函数的理解与定义

函数的定义：是一段代码的表示

  • 函数是一段具有特定功能的、可重用的语句组
  • 函数是一种功能的抽象，一般函数表达特定功能
  • 两个作用：降低编程难度 和 代码复用

def <函数名>(<参数，0个或多个>)
<函数体>
return <返回值>

  1. def fact():
  2.     s=1
  3.     for i in range(1,n+1)
  4.         s*=i
  5.     return s
  • 函数定义时，所指定的参数是一种占位符
  • 函数定义后，如果不经过调用，不会被执行
  • 函数定义时，参数是输入、函数体时处理、结果是输出（IPO）

函数的使用及调用过程

  1. #函数的定义
  2. '''
  3. 调用时要给出实际参数
  4. 实际参数替换定义中的参数
  5. 函数调用后得到返回值
  6. '''
  7. def fact(n):
  8.     s=1
  9.     for i in range(1,n+1):
  10.         s *=i
  11.     return s
  12. #函数调用
  13. a = fact(10)
  14. print(a)

image.png

函数的参数传递

参数个数：函数可以有参数，也可以没有，但必须保留括号
def <函数名>():
<函数体>
return <返回值>
可选参数传递：函数定义时可以为某些参数指定默认值，构成可选参数
def <函数名>(<非可选参数>,<可选参数>):
<函数体>
return <返回值>

  1. #计算 n!//m
  2. def fact(n,m=1):
  3.     s = 1
  4.     for i in range(1,n+1):
  5.         s *=i
  6.     return s//m
  7. fact(10)
  8. #3628800
  9. fact(10,5)
  10. #725760

可变参数传递：函数定义时可以设计可变数量参数，即不确定参数总数量
def <函数名>(<参数>,*b):
<函数体>
return <返回值>

  1. #计算n!乘数
  2. def fact(n,*b):
  3.     s=1
  4.     for i in range(1,n+1):
  5.         s*=i
  6.     for item in b:
  7.         s*=item
  8.     return s
  9. fact(10,3)
  10. #10886400
  11. fact(10,3,5,8)
  12. #435456000

参数传递的两种方式
函数调用时，参数可以按照位置或名称方式传递

  1. def fact(n,m=1):
  2.     s=1
  3.     for i in range(1,n+1):
  4.         s*=i
  5.     return s//m
  6. fact(10,5)#位置传递
  7. #725760
  8. fact(m=5,n=10)#名称传递
  9. #725760

函数的返回值

  • return保留字用来传递返回值
  • 函数可以有返回值，也可以没有，可以有return，也可以没有
  • return可以传递0个返回值，也可以传递任意多个返回值
    1. def fact(n,m=1):
    2.   s=1
    3.   for i in range(1,n+1):
    4.       s*=i
    5.   return s//m,n,m
    6. fact(10,5)
    7. #(725760,10,5)    元组类型
    8. a,b,c=fact(10,5)
    9. print(a,b,c)
    10. #725769 10 5

局部变量和全局变量

image.png

  1. n,s=10,100    #n和s是全局变量
  2. def fact(n):  #fact()函数中的n和s是局部变量
  3.     s=1
  4.     for i in range(1,n+1):
  5.         s*=i
  6.     return s
  7. print(fact(n),s)    #n和s是全局变量
  • 规则1：局部变量和全局变量是不同变量
    • 局部变量是函数内部的占位符，与全局变量可能重名但不同
    • 函数运算结束后，局部变量被释放
    • 可以使用global保留字在函数内部使用全局变量
  • 规则2：局部变量为组合数据类型且未创建，等同于全局变量
    • 基本数据类型，无论是否重名，局部变量与全局变量不同
    • 可以通过global保留字在函数内部声明全局变量
    • 组合数据类型，如果局部变量未真实创建，则是全局变量
      1. ls = ["F","f"]    #通过使用[]真实创建了一个全局变量列表ls
      2. def func(a):
      3. ls.append(a)    #此处的ls是列表类型，未真实创建，则等同于全局变量
      4. return
      5. func("C")    #全局变量ls被修改
      6. print(ls)
      7. #['F','f','C']
      ls = ['F','f']    #通过使用[]真实创建了一个全局变量列表ls
def func(a):    
ls = []        #此处ls是列表类型，真实创建，ls是局部变量
ls.append(a)
return
func("C")        #局部变量ls被修改
print(ls)
#['F','f']

lambda函数

lambda函数返回函数名作为结果

  • lambda函数是一种匿名函数，即没有名字的函数
  • 使用lambda保留字定义，函数名是返回结果
  • lambda函数用于定义简单的、能够在一行类表示的函数

<函数名> = lambda<参数>:<表达式>
等价于
def <函数名>(<参数>):
<函数体>
return <返回值>

f = lambda x,y:x+y
f(10,15)
#25
f = lambda :"lambda函数"
print(f())
#lambda函数

lambda函数的应用

  • lambda函数主要用作一些定特函数或方法的参数
  • lambda函数有一些固定使用方式
  • 一半情况，建议使用def定义的普通函数

代码复用与模块化设计

代码复用与模块化设计

把代码当成资源抽象

  • 代码资源化：程序代码是一种用来表达计算的“资源”
  • 代码抽象化：使用函数等方法对代码赋予更高级别的定义
  • 代码复用：同一份代码在需要时可以被重复使用

函数 和 对象 时代码复用的两种主要形式

模块化设计

  • 分而治之
    • 通过函数或对象封装将程序划分为模块及模块间的表达
    • 具体包括：主程序、子程序和子程序间关系
    • 分而治之：一种分而治之、分层抽象、体系化的设计思想
  • 紧耦合 松耦合
    • 紧耦合：两个部分之间交流很多，无法独立存在
    • 松耦合：两个部分之间交流较少，可以独立存在
    • 模块内部紧耦合、模块之间松耦合

函数递归的理解

  • 递归的定义：函数定义中调用函数自身的方式

函数和代码复用 - 图3

  • 两个关键特征
    • 链条：计算过程存在递归链条
    • 基例：存在一个或多个不需要再次递归的基例
  • 类似数学归纳法
    • 递归是数学归纳法思维的编程体现

函数递归的调用过程

函数和代码复用 - 图4

def fact(n):
    if n == 0:
        return 1
    else:
        return n*fact(n-1)
  • 递归本身是一个函数，需要函数定义方式描述
  • 函数内部，采用分支语句对输入参数进行判断
  • 基例和链条，分别编写对于代码

image.png

函数递归实例解析

将字符串s反转后输出 >>>s[::-1]

#将字符串s反转后输出
def rvs(s):
    if s == "":
        return s
    else:
        return rvs(r[1:])+s[0]

斐波那契数列
函数和代码复用 - 图6

#斐波那契数列
def f(n):
    if n == 0 or n==2:
        return 1
    else:
        return f(n-1)+f(n-2)

汉诺塔

#思路
#汉诺塔问题假设三根柱子分别为 开始 结束 过度，开始柱子上共有n个圆盘
#那么我们可以将n个圆盘分为 n-1 和 n两块 
#由此我们可知，第一步：将n-1移动到 过度柱子上，第二步：将n移动到结束柱子上，第三步：将n-1 由过度柱子移动到结束柱子上
#每次关于n-1在移动时我们都可以依据上面的方式进行继续拆分递归，直到n==1时，直接由开始移动到结束

count = 0
def hanoi(n,start,end,middle):
    global count
    if n==1:
        count +=1
        print("第{}步：{}：{}->{}".format(count,n,start,end))
    else:
        hanoi(n-1,start,middle,end)
        count +=1
        print("第{}步：{}：{}->{}".format(count,n,start,end))
        hanoi(n-1,middle,end,start)
hanoi(3,"A","C","B")