Python函数

函数

概念

• python函数
  
  • 由若干语句组成的语句块、函数名称、参数列表构成，是组织代码的最小单元
  • 完成一定的功能
• 作用
  
  • 按照功能组织封装一段代码
  • 封装为了复用，减少冗余
  • 代码简洁易读
• 分类
  
  • 内建函数，如max()，reversed()…
  • 库函数，如math.ceil()…

函数定义、调用

• 语法
  
def函数名（参数列表）
函数体（代码块）
[return 返回值]


  • 定义
    
    • 函数名就是标识符，保持缩进（4空格）
    • python函数无return语句，隐式返回None
    • 定义中的参数列表为形式参数（形参）定义只是声明，不会执行
  • 调用
    
    • fuction(argument)
    • 调用的参数是实际参数（实参）
    • 调用前必须定义，否则NameError异常
    • 函数是可调用对象：callable()

函数参数

• 参数调用时传入的参数要与定义的个数匹配（可变参数除外）
• 传参
  
  • 位置参数必须在关键字参数之前传入
• 位置参数
  
  • 按照参数定义的顺序传入实参
• 关键字参数
  
  • 使用形参的名字传入实参，定义顺序与传参顺序可不同

函数参数缺省值

• 缺省值（默认值）
  
  • 定义时，为形参赋值
• 作用
  
  • 缺省值可在传入实参不足时，对未给定实参的形参赋缺省值

可变参数

• 可变位置参数
  
  • 在形参前加注 * （*args）
  • 可接收多个实参组成一个元组
• 可变关键字参数
  
  • 在形参前加注 ** （**kwargs）
  • 可接收多个关键字参数，收集实参名称和值组成一个字典

keyword-only参数

• def function(*,x,y):
• 在一个星号参数或可变位置参数之后出现的普通形参
• 只能关键字传参
• 可带缺省值

参数规则顺序

• 普通参数、缺省参数、可变位置参数（*args）、keyword-only参数（可带缺省值）、可变关键字参数（**kwargs）

参数解构

• 提供实参时，可在集合前使用 * 或 ** ，将集合结构解开，提取所有元素作为实参
• 非字典使用 * 解构成位置参数
• 字典使用 ** 解构成关键字参数
• 取出的元素数目、类型必须与参数匹配

直接插入排序

• 在未排序的序列中，构建一个子排序序列，直至数据全部完成排序
• 将待排序的数，插入到已排序的序列中合适的位
• 增加一个哨兵，放入待比较值，使其与后面已排序的序列比较，找到合适的插入点
• 当序列为升序排列时比较迭代次数为n-1
• 当序列为降序排列时比较迭代次数为n(n-1)/2
• 时间复杂度为O(n²)
• 稳定排序方法

例题

返回值、作用域

返回值

• 作用：结束函数调用，返回“值”
• return语句返回“返回值”，若无return语句，则隐式调用return None
• return语句不一定是函数语句块的最后一条语句
• 多个return语句只执行一条
• 执行了return则函数就会返回，之后的其他语句都跳过
• 函数不能同时返回多个值
• return返回的是一个对象（列表/元组/字典…），多个值皆被隐式的封装成了一个元组
• 函数可以嵌套

作用域

• 一个标识符的可见范围即为标识符的作用域，多指变量的作用域
• 全局作用域
  
  • 在整个程序运行环境中皆可见
• 局部作用域
  
  • 在函数、类…内部可见
  • 局部变量使用范围不能超过其所在的局部作用域
• 嵌套结构
  
  • 外层变量作用域在内层作用域可见
  • 内层作用域中对一个变量重新定义不会影响外层作用域
• global全局作用域
  
  • 使变量由局部作用域扩展至全局作用域
  • 作用范围过大，与函数封装隔离用途不符，少用。函数使用外部变量通过形参传参解决

闭包

• 自由变量：未在本地作用域中定义的变量。例如定义在内存函数外的外层函数的作用域中的变量
• 闭包：在嵌套函数中，内层函数引用到了外层函数的自由变量

nonlocal关键字

• 将变量标记为不在本地作用域定义，在上级的某一级局部作用域中定义，但不能是全局作用域
• 形成闭包运行

递归函数

概念

• 函数直接或间接调用自身
• 递归需要有边界条件、递归前进段、递归返回段
• 不满足边界条件时，递归前进
• 满足边界条件时，递归返回

间接递归

• 通过其它函数调用函数自身
• 易构成循环递归调用形成死循环。避免这种递归调用

递归总结

• 递归是一种自然表达，符合逻辑思维，代码简洁
• 运行效率低，每次调用函数都要开辟栈帧，反复压栈。栈与线程相关，线程互不干扰
• Python对递归的调用深度做了限制以保护解释器
  
  • sys.getrecursionlimit()
  • 超过深度限制返回RecursionError异常
• 大多数递归皆可用循环实现，少用递归

例题

匿名函数

• 无名字的函数
• 高阶函数传参时使用，以简化代码
• 借助lambda表达式构建匿名函数
  
  • lambda 参数列表 ：表达式
  • 参数列表不需要小括号()
  • 冒号：分割参数列表和表达式
  • 不使用return，返回值即表达式的值
  • 只能写在一行上，称为单行函数
  • 语法：

lambda x : x ** 2       # 定义

(lambda x : x ** 2)(4)  # 调用

生成器、yield

生成器

• 生成器generator
  
  • 生成器对象，由生成器表达式得到；也可以使用yield关键字得到一个生成器函数，调用后即可得到一个生成器对象
• 生成器函数
  
  • 函数体中包含yield语句的函数，返回生成器对象
  • 生成器对象是一个可迭代对象、迭代器
  • 生成器对象是惰性求值

生成器应用

• 无限循环
• 计数器
• 处理递归
• 协程coroutine
  
  • 生成器的高级用法
  • 比进程、线程轻量级
  • 在用户空间调度函数的一种实现
  • 非抢占式调度
  • 协程调度器
    
    1. 两个生成器A，B
    2. 执行next(A)到yield暂停→执行next(B)到yield暂停→调用next(A)→调用next(B)…周而复始，实现调度的效果
    3. 可以引用调度的策略实现切换的方式

yield

• 多个yield语句，next(generator)执行后到第一个yield即暂停，并返回yield表达式的值
• 再次执行next会到下一个yield语句。没有多余的yield语句，再次调用next会返回StopIteration异常
• return可以终止函数，但无法获取return的返回值
• return导致无法获取下一个值，返回StopIteration异常
• 若函数无显式的return语句，当生成器函数执行完，也会返回StopIteration异常

yield from

• yield from iterable 是 for item in iterable : yield item 形式的语法糖
• 例：

for x in range(10):
                        ⇔   yield from range(10)
    yield x