python基础语法 - 函数进阶

本章内容索引：

• 高阶函数
• 递归函数
• 函数作用域
• 装饰器
• 内置函数

高阶函数

1.函数在内存种的储存情况

2.基本语法

def f(n):
    return n*n

def foo(a,b,f):
    return f(a) + f(b)

print(foo(2,4,f))

• 函数名是一个变量
• 函数名可以进行赋值
• 函数名可以作为函数参数，还可以作为函数的返回值

递归函数

定义：在函数内部，可以调用其他函数。如果一个函数在内部调用自身本身，这个函数就是递归函数。

实例1（阶乘）

5！=5*4*3*2*1=120

def f(n):
    if n == 1:
        return 1
    return n*f(n-1)

f(5) #120

实例2（斐波那契数列）

1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55

def fibo(n):
    if n <= 1:
        return n
    return (fibo(n - 1) + fibo(n - 2))

fibo(10) #55

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都应有所减少

3. 递归效率不高，递归层次过多会导致栈溢出

注：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

函数作用域

1.python中的作用域分4种情况：

• L：local，局部作用域，即函数中定义的变量；
• E：enclosing，嵌套的父级函数的局部作用域，即包含此函数的上级函数的局部作用域，但不是全局的；
• G：globa，全局变量，就是模块级别定义的变量；
• B：built-in，系统固定模块里面的变量，比如int, bytearray等。 搜索变量的优先级顺序依次是：作用域局部>外层作用域>当前模块中的全局>python内置作用域，也就是LEGB。

x = int(2.9)  # int built-in
 
g_count = 0  # global
def outer():
    o_count = 1  # enclosing
    def inner():
        i_count = 2  # local
        print(o_count)
    # print(i_count) 找不到
    inner() 
outer()
 
# print(o_count) #找不到

当然，local和enclosing是相对的，enclosing变量相对上层来说也是local

2.作用域的产生

　　在Python中，只有模块（module），类（class）以及函数（def、lambda）才会引入新的作用域，其它的代码块（如if、try、for等）是不会引入新的作用域的，如下代码：

if 2>1:
    x = 1
print(x)  # 1

这个是没有问题的，if并没有引入一个新的作用域，x仍处在当前作用域中，后面代码可以使用。

def test():
    x = 2
print(x) # NameError: name 'x2' is not defined

def、class、lambda是可以引入新作用域的。 

3.global关键字

　　当内部作用域想修改外部作用域的变量时，就要用到global和nonlocal关键字了，当修改的变量是在全局作用域（global作用域）上的，就要使用global先声明一下，代码如下：

count = 10
def outer():
    global count
    print(count) 
    count = 100
    print(count)
outer()
#10
#100

4.nonlocal关键字

　　global关键字声明的变量必须在全局作用域上，不能嵌套作用域上，当要修改嵌套作用域（enclosing作用域，外层非全局作用域）中的变量怎么办呢，这时就需要nonlocal关键字了

5.作用域小结

　　（1）变量查找顺序：LEGB，作用域局部>外层作用域>当前模块中的全局>python内置作用域；

　　（2）只有模块、类、及函数才能引入新作用域；

　　（3）对于一个变量，内部作用域先声明就会覆盖外部变量，不声明直接使用，就会使用外部作用域的变量；

　　（4）内部作用域要修改外部作用域变量的值时，全局变量要使用global关键字，嵌套作用域变量要使用nonlocal关键字。nonlocal是python3新增的关键字，有了这个 关键字，就能完美的实现闭包了。

装饰器

1.作用域

• L_E_G_B

2.高阶函数

• 函数名可以作为参数输入
• 函数名可以作为返回值

3.闭包

定义：如果在一个内部函数里，对在外部作用域（但不是在全局作用域）的变量进行引用，那么内部函数就被认为是闭包(closure)

def outer():
    x=10
    def inner(): #条件1 inner就是内部函数
        print(x) #条件2 外部环境的一个变量
    return inner #结论 内部函数inner就是一个闭包

f = outer()
f()

　　关于闭包：闭包=内部函数块+定义函数时的环境

4.装饰器

def foo():
    print('foo...')
    time.sleep(1)

def show_time(f):
    strat = time.time()
    f()
    end = time.time()
    print('spend %s' % (end - strat))

show_time(foo)

• 改变了原函数的调用方式

解决方式如下：

def foo():
    print('foo...')
    time.sleep(1)


def show_time(f):

    def inner():
        strat = time.time()
        f()
        end = time.time()
        print('spend %s' % (end - strat))

    return inner

foo = show_time(foo)

foo()

• 每个函数都需要重新赋值

解决方法如下：（语法糖）

def show_time(f):
    def inner():
        strat = time.time()
        f()
        end = time.time()
        print('spend %s' % (end - strat))
    return inner

@show_time #foo = show_time(foo)
def foo():
    print('foo...')
    time.sleep(1)

foo()

功能函数加参数：

不定长参数：

def show_time(f):
    def inner(*a,**b):
        strat = time.time()
        f(*a,**b)
        end = time.time()
        print('spend %s' % (end - strat))
    return inner

@show_time #foo = show_time(foo)
def foo(*a,**b):
    sums = 0
    for i in a:
        sums += i
    print(sums)
    time.sleep(1)

foo(2,3,4,6)

装饰器加参数：

内置函数：

1. filter(function, sequence)

str = ['a', 'b','c', 'd']
 
def fun1(s):
    if s != 'a':
        return s
 
 
ret = filter(fun1, str)
 
print(list(ret))# ret是一个迭代器对象  

• 对sequence中的item依次执行function(item)，将执行结果为True的item做成一个filter object的迭代器返回。可以看作是过滤函数。

2. map(function, sequence) 

str = [1, 2,'a', 'b']
 
def fun2(s):
 
    return s + "alvin"
 
ret = map(fun2, str)
 
print(ret)      #  map object的迭代器
print(list(ret))#  ['aalvin', 'balvin', 'calvin', 'dalvin']

• 对sequence中的item依次执行function(item)，将执行结果组成一个map object迭代器返回,map也支持多个sequence，这就要求function也支持相应数量的参数输入

3. reduce(function, sequence, starting_value)

from functools import reduce
 
def add1(x,y):
    return x + y
 
print (reduce(add1, range(1, 101)))## 4950 （注：1+2+...+99）
 
print (reduce(add1, range(1, 101), 20))## 4970 （注：1+2+...+99+20）

• 对sequence中的item顺序迭代调用function，如果有starting_value，还可以作为初始值调用

4. lambda

　　普通函数与匿名函数的对比：

#普通函数
def add(a,b):
    return a + b
 
print add(2,3)
 
  
#匿名函数
add = lambda a,b : a + b
print add(2,3)
 
 
#========输出===========
5
5

　　匿名函数的命名规则，用lamdba 关键字标识，冒号（：）左侧表示函数接收的参数（a,b） ,冒号（：）右侧表示函数的返回值（a+b）。

　　因为lamdba在创建时不需要命名，所以，叫匿名函数