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

一、函数基本语法及特性

背景提要

现在客户需求是一个监控程序，监控服务器的系统状况，当 cpu \ memory \ disk 等指标的使用量超过阈值时发邮件报警，你掏空了所有的知识量，写下了以下代码

 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

 

上面的代码虽然实现了功能，但是重复代码太多了，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

可以这么做：把重复的代码提取出来，放在一个公共的地方，起个名字，以后想用这段代码，直接通过名字调用就行

 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')

 

接下来，重点来了

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. 使程序变的易维护

语法定义

1 def sayhi():#函数名
2     print("Hello, I am function!")
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)

二、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，形参只有在函数内部有效。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，他们都必须有确定的值，以便把这些值传给形参。应该应预先用赋值，输入等办法使参数获得确定值。

默认参数

 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("孙大",22,"CN","python_devops")
 9 stu_register("张三",21,"CN","linux")
10 stu_register("李四",25,"CN","linux")

 

 可以看出 country 这个参数都是"CN"，就像一些网站上注册时，国籍这些信息，一般都有一个默认的国家，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给实参，那默认就是"CN"，指定参数的话，就用指定的参数。

另外，你可能注意到了，在把 country 变成默认参数后，同时它的位置移到了后面，这是为什么呢？

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

 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     print(name,age,args)
 3  
 4 stu_register("张飞",22)
 5 #输出
 6 #张飞 22 () #后面这个()就是args,只是因为没传值,所以为空
 7  
 8 stu_register("刘备",32,"CN","Python")
 9 #输出
10 # 刘备 32 ('CN', 'Python')

 

 还有一个 **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("张飞",22)
#输出
#张飞22 () {}#后面这个{}就是kwargs,只是因为没传值,所以为空
 
stu_register("刘备",32,"CN","Python",sex="Male",province="ShanDong")
#输出
# 刘备 32 ('CN', 'Python') {'province': 'ShanDong', 'sex': 'Male'}

 

 局部变量

 1 name = "老子"
 2  
 3 def change_name(name):
 4     print("before change:",name)
 5     name = "孙子"
 6     print("after change", name)
 7  
 8  
 9 change_name(name)
10  
11 print("在外面看看name改了么?",name)

 

 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；在其他地方全局变量起作用。 

三、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，所以也可以理解为 return 语句代表着函数的结束

　　2. 如果为在函数中指定 return ，那这个函数的返回值为 None

嵌套函数

 函数还能嵌套？  当然！！！

 1 name = "xixi"
 2  
 3 def change_name():
 4     name = "hehe"
 5  
 6     def change_name2():
 7         name = "haha"
 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？

当然是...出错了

 四、递归

在函数内部，可以调用其它函数。如果一个函数在内部调用自身，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. 每次进入更深一层递归时，问题规模相比上次递归应有所减少

　　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），最多999次。

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

 

五、匿名函数

 匿名函数就是不需要显式的指定函数

1 #这段代码
2 def calc(n):
3     return n**n
4 print(calc(10))
5  
6 #换成匿名函数
7 calc = lambda n:n**n
8 print(calc(10))

 

也许你没看出来这也没方便多少，其实我也没看出来

不过匿名函数与其它函数搭配呢？

1 res = map(lambda x:x**2,[1,5,7,4,8])
2 for i in res:
3     print(i)
输出：
1
25
49
16
64

六、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

 七、高级函数

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。

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

八、内置参数

内置参数详解：https://docs.python.org/3/library/functions.html

 

 1 #compile
 2 f = open("函数递归.py")
 3 data =compile(f.read(),'','exec')
 4 exec(data)
 5 
 6 
 7 #print
 8 msg = "又回到最初的起点"
 9 f = open("tofile","w")
10 print(msg,"记忆中你青涩的脸",sep="|",end="",file=f)
11 
12 
13 # #slice
14 # a = range(20)
15 # pattern = slice(3,8,2)
16 # for i in a[pattern]: #等于a[3:8:2]
17 #     print(i)
18 #
19 #
20 
21 
22 #memoryview
23 #usage:
24 #>>> memoryview(b'abcd')
25 #<memory at 0x104069648>
26 #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，
27 import time
28 for n in (100000, 200000, 300000, 400000):
29     data = b'x'*n
30     start = time.time()
31     b = data
32     while b:
33         b = b[1:]
34     print('bytes', n, time.time()-start)
35 
36 for n in (100000, 200000, 300000, 400000):
37     data = b'x'*n
38     start = time.time()
39     b = memoryview(data)
40     while b:
41         b = b[1:]
42     print('memoryview', n, time.time()-start)
提醒点