个元素都应用fuction函数，并将结果作为列表返回。
如果有多个iterable参数，那么fuction函数必须接收多个参数，这些iterable中相同索引处的元素将并行的作为function函数的参数。
如果一个iterable中元素的个数比其他少，那么将用None来扩展改iterable使元素个数一致。
如果有多个iterable且function为None，map()将返回由元组组成的列表，每个元组包含所有iterable中对应索引处值。
参数iterable必须是一个序列或任何可遍历对象，函数返回的往往是一个列表(list)。

li = [1,2,3]
data = map(lambda x :x*100,li)
print(type(data))
data = list(data)
print(data)

运行结果：

<class 'map'>
[100, 200, 300]

43. max()　　返回给定元素里最大值

max(iterable [,args...][, key])
如果只提供iterable参数，函数返回可遍历对象（如：字符串，元组或列表）中最大的非空元素。
如果提供多个参数，那么返回值最大的那个参数。
可选参数key是单参数的排序函数。
如果提供key参数，必须是以命名的形式，如：max(a, b, c, key = fun)

44. meoryview()

45. min()　　返回给定元素里最小值

min(iterable [,args...][, key])
如果只提供iterable参数，函数返回可遍历对象（如：字符串，元组或列表）中最小的非空元素。
如果提供多个参数，那么返回值最小的那个参数。
可选参数key是单参数的排序函数。
如果提供key参数，必须是以命名的形式，如：max(a, b, c, key = fun)

46. next()　　返回一个可迭代数据结构（如列表）中的下一项

47. object()

获取一个新的，无特性(geatureless)对象。Object是所有类的基类。它提供的方法将在所有的类型实例中共享。
该函数时2.2.版本新增，2.3版本之后，该函数不接受任何参数。

48. open()　　打开文件

open(filename [, mode [, bufsize]])
打开一个文件，返回一个file对象。 如果文件无法打开，将处罚IOError异常。
应该使用open()来代替直接使用file类型的构造函数打开文件。
参数filename表示将要被打开的文件的路径字符串；
参数mode表示打开的模式，最常用的模式有：'r'表示读文本，'w'表示写文本文件，'a'表示在文件中追加。
Mode的默认值是'r'。
当操作的是二进制文件时，只要在模式值上添加'b'。这样提高了程序的可移植性。
可选参数bufsize定义了文件缓冲区的大小。0表示不缓冲；1表示行缓冲；任何其他正数表示使用该大小的缓冲区；
负数表示使用系统默认缓冲区大小，对于tty设备它往往是行缓冲，而对于其他文件往往完全缓冲。如果参数值被省却。
使用系统默认值。

49. pow()　　幂函数

r = pow(2, 10)  # 2的10次方
print(r)

# 输出
1024

50. print()　　输出函数

python2中的print语句被python3中的print()函数取代。
如何限制print的默认换行：
1. python2版本下，在print输出的最后加一个逗号','
2. python3.4以后，print(value, ...,sep='',end='\n',file=sys.stdout,flush=False),将end设为空即可。

51. property()

52. range()　　根据需要生成一个指定范围的数字，可以提供你需要的控制来迭代指定的次数

53. repr()　　将任意值转换为字符串，供计时器读取的形式

repr(object)
返回一个对象的字符串表示。有时可以使用这个函数来访问操作。
对于许多类型来说，repr()尝试返回一个字符串，eval()方法可以使用该字符串产生对象；
否则用尖括号括起来的，包含类名称和其他二外信息的字符串被返回。

54. reversed()　　　反转，逆序对象

reversed(seq)
返回一个逆序的iterator对象。参数seq必须是一个包含__reversed__()方法的对象或支持序列操作(__len__()和__getitem__())
该函数是2.4中新增的

55. round()　　四舍五入

round(x [, n])
对参数x的第n+1位小数进行四舍五入，返回一个小数位数为n的浮点数。
参数n的默认值是0。结果是一个浮点数。如round(0.5)结果为1.0
>>> round(4,6)
4
>>> round(5,6)
5

56. set()

57. setattr()　　与getattr()相对应

58. slice()　　切片功能

59. sorted()　　排序

>>> sorted([36,6,-12,9,-22])  列表排序
[-22, -12, 6, 9, 36]
>>> sorted([36,6,-12,9,-22],key=abs) 高阶函数，以绝对值大小排序
[6, 9, -12, -22, 36]
>>> sorted(['bob', 'about', 'Zoo', 'Credit'])  字符串排序，按照ASCII的大小排序
['Credit', 'Zoo', 'about', 'bob']
如果需要排序的是一个元组，则需要使用参数key，也就是关键字。
>>> a = [('b',2), ('a',1), ('c',0)]
>>> list(sorted(a,key=lambda x:x[1]))   按照元组第二个元素排序
[('c', 0), ('a', 1), ('b', 2)]
>>> list(sorted(a,key=lambda x:x[0]))   按照元组第一个元素排序
[('a', 1), ('b', 2), ('c', 0)]
>>> sorted(['bob', 'about', 'Zoo', 'Credit'],key=str.lower) 忽略大小写排序
['about', 'bob', 'Credit', 'Zoo']
>>> sorted(['bob', 'about', 'Zoo', 'Credit'],key=str.lower,reverse=True) 反向排序
['Zoo', 'Credit', 'bob', 'about']

60. staticmethod()

61. str()　　字符串构造函数

62. sum()　　求和

63. super()　　调用父类的方法

64. tuple()　　元组构造函数

65. type()　　显示对象所属的类型

66. vars()　　

67. zip()　　将对象逐一配对

list_1 = [1,2,3]
list_2 = ['a','b','c']
s = zip(list_1,list_2)
print(list(s))

运行结果：

[(1, 'a'), (2, 'b'), (3, 'c')]

68. __import__()