Python开发【第三章】：函数介绍

一、 函数介绍

1、函数是什么？

在学习函数之前，一直遵循面向过程编程，即根据业务逻辑从上到下实现功能，其往往用一长段代码来实现指定功能，开发过程中最常见的操作就是粘贴复制，也就是将之前实现的代码块复制到现需功能处。这样最后的程序会变得特别冗长，有没有什么办法把这些相同的代码块做一些处理？让程序的代码显得简便明朗，这就引出了今天要学习的内容：函数。

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：减少重复代码、使程序变的可扩展、使程序变得易维护

2、定义函数

def 函数名(参数):

    ....
    函数体
    ....
    return 返回值

函数名()

函数组成：函数名、参数、函数体、返回值，接下来进行详细介绍

3、普通参数

学习函数参数前，我们先认识下形参和实参的区别：

• 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

通过下面代码来认识下普通参数、形参、实参

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
#-Author-Lian
#函数的普通参数
# name 叫做函数func的形式参数，简称：形参
def func(name):                     #定义函数 函数名func
    print(name)

#  'lzl' 叫做函数func的实际参数，简称：实参
func("lzl")                         #执行函数

########打印输出########
#lzl　　

 4、默认参数

默认参数的应用环境

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
#-Author-Lian
#函数默认参数
def stu_register(name, age, country, course):       #定义函数
    print("----注册学生信息------")
    print("姓名:", name)
    print("age:", age)
    print("国籍:", country)
    print("课程:", course)

stu_register("张三", 22, "CN", "Python")          #执行函数
stu_register("赵四", 21, "CN", "Linux")
stu_register("王五", 25, "CN", "JAVA")

###########打印###############
#----注册学生信息------
#姓名: 张三
#age: 22
#国籍: CN
#课程: Python
#----注册学生信息------
#姓名: 赵四
#age: 21
#国籍: CN
#课程: Linux
#----注册学生信息------
#姓名: 王五
#age: 25
#国籍: CN
#课程: JAVA

通过上面代码发现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

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。　

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
#-Author-Lian
#指定默认参数
def stu_register(name, age,course,country="CN"):       #定义函数
    print("----注册学生信息------")
    print("姓名:", name)
    print("age:", age)
    print("国籍:", country)
    print("课程:", course)

stu_register("张三", 22, "Python")                    #不指定country参数值
stu_register("尼古拉斯.赵四", 21, "Linux", "US")     #指定country参数值

##############打印################
#----注册学生信息------
#姓名: 张三
#age: 22
#国籍: CN
#课程: Python
#----注册学生信息------
#姓名: 尼古拉斯.赵四
#age: 21
#国籍: US
#课程: Linux

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？　

5、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

#关键参数
stu_register(age=22,name='lzl',course="python")

##############打印################
#----注册学生信息------
#姓名: lzl
#age: 22
#国籍: CN
#课程: python

6、动态参数　　

①  非固定参数 *args

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
#-Author-Lian

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

stu_register("lzl","18","CN","Python")
##############打印################
#lzl ('18', 'CN', 'Python') <class 'tuple'>

def stu_register(name,*args):     #测试*args传入list参数
    print(name,args,type(args))       #打印传入args的类型

info_list = ["18","CN","Python"]
stu_register("lzl",info_list)
##############打印################
#lzl (['18', 'CN', 'Python'],) <class 'tuple'>

总结：由上面代码可以看出，*args会把多传入的实参变成一个元组的类型；即使传入的是list类型也会变成元组，成为元组中的一个元素；另函数中有*args与其他形参的时候，*args一定要写到其他形参的后面，否则传入的实参都会被传入到*args当中打印成元组；还有如果没有多出传入的实参即*args没有值的时候，*args为空，不会报错。

② 非固定参数 **kwargs

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
#-Author-Lian

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

stu_register("lzl", 18, "CN", "Python", sex="Male", province="HeBei")
##############打印################
#lzl (18, 'CN', 'Python') <class 'tuple'>
#{'sex': 'Male', 'province': 'HeBei'} <class 'dict'>

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

info_list=[18, "CN", "Python",]         #定义列表
info_dict={"sex":"Male","province":"HeBei"} #定义字典
stu_register("lzl",info_list,info_dict)     #传入列表和字典
##############打印################
#lzl ([18, 'CN', 'Python'], {'sex': 'Male', 'province': 'HeBei'}) <class 'tuple'>
#{} <class 'dict'>

看完上面的第一段代码，**kwargs会把多出的a=b这种类型的实参打印成字典的类型（要区分开与关键参数的区别，关键参数的实参有对应的形参），大家都能理解；但是第二段代码为毛下面把字典传入函数后，打印的**kwargs为空值呢？!  是这样的，传入的字典会被当成一个元素传入函数，所有被当成多余的实参传入到了*args里面，所以**kwargs的值才为空；那么有什么办法可以把字典传入到**kwargs呢？

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
#-Author-Lian

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

info_list=[18, "CN", "Python",]         #定义列表
info_dict={"sex":"Male","province":"HeBei"} #定义字典
stu_register("lzl",*info_list,**info_dict)     #传入列表和字典
##############打印################
#lzl (18, 'CN', 'Python') <class 'tuple'>
#{'sex': 'Male', 'province': 'HeBei'} <class 'dict'>

把定义好列表info_list、info_dict，分别用*inf_list和**info_dict的方式传入到*args、**kwargs当中，解决了第二块代码中的问题

总结：*args必须放到**kwargs前面（规定）；位置参数一定要放到关键参数之前（规定）；默认参数不能跟*args、**kwargs一块存在（会报错）。

7、return 返回值

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
#-Author-Lian

#ruturn 返回值
def func(name,age):
    print(name)
    print(age)

result = func("lzl",18)     #赋值变量result函数func执行的返回值
print(result)                #函数不声明return，返回值为None
                             #函数在赋值变量result的时候也进行了打印
##############打印################
#lzl
#18
#None

def func(name,age):
    print(name)
    return "best"          #执行return返回值
    print(age)

result = func("lzl",18)     #赋值变量result函数func执行的返回值
print(result)                #函数返回值为best
                             #age没有打印，表明函数执行到return后，函数结束
##############打印################
#lzl
#best

结论：如果不执行return，函数的默认返回值为None；当函数执行到return时，函数结束执行　

8、局部变量

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
#-Author-Lian

name = "Alex Li"                #定义变量name

def change_name(name):
    print("before change:", name)
    name = "金角大王,一个有Tesla的男人"   #函数内部更改变量
    print("after change", name)          #打印更改后的变量name

change_name(name)
print("在外面看看name改了么?", name)      #现在看看name变量有没有被更改

##############打印################
#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

结论：函数内部对变量进行更改后，生效范围仅限于函数内部，对外部变量没有影响，这种变量称为局部变量；函数内部也可以让变量全局生效，需要加参数global，这种情况很少用。

9、递归函数

定义：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

递归特性:

• 必须有一个明确的结束条件
• 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
• 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）

利用函数编写一个斐波那契数列

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
#-Author-Lian

# def func(n1,n2):        #获取斐波那契数列100之前的数字
#     if n1 > 100:
#         return
#     print(n1)
#     n3 = n1 + n2
#     func(n2,n3)
# func(0,1)
#######打印#######
#0
#1
#1
#2
#3
#5
#8
#13
#21
#34
#55
#89

def func(count,n1,n2):        #获取斐波那契数列第200个数字并返回给调用者
    if count == 200:
        return n1
    n3 = n1 + n2
    r = func(count + 1,n2,n3)
    return r
ret = func(1,0,1)
print(ret)

#######打印#######
#173402521172797813159685037284371942044301

10、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。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。

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);

这就是函数式编程。　　

11、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)

#####打印#####
1
25
49
16
64

calc = map(lambda n,x,y:n*10000+x*100+y,[1,5,7,4,8],[2,2,2,2,2],[3,3,3,3,3])
for i in calc:
    print(i)

#####打印#####
# 10203
# 50203
# 70203
# 40203
# 80203

关于map更多-》》https://my.oschina.net/zyzzy/blog/115096

　

12、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

　　

13、内置函数

二、函数练习

1、做个累加程序（类似1+2+3+.......+99+100的和）

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
#-Author-Lian
def cumulative(a=1,b=100):
    n = 0
    while a <=b:
            n += a
            a +=1
    print(n)

cumulative()        #默认为1加到100
#5050
cumulative(1,1000)
#500500
cumulative(50)      #50加到100
#3825

　　

函数式编程和面向过程编程的区别