Python基础学习之函数和代码复用详解

目录

• Python函数和代码复用
• 一、函数的定义
• 二、函数的调用
• 三、函数的参数传递
• 1.形式参数与实际参数
• 2.位置传参与关键字传参
• 3.可变对象与不可变对象的参数传递
• 4.个数可变的位置、关键字参数
• 5.函数参数总结(一）
• 6.函数参数总结(二）
• 四、函数的返回值
• 五、变量的作用域
• 六、代码复用
• 七、递归函数
• 1.什么是递归函数
• 2.递归的组成部分
• 3.递归的调用过程
• 4.递归的优缺点
• 八、总结

Python函数和代码复用

什么是函数：

  函数是一段具有特定功能的，可重用的语句组，通过函数名来表示和调用。经过定义，一组语句等于一个函数，在需要使用这组语句的地方，直接调用函数名称即可。因此，函数包括两部分：函数的定义和函数的调用。

为什么要使用函数：

• 代码复用
• 影藏实现细节
• 提高可维护性
• 提高可读性便于调试
• 降低编程难度

一、函数的定义

语法格式：

def  函数名 ([参数列表]):
    函数体
    return 返回值列表

例：

# -*- coding: utf-8 -*-
# @File  : demo.py
# @author: Flyme awei
# @email : Flymeawei@163.com
# @Time  : 2022/8/14 17:02

def calc(a, b):  # 函数定义
    c = a + b
    return c

二、函数的调用

函数的定义也叫函数“声明”，定义后的函数不能直接运行，需要经过“调用”才能得到运行。

语法格式：

函数名(实际赋值参数列表)

# 函数创建
def calc(a, b):  # 函数定义
    c = a + b
    return c

'''
函数调用:
函数名（实际参数列表）'''
d = calc(10, 20)  # 函数调用
print(d)  # 30

三、函数的参数传递

函数的参数在定义时可以指定默认值，当函数被调用时，如果没人传入对应的参数时，则使用函数定义时的默认值替代。

语法格式

def  函数名(非可选参数列表,可选参数列表=默认值):
    函数体
    return 返回值列表

1.形式参数与实际参数

• 函数定义处的参数称为形式参数
• 函数调用处的参数称为实际参数

2.位置传参与关键字传参

# -*- coding: utf-8 -*-
# @File  : demo.py
# @author: Flyme awei
# @email : Flymeawei@163.com
# @Time  : 2022/8/14 17:02

# 函数的参数传递
'''
1.位置传参 根据形参对应的位置进行参数传递
2.关键字实参 根据形参名称进行参数传递
'''

def calc(a, b):  # a b 为函数定义当处的形式参数
    c = a + b
    return c

calc(10, 20)  # 10 20 为函数调用处的实际参数

# 位置实参
print(calc(10, 20))  

# =左侧的变量的名称称为关键字参数
print(calc(b=10, a=20))

3.可变对象与不可变对象的参数传递

在函数调用过程中，进行参的传递:

• 如果是不可变对象，函数体的修改不会影响实参的值
• 若果是可变对象，函数体的改变会影响到实参的值

# -*- coding: utf-8 -*-
# @File  : demo.py
# @author: Flyme awei
# @email : Flymeawei@163.com
# @Time  : 2022/8/14 17:02

'''
在函数调用过程中，进行参的传递:
如果是不可变对象，函数体的修改不会影响实参的值
若果是可变对象，函数体的改变会影响到实参的值
'''

def fun(arg1, arg2):
    print('arg1=', arg1)
    print('arg2=', arg2)
    arg1 = 100  # arg1 的修改为100不会影响n1的值
    arg2.append(200)  # are2 的修改会影响到n2的值
    print('arg1=', arg1)  # 100
    print('arg2=', arg2)  # [10, 20, 200]
    return arg1, arg2

a = 10
b = [10, 20]
print('a', a)  # 10
print('b', b)  # [10, 20]
x = fun(a, b)  # 位置传参 arg1，arg2时是函数定义处的形参，n1，n2是函数调用处的实参， 实参和形参的名称可以不一致
print(a)  # 10
print(b)  # [10, 20, 200]
print(x)  # (100, [10, 20, 200])

4.个数可变的位置、关键字参数

个数可变的位置参数： *arges

参数定义时，可能无法事先确定传递的位置实参的个数，使用可变的位置参数

个数可变的关键字形参：**kwargs

参数定义时，可能无法事先确定传递的位置实参的个数，使用可变的位置参数

在一个函数的定义过程中，既有个数可变的 *arges位置形参，又有个数可变的**kwargs关键字形参，要求把位置形参放在前面

# -*- coding: utf-8 -*-
# @File  : demo.py
# @author: Flyme awei
# @email : Flymeawei@163.com
# @Time  : 2022/8/14 17:02

# 个数可变的位置参数 *arges
# 参数定义时，可能无法事先确定传递的位置时参的个数，使用可变的位置参数

def fun(*args):  # 函数定义时，可变的位置参数
    print(args)  # 返回值为元组
    # print(args[0])  返回元组的第1个对象

fun(10)  # (10, )
fun(10, 20)  # (10, 20)
fun(11, 22, 33)  # (11, 22, 33)

# 个数可变的关键字形参
# 参数定义时，可能无法事先确定传递的位置是参的个数，使用可变的位置参数
def fun(**kwargs):
    print(kwargs)  # 返回值是 字典

fun(a=10)  # {'a': 10}
fun(a=10, b=20, c=30)  # {'a': 10, 'b': 20, 'c': 30}

'''
def fun2(*args,*a)
    pass
以上程序报错，个数可变的的位置参数值能有一个
def fun2(**kwargs)
    pass
个数可变的关键字参数也只能有一个
'''

# 在一个函数的定义过程中，既有个数可变的位置形参，又有个数可变的关键字形参，要求把位置形参放在前面
def fun(*args, **kwargs):
    pass

5.函数参数总结(一）

# -*- coding: utf-8 -*-
# @File  : demo.py
# @author: Flyme awei
# @email : Flymeawei@163.com
# @Time  : 2022/8/14 17:02

def fun(a, b, c):  # a,b,c在函数定义处，所以是形式参数
    print('a=', a)
    print('b=', b)
    print('c=', c)

# 函数调用
fun(10, 20, 30)  # 函数调用时的参数传递，称为位置传参
lst = [11, 22, 33]
fun(*lst)  # 函数调用，将列表中的每个元素都转换为位置实参传递

fun(a=100, b=200, c=300)  # 函数调用，所以是关键字实参
dic = {'a': 111, 'b': 222, 'c': 333}
print(fun(**dic))  # 函数调用时，将字典中的键值对都转换为关键字实参传递

6.函数参数总结(二）

def fun(a, b=10):  # a是形式参数

    print('b=', b)

def fun2(*args):  # 个数可变的位置形参
    print(args)

def fun3(**kwargs):  # 个数可变的关键字形参
    print(kwargs)

# 函数调用
fun(10)
fun(10, 20)
fun2(10, 20, 30)
fun3(a=10, b=20)
print('--------------------------')

def fun4(a, b, *, c, d):  # 需求 c,d 只能采用关键字实参传递
    print('a=', a)
    print('b=', b)
    print('c=', c)
    print('d=', d)

# fun4(10, 20, 30, 40)   # 位置实参传递
fun4(a=10, b=20, c=30, d=40)  # 关键字实参传递
print('--------------------------')
fun4(10, 20, c=30, d=40)  # 前面两个进行位置实参传递，后面两个采用关键字实参传递

''' 函数定义时的形参顺序问题'''

def fun5(a, b, *, c, d, **kwargs):
    pass

def fun6(*args, **kwargs):
    pass

def fun7(a, b=10, *args, **kwargs):
    pass

四、函数的返回值

  return语句用来结束函数并将程序返回到函数调用的位置继续执行。return语句可以出现在函数中的任何部分，同时可以将0个、1个或多个函数运算的结果返回给函数被调用处的变量。

函数的返回值

• 如果没有返回值(函数执行完毕后，不需要给调用处提供数据)，return可以省略不写
• 若果返回值为1个，直接返回类型原类型
• 如果返回值为多个，返回结果为元组

# -*- coding: utf-8 -*-
# @File  : demo.py
# @author: Flyme awei
# @email : Flymeawei@163.com
# @Time  : 2022/8/14 17:02

'''
函数的返回值:
（1）如果没有返回值(函数执行完毕后，不需要给调用处提供数据)，return可以省略不写
（2）若果返回值为1个，直接返回类型原类型
（2）如果返回值为多个，返回结果为元组
'''

def fun(lst):
    odd = []
    even = []
    for i in lst:
        if i % 2:
            odd.append(i)
        else:
            even.append(i)
    print(odd, even)
    return odd, even  # 没有返回值，可以省略  如果返回值为多个，返回结果为元组

lst1 = [12, 34, 45, 57, 67, 78, 89]
print(lst1)

# 函数调用
print(type(fun(lst1)))
'''函数定义时，是否需要返回值，视情况而定'''

五、变量的作用域

变量的作用域：程序代码能访问该变量的区域

1. 局部变量：在函数内定义并使用的变量，只在函数内部有效，局部变量使用global声明，这个变量就会变成全局变量
2. 全局变量：函数体外定义的变量，可作用于函数内外

# -*- coding: utf-8 -*-
# @File  : demo.py
# @author: Flyme awei
# @email : Flymeawei@163.com
# @Time  : 2022/8/14 17:02

# 变量的作用域:程序代码能访问该变量的区域
'''
1.局部变量 在函数内定义并使用的变量，只在函数内部有效，局部变量使用global声明，这个变量就会变成全局变量
2.全局变量 函数体外定义的变量，可作用于函数内外
'''

def fun(a, b):
    c = a+b  # c,在函数内定义的变称为局部变量  a,b为函数的形参，作用范围也在在函数内部，相当于局部变量
    print(c)

name = '阿伟'  # 函数外部定义的变量，全局变量，函数体内外都可以使用
print(name)  # 阿伟

def fun2(self):
    print(name)
# 函数调用

fun2(name)  # 阿伟

def fun3():  # 函数定义
    global age  # 函数内部定义的变量，局部变量  使用global声明，变量就变为全局变量
    print(age)  # 20

age = 20
fun3()  # 函数调用
print(age)  # 20

六、代码复用

  函数是程序的一种基本抽象方式，它将一系列代码组织起来通过命名供其他程序使用。函数封装的直接好处是代码复用，任何其他代码只要输入参数即可调用函数，从而避免相同功能的代码在被调用处重复编写。代码复用有另一个好处，当更新函数功能时，所有被调用处的功能都被更新。

  程序由一系列代码组成，如果代码是顺序但无组织的，不仅不利于阅读和理解，也很难进行升级和维护。当程序长度在百行以上，如果不划分模块，程序的可读性就已经很糟糕了。解决这一问题最好的方法是将一个程序分割成短小的程序段，每一段程序完成一个小的功能。使用函数对合理划分为功能模块，并基于模块设计程序是一种常用方法，被称为“模块化设计”。

  模块化设计是指函数的封装功能将程序划分成主程序、子程序和子程序间关系的表达。模块化设计是使用函数设计的思考方法， 以功能块为基本单位，一般有两个基本要求：

• 紧耦合：尽可能合理划分功能块，功能块内部耦合紧密；
• 松耦合：模块间关系尽可能简单，功能块之间耦合度低。

   使用函数只是模块化设计的必要非充分条件，根据计算需求合理划分函数十分重要。一般来说，完成特定功能或被经常复用的一组语句应该采用函数来封装，并尽可能减少函数间参数和返回值的数量。

七、递归函数

1.什么是递归函数

如果在一个函数的函数体内调用了该函数本身，这个函数就称为递归函数。

2.递归的组成部分

递归调用与递归终止条件 。

3.递归的调用过程

每递归调用一次函数，都会在栈内存分配一个栈帧，每执行完一次函数，都会释放相应的空间。

4.递归的优缺点

缺点：占用内存多，效率低下；
优点：思路和代码简单。

使用递归函数计算阶乘

# 1.使用递归函数计算阶乘
def fun(n):  # 阶乘函数
    if n == 1:
        return 1
    elif n == 2:
        return 2
    else:
        return n * fun(n-1)

print(fun(6))  # 720

斐波那契数列

# 2.斐波那契数列 1 1 2 3 5 8 13 ...
def fib(n):  # 斐波那契函数
    if n == 1:
        return 1
    elif n == 2:
        return 1
    else:
        return fib(n - 1) + fib(n - 2)  # 求斐波那契数列的第 n 项

print(fib(6), end=' ')  # 8

八、总结

• 函数使用def定义
• *args定义个数可变的位置形参
• **kwargs定义个数可变的关键字形参
• 变量=值定义默认值形参
• 函数调用的实参：位置实参，关键字实参
• 变量的作用域：局部变量，全局变量

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