Python学习之路6☞函数，递归，内置函数

一python中的函数

函数是逻辑结构化和过程化的一种编程方法。

python中函数定义方法：

def test(x):
    "The function definitions"
    x+=1
    return x

def:定义函数的关键字
test：函数名
（）：内可定义形参
"":文档描述（非必要，但是强烈建议为你的函数添加描述信息）
x+=1：泛指代码块或程序处理逻辑
return：定义返回值

调用运行：可以带参数也可以不带
函数名()

二 为何使用函数

背景提要

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，你掏空了所有的知识量，写出了以下代码

 while True：
     if cpu利用率 > 90%:
         #发送邮件提醒
         连接邮箱服务器
         发送邮件
         关闭连接

     if 硬盘使用空间 > 90%:
         #发送邮件提醒
         连接邮箱服务器
         发送邮件
         关闭连接

     if 内存占用 > 80%:
         #发送邮件提醒
         连接邮箱服务器
         发送邮件
         关闭连接

上面的代码实现了功能，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：

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

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

 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')

总结使用函数的好处：

1.代码重用

2.保持一致性，易维护

3.可扩展性

三 函数和过程

过程定义：过程就是简单特殊没有返回值的函数

这么看来我们在讨论为何使用函数的的时候引入的函数，都没有返回值，没有返回值就是过程，没错，但是在python中有比较神奇的事情

 def test01():
     msg='hello The little green frog'
     print msg

 def test02():
     msg='hello WuDaLang'
     print msg
     return msg

 t1=test01()

 t2=test02()

 print 'from test01 return is [%s]' %t1
 print 'from test02 return is [%s]' %t2

总结：当一个函数/过程没有使用return显示的定义返回值时，python解释器会隐式的返回None，

所以在python中即便是过程也可以算作函数。

 def test01():
     pass

 def test02():
     return 0

 def test03():
     return 0,10,'hello',['alex','lb'],{'WuDaLang':'lb'}

 t1=test01()
 t2=test02()
 t3=test03()

 print 'from test01 return is [%s]: ' %type(t1),t1
 print 'from test02 return is [%s]: ' %type(t2),t2
 print 'from test03 return is [%s]: ' %type(t3),t3

总结：

返回值数=0:返回None

返回值数=1:返回object

返回值数>1:返回tuple

四 函数是第一类对象

在python中所有的名字都没有储值功能

函数是第

 def foo():
     print("yyp")
 f1=foo
 f1()
 # 输出结果：
 yyp

可以当做参数

 def foo():
     print("tom")

 def func(msg):
     print(msg)
     msg()

 func(foo)
 输出结果：
 <function foo at 0x00000000020D3E18>
 tom

可以当做返回值

 def foo():
     print("tom")

 def func(msg):
     return msg

 f=func(foo)
 print(f)
 f()
 输出结果：
 <function foo at 0x0000000002423E18>
 tom

可以当做容器类型的一个元素

 def foo():
     print("tom")

 func_dic={
     'foo':foo
 }
 输出结果：
 tom

一类对象指的是：函数可以被当做数据来处理被引用

五 函数参数

1.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

2.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

3.位置参数和关键字（标准调用：实参与形参位置一一对应；关键字调用：位置无需固定）

4.默认参数

5.参数组

六 局部变量和全局变量

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。

 name='lhf'

 def change_name():
     print('我的名字',name)

 change_name()

 def change_name():
     name='帅了一笔'
     print('我的名字',name)

 change_name()
 print(name)

 def change_name():
     global name
     name='帅了一笔'
     print('我的名字',name)

 change_name()
 print(name)

七 前向引用之'函数即变量'

 def action():
     print 'in the action'
     logger()
 action()
 报错NameError: global name 'logger' is not defined

 def logger():
     print 'in the logger'
 def action():
     print 'in the action'
     logger()

 action()

 def action():
     print 'in the action'
     logger()
 def logger():
     print 'in the logger'

 action()

八 嵌套函数和作用域

看上面的标题的意思是，函数还能套函数？of course

 name = "yyp"

 def change_name():
     name = "yyp2"

     def change_name2():
         name = "yyp3"
         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)

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？

作用域在定义函数时就已经固定住了，不会随着调用位置的改变而改变

 例一：
 name='yyp'

 def foo():
     name='sy'
     def bar():
         print(name)
     return bar

 func=foo()
 func()

 例二：
 name='yyp'

 def foo():
     name='sy'
     def bar():
         name='tom'
         def tt():
             print(name)
         return tt
     return bar

 func=foo()
 func()()

九 递归调用

 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

 #_*_coding:utf-8_*_
 __author__ = 'Linhaifeng'
 import time

 person_list=['alex','wupeiqi','yuanhao','linhaifeng']
 def ask_way(person_list):
     print('-'*60)
     if len(person_list) == 0:
         return '没人知道'
     person=person_list.pop(0)
     if person == 'linhaifeng':
         return '%s说:我知道,老男孩就在沙河汇德商厦,下地铁就是' %person
     print('hi 美男[%s],敢问路在何方' %person)
     print('%s回答道:我不知道,但念你慧眼识猪,你等着,我帮你问问%s...' %(person,person_list))
     time.sleep(3)
     res=ask_way(person_list)
     # print('%s问的结果是: %res' %(person,res))
     return res

 res=ask_way(person_list)

 print(res)

递归问路

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）

链接：堆栈扫盲

 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("\033[31;1m找的数在mid[%s]左面\033[0m" % dataset[mid])
             return binary_search(dataset[0:mid], find_num)
         else:# 找的数在mid右面
             print("\033[32;1m找的数在mid[%s]右面\033[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)

二分查找

十 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))

匿名函数主要是和其它函数搭配使用的呢，如下

 l=[3,2,100,999,213,1111,31121,333]
 print(max(l))

 dic={'k1':10,'k2':100,'k3':30}

 print(max(dic))
 print(dic[max(dic,key=lambda k:dic[k])])

 res = map(lambda x:x**2,[1,5,7,4,8])
 for i in res:
     print(i)

 输出
 1
 25
 49
 16
 64

十一 函数式编程

函数式编程：

http://egon09.blog.51cto.com/9161406/1842475

11 高阶函数

满足俩个特性任意一个即为高阶函数

1.函数的传入参数是一个函数名

2.函数的返回值是一个函数名

 array=[1,3,4,71,2]

 ret=[]
 for i in array:
     ret.append(i**2)
 print(ret)

 #如果我们有一万个列表,那么你只能把上面的逻辑定义成函数
 def map_test(array):
     ret=[]
     for i in array:
         ret.append(i**2)
     return ret

 print(map_test(array))

 #如果我们的需求变了,不是把列表中每个元素都平方,还有加1,减一,那么可以这样
 def add_num(x):
     return x+1
 def map_test(func,array):
     ret=[]
     for i in array:
         ret.append(func(i))
     return ret

 print(map_test(add_num,array))
 #可以使用匿名函数
 print(map_test(lambda x:x-1,array))

 #上面就是map函数的功能,map得到的结果是可迭代对象
 print(map(lambda x:x-1,range(5)))

map函数

from functools import reduce
#合并,得一个合并的结果
array_test=[1,2,3,4,5,6,7]
array=range(100)

#报错啊,res没有指定初始值
def reduce_test(func,array):
    l=list(array)
    for i in l:
        res=func(res,i)
    return res

# print(reduce_test(lambda x,y:x+y,array))

#可以从列表左边弹出第一个值
def reduce_test(func,array):
    l=list(array)
    res=l.pop(0)
    for i in l:
        res=func(res,i)
    return res

print(reduce_test(lambda x,y:x+y,array))

#我们应该支持用户自己传入初始值
def reduce_test(func,array,init=None):
    l=list(array)
    if init is None:
        res=l.pop(0)
    else:
        res=init
    for i in l:
        res=func(res,i)
    return res

print(reduce_test(lambda x,y:x+y,array))
print(reduce_test(lambda x,y:x+y,array,50))

reduce函数

 #电影院聚集了一群看电影bb的傻逼,让我们找出他们
 movie_people=['alex','wupeiqi','yuanhao','sb_alex','sb_wupeiqi','sb_yuanhao']

 def tell_sb(x):
     return x.startswith('sb')

 def filter_test(func,array):
     ret=[]
     for i in array:
         if func(i):
             ret.append(i)
     return ret

 print(filter_test(tell_sb,movie_people))

 #函数filter,返回可迭代对象
 print(filter(lambda x:x.startswith('sb'),movie_people))

filter函数

 #当然了,map,filter,reduce,可以处理所有数据类型

 name_dic=[
     {'name':'alex','age':1000},
     {'name':'wupeiqi','age':10000},
     {'name':'yuanhao','age':9000},
     {'name':'linhaifeng','age':18},
 ]
 #利用filter过滤掉千年王八,万年龟,还有一个九千岁
 def func(x):
     age_list=[1000,10000,9000]
     return x['age'] not in age_list

 res=filter(func,name_dic)
 for i in res:
     print(i)

 res=filter(lambda x:x['age'] == 18,name_dic)
 for i in res:
     print(i)

 #reduce用来计算1到100的和
 from functools import reduce
 print(reduce(lambda x,y:x+y,range(100),100))
 print(reduce(lambda x,y:x+y,range(1,101)))

 #用map来处理字符串列表啊,把列表中所有人都变成sb,比方alex_sb
 name=['alex','wupeiqi','yuanhao']

 res=map(lambda x:x+'_sb',name)
 for i in res:
     print(i)

总结

十二 内置函数

 字典的运算：最小值，最大值，排序
 salaries={
     'egon':3000,
     'alex':100000000,
     'wupeiqi':10000,
     'yuanhao':2000
 }

 迭代字典，取得是key，因而比较的是key的最大和最小值
 >>> max(salaries)
 'yuanhao'
 >>> min(salaries)
 'alex'

 可以取values，来比较
 >>> max(salaries.values())
 >>> min(salaries.values())
 但通常我们都是想取出，工资最高的那个人名，即比较的是salaries的值，得到的是键
 >>> max(salaries,key=lambda k:salary[k])
 'alex'
 >>> min(salaries,key=lambda k:salary[k])
 'yuanhao'

 也可以通过zip的方式实现
 salaries_and_names=zip(salaries.values(),salaries.keys()) 

 先比较值，值相同则比较键
 >>> max(salaries_and_names)
 (100000000, 'alex')

 salaries_and_names是迭代器，因而只能访问一次
 >>> min(salaries_and_names)
 Traceback (most recent call last):
   File "<stdin>", line 1, in <module>
 ValueError: min() arg is an empty sequence

 sorted(iterable，key=None,reverse=False)