python基础——函数(一)

（一）概述

函数是组织好的，可重复使用的，用来实现单一，或相关联功能的代码段，能提高应用的模块性，和代码的重复利用率。

1. 基本概念：

函数用于在程序中分离不同的任务，主要目的是代码的复用，也就是同一块代码的执行特定功能的重复使用，定义和使用函数是Python程序设计的重要组成部分。

函数允许自己调用自己，此过程称为递归调用。

2. 函数功能：

• 实现特定功能：通过函数完成特定功能的设计，可以实现各种复杂算法。
• 结构化程序设计：通过把程序分割为不同的功能模块可以实现自顶向下的结构化设计。
• 减少程序的复杂度：简化程序的结构，提高程序的可阅读性。
• 实现代码复用：一次定义多次调用,实现代码的可重用性。
• 提高代码的质量：实现分割后子任务的代码相对简单，易于开发、调试、修改和维护。
• 协作开发：在将大型项目分割成不同的子任务后，团队多人可以分工合作，同时进行协作开发。

3. 函数分类：

• 内置函数：Python语言的内置函数，在程序中可以直接使用，是一些常用的函数。
• 标准库函数：Python语言中有一些标准库，是特定功能/程序的集合，通过import导入标准库后可以使用标准库的函数简化程序实现。
• 第三方库函数：Python语言中的社区开发的其他库，由用户开发，功能繁多，可以根据需要下载、安装、导入再使用其定义的函数。
• 用户自定义的函数，如何利用Python语言定义、使用自己的函数。

下面分别说明函数的定义、调用和函数式编程。

（二）定义

1. 格式及语法：

def functionname( parameters ):

​ "函数_文档字符串"

​ function_suite

​ return [expression]

• def：定义函数的关键词，必须包含。

• functionname：函数标识符，也就是函数名，是我们调用函数时的使用依据。

• (parameters)：形参列表，在”()“内定义函数需要使用的参数，多个参数用”,“分割，允许使用空形参列表定义函数，但是不能省略“()”和后面的”:“

  形参列表用于接收调用传入的各种参数，形参数量和使用/传入类型必须一一匹配，但注意形参列表中是不需要说明参数类型的，主要是使用时进行检查

• "函数_文档字符串"：函数的第一行语句可以选择性地使用文档字符串—用于存放函数说明。

  现在不建议直接使用此格式，用注释即可完成说明。

  如果要使用，可以通过调用Python的help()内置函数或者_doc_属性来查看某个函数的使用说明文档

• function_suite：执行语句代码块，利用传入的函数和内部的代码完成函数要执行的功能，是函数的主体，允许没有此代码块。

  函数的执行会引入一个用于函数局部变量的新符号表，此局部符号表存储了所有新定义的变量和传入的参数变量，而如果是变量引用，会首先在最内层的局部符号表中查找，然后是外层函数的局部符号表，再然后是全局符号表，最后是内置名称的符号表。

  在函数被调用时，实际参数(实参)会被引入被调用函数的本地符号表中——实参是通过按值调用传递的，值是对象引用而不是对象的值)。

  函数调用另一个函数，会为其创建一个新的本地符号表，新局部符号表被视为内部的符号表。

  实质：变量作用域从内向外递归查找。

  重命名机制：函数定义会把函数名也引入到符号表中，其类型为用户定义函数类型，此值因此可以分配给一个新的名称，新名称即可作为函数使用。

• return [expression]：返回值，函数执行命令的处理结果被返回，如果不需要返回值可以不写return，但是实际上还是有函数默认返回值None。

  一般情况下需要设置指定返回值，返回值可以返回多个对象，对象间用”,“进行分割，当为多个返回类型时，返回类型被视为一个元组，因此其返回值的保存需要按照元组的赋值来进行。

2. 定义的四个基本类型：

（1）无参数无返回值，通常是执行一些固定的内容。

例子：

def my_print_defalut():
    print("你干嘛，哎呦~")
def my_sleep_onetime():
    print("运行中")
    i=0
    while i<100000000:
        i=i+1
my_sleep_onetime()
my_print_defalut()
# 运行结果：
# 运行中
# 你干嘛，哎呦~

（2）无参数有返回值，用于获得一些需要的固定内容：

多个return语句也只会返回第一个执行的return结果

例子：

def my_input_number():
    print("请只输入数字")
    temp = input()
    if temp.isdigit():
        return temp
    else:
        return None
result = my_input_number()
print(result)
# 运行结果：
# 请只输入数字
# abc
# None
# 请只输入数字
# 1234
# 1234

（3）有参数无返回值，可以用于参数的输出或者参数的一些操作等等。

例子：

def add_twonum(a,b):
    c = a + b
    print(a+b)
add_twonum(2,3)
def get_str_index3(str):
    print(str[2])
get_str_index3("abcd")
# 运行结果：
# 5
# c

（4）有参数有返回值，最常用。

例子：

def get_abs(n):
    if n<0:
        n=-n
    return n
print(get_abs(-2))
def abs_to_num(n):
    if n>0:
        return n,-n
    else:
        return None
print(abs_to_num(3))
print(abs_to_num(-3))
# 运行结果：
# 2
# (3, -3)
# None

3. 全局和局部变量：

变量声明的位置不同,其可以被访问的范围也不同。变量的可被访问范围称为变量的作用域。变量按其作用域大致可以分为全局变量、局部变量和类成员变量。

（1）全局变量：

在函数和类定义之外声明的变量称为全局变量，其作用域只在定义的模块之内，从其定义的位置开始，直到模块结束的位置。

单个模块的变量可以通过import引入访问。

不同引入模块都可以使用全局变量，多语句对其的修改可能会导致全局变量的管理混乱，降低模块之间的通用性和可读性，应当尽量避免使用去全局变量反复修改，而是作为常量使用。

（2）局部变量：

在函数中定义的变量和参数变量都是局部变量，作用域范围只在函数体内，一旦脱离作用域，不允许被使用。

全局代码不能用局部变量，不同函数之间的局部变量也不可以互相使用。

重名的局部变量会覆盖全局变量。

（3）global语句和nonlocal语句：

如果想要在函数中直接使用全局变量，需要在函数内对变量增加global声明，此时是显式说明不使用局部变量，而是使用全局变量。

同样的，对于多个函数的嵌套，可以用nonlocal完成相对应的功能。

例子如下：

n = 10
def add_use(a):
    i=5
    global n
    print(i+a)
    print(n+a)
    def add_use_2(b):
        j=1
        nonlocal i
        print(j+b)
        print(i+b)
    add_use_2(a)
add_use(20)
#运行结果：
# 25
# 30
# 21
# 25

4. 进阶：匿名函数

python 使用 lambda 来创建匿名函数。（lambda是一个关键字）

匿名是指不适用def的标准形式来定义函数。

匿名函数可以省略定义函数的过程，主要目的是精简代码，减少函数命名，便于理解代码和避免只用一次的函数被定义而增大工作量。

（1）语法：

lambda函数的语法只包含一个语句：

<variable>=lambda [arg1 [,arg2,.....argn]]:expression

实际上，等价于：

<变量>=lambda 参数列表：return [表达式] 变量

variable表示对lambda的封装，也就是实际上让这个变量作为了一个函数名，很多时候可以省略，省略时就是真正的匿名函数。

arg1,2......n表示的是参数，对应参数列表，expression则是表达式，对应的是返回值的表达式变量。

（2）说明：

• lambda返回的是函数对象（构建的是一个函数对象），所以需要定义一个变量去接收
• lambda 只是一个表达式，函数体比 def 简单很多。
• lambda的主体是一个表达式，而不是一个代码块，所以仅仅能在lambda表达式中封装有限的逻辑
• lambda 函数拥有自己的命名空间，且不能访问自己参数列表之外或全局命名空间里的参数

（3）例子：

fun = lambda x,y:x*y
fun2 =lambda x:len(x)
print("add result:",(lambda a, b:a+b)(1,2))
print(fun(3,4))
print(fun2("我的心总是不安"))
#运行结果：
# add result: 3
# 12
# 7