python重拾基础第三天

本节内容

1. 函数基本语法及特性
2. 参数与局部变量
3. 返回值
4. 嵌套函数
5. 递归
6. 匿名函数
7. 函数式编程介绍
8. 高阶函数
9. 内置函数

1. 函数基本语法及特性

背景提要

现在老板让你写一个监控程序，监控服务器的系统状况，当cpu＼memory＼disk等指标的使用量超过阀值时即发邮件报警，你掏空了所有的知识量，写出了以下代码

while True：
    if cpu利用率 > 90%:
        #发送邮件提醒
        连接邮箱服务器
        发送邮件
        关闭连接
     
    if 硬盘使用空间 > 90%:
        #发送邮件提醒
        连接邮箱服务器
        发送邮件
        关闭连接
     
    if 内存占用 > 80%:
        #发送邮件提醒
        连接邮箱服务器
        发送邮件
        关闭连接

上面的代码实现了功能，但存在2个问题

1. 代码重复过多，一个劲的copy and paste不符合高端程序员的气质
2. 如果日后需要修改发邮件的这段代码，比如加入群发功能，那你就需要在所有用到这段代码的地方都修改一遍

其实很简单，只需要把重复的代码提取出来，放在一个公共的地方，起个名字，以后谁想用这段代码，就通过这个名字调用就行了，如下

def 发送邮件(内容)
    #发送邮件提醒
    连接邮箱服务器
    发送邮件
    关闭连接
     
while True：
     
    if cpu利用率 > 90%:
        发送邮件('CPU报警')
     
    if 硬盘使用空间 > 90%:
        发送邮件('硬盘报警')
     
    if 内存占用 > 80%:
        发送邮件('内存报警')

函数是什么？

函数一词来源于数学，但编程中的「函数」概念，与数学中的函数是有很大不同的，具体区别，我们后面会讲，编程中的函数在英文中也有很多不同的叫法。在BASIC中叫做subroutine(子过程或子程序)，在Pascal中叫做procedure(过程)和function，在C中只有function，在Java里面叫做method。

定义: 函数是指将一组语句的集合通过一个名字(函数名)封装起来，要想执行这个函数，只需调用其函数名即可

特性:

1. 减少重复代码
2. 使程序变的可扩展
3. 使程序变得易维护

语法定义

def sayhi():#函数名
    print("Hello, I'm nobody!")
 
sayhi() #调用函数　　

可以带参数

#下面这段代码
a,b = 5,8
c = a**b
print(c)
 
 
#改成用函数写
def calc(x,y):
    res = x**y
    return res #返回函数执行结果
 
c = calc(a,b) ＃结果赋值给c变量
print(c)

2. 函数参数与局部变量　

形参变量只有在被调用时才分配内存单元，在调用结束时，即刻释放所分配的内存单元。因此，形参只在函数内部有效。函数调用结束返回主调用函数后则不能再使用该形参变量

实参可以是常量、变量、表达式、函数等，无论实参是何种类型的量，在进行函数调用时，它们都必须有确定的值，以便把这些值传送给形参。因此应预先用赋值，输入等办法使参数获得确定值

默认参数

看下面代码

def stu_register(name,age,country,course):
    print("----注册学生信息------")
    print("姓名:",name)
    print("age:",age)
    print("国籍:",country)
    print("课程:",course)
 
stu_register("王山炮",22,"CN","python_devops")
stu_register("张叫春",21,"CN","linux")
stu_register("刘老根",25,"CN","linux")

发现 country 这个参数 基本都 是"CN", 就像我们在网站上注册用户，像国籍这种信息，你不填写，默认就会是 中国， 这就是通过默认参数实现的，把country变成默认参数非常简单

def stu_register(name,age,course,country="CN"):

这样，这个参数在调用时不指定，那默认就是CN，指定了的话，就用你指定的值。

另外，你可能注意到了，在把country变成默认参数后，我同时把它的位置移到了最后面，为什么呢？

关键参数

正常情况下，给函数传参数要按顺序，不想按顺序就可以用关键参数，只需指定参数名即可，但记住一个要求就是，关键参数必须放在位置参数之后。

stu_register(age=22,name='alex',course="python",)

非固定参数

若你的函数在定义时不确定用户想传入多少个参数，就可以使用非固定参数

def stu_register(name,age,*args): # *args 会把多传入的参数变成一个元组形式
    print(name,age,args)
 
stu_register("Alex",22)
#输出
#Alex 22 () #后面这个()就是args,只是因为没传值,所以为空
 
stu_register("Jack",32,"CN","Python")
#输出
# Jack 32 ('CN', 'Python')

还可以有一个**kwargs

def stu_register(name,age,*args,**kwargs): # *kwargs 会把多传入的参数变成一个dict形式
    print(name,age,args,kwargs)
 
stu_register("Alex",22)
#输出
#Alex 22 () {}#后面这个{}就是kwargs,只是因为没传值,所以为空
 
stu_register("Jack",32,"CN","Python",sex="Male",province="ShanDong")
#输出
# Jack 32 ('CN', 'Python') {'province': 'ShanDong', 'sex': 'Male'}

局部变量　　

name = "Alex Li"
 
def change_name(name):
    print("before change:",name)
    name = "金角大王,一个有Tesla的男人"
    print("after change", name)
 
 
change_name(name)
 
print("在外面看看name改了么?",name)　　

输出

before change: Alex Li
after change 金角大王,一个有Tesla的男人
在外面看看name改了么? Alex Li

全局与局部变量

在子程序中定义的变量称为局部变量，在程序的一开始定义的变量称为全局变量。

全局变量作用域是整个程序，局部变量作用域是定义该变量的子程序。

当全局变量与局部变量同名时：

在定义局部变量的子程序内，局部变量起作用；在其它地方全局变量起作用

3. 返回值

要想获取函数的执行结果，就可以用return语句把结果返回

注意:

1. 函数在执行过程中只要遇到return语句，就会停止执行并返回结果，so 也可以理解为 return 语句代表着函数的结束
2. 如果未在函数中指定return,那这个函数的返回值为None 

#!/usr/bin/env python
#_*_coding:utf-8_*_

def func():
    b = [1,2,3]
    return b    #可以是任何数据类型
ret = func()    #有返回值，就需要用变量来接收
print(ret)

嵌套函数

看上面的标题的意思是，函数还能套函数？of course

name = "Alex"
 
def change_name():
    name = "Alex2"
 
    def change_name2():
        name = "Alex3"
        print("第3层打印",name)
 
    change_name2() #调用内层函数
    print("第2层打印",name)
 
 
change_name()
print("最外层打印",name)

此时，在最外层调用change_name2()会出现什么效果？

没错， 出错了， 为什么呢？

4. 递归

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。

def calc(n):
    print(n)
    if int(n/2) ==0:
        return n
    return calc(int(n/2))
 
calc(10)
 
输出：
10
5
2
1

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（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）

 

递归函数实际应用案例，二分查找

data = [1, 3, 6, 7, 9, 12, 14, 16, 17, 18, 20, 21, 22, 23, 30, 32, 33, 35]
 
 
def binary_search(dataset,find_num):
    print(dataset)
 
    if len(dataset) >1:
        mid = int(len(dataset)/2)
        if dataset[mid] == find_num:  #find it
            print("找到数字",dataset[mid])
        elif dataset[mid] > find_num :# 找的数在mid左面
            print("\033[31;1m找的数在mid[%s]左面\033[0m" % dataset[mid])
            return binary_search(dataset[0:mid], find_num)
        else:# 找的数在mid右面
            print("\033[32;1m找的数在mid[%s]右面\033[0m" % dataset[mid])
            return binary_search(dataset[mid+1:],find_num)
    else:
        if dataset[0] == find_num:  #find it
            print("找到数字啦",dataset[0])
        else:
            print("没的分了,要找的数字[%s]不在列表里" % find_num)
 
 
binary_search(data,66)

5. 匿名函数

匿名函数就是不需要显式的指定函数

calc（函数名） = lambda n（参数） : n*n(参数怎么处理，并且返回值)

#这段代码
def calc(n):
    return n**n
print(calc(10))
 
#换成匿名函数
calc = lambda n:n**n
print(calc(10))

你也许会说，用上这个东西没感觉有毛方便呀， 。。。。呵呵，如果是这么用，确实没毛线改进，不过匿名函数主要是和其它函数搭配使用的呢，如下

# filter  第一个参数，判断函数，第二个参数，可迭代对象
# filter() 函数用于过滤序列，过滤掉不符合条件的元素，返回由符合条件元素组成的新列表。
# 该接收两个参数，第一个为函数，第二个为序列，序列的每个元素作为参数传递给函数进行判，然后返回 True 或 False，最后将返回 True 的元素放到新列表中。
# 语法：filter(function, iterable) filter返回迭代器
def is_odd(n):
    return n % 2 == 1

newlist = filter(is_odd, [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10])

print(newlist)  # <filter object at 0x102079b00>
for i in newlist:
    print(i) # 13579
# 匿名函数写法
print(list(filter(lambda x:x%2==1,[1,2,3])))

# map() 会根据提供的函数对指定序列做映射。第一个是函数，第二个是可迭代对象，第三个一样。。。
# 第一个参数 function 以参数序列中的每一个元素调用 function 函数，返回包含每次 function 函数返回值的新列表。
# 语法 map(function, iterable, ...)
def square(x,Y) :            # 计算平方，如果参数多个，那么是相对位置
    return x ** 2,Y ** 2

print(map(square, [1,2,3,4,5]))   # 计算列表各个元素的平方，返回迭代器
for i in map(square, [1,2,3,4,5],[6,7,8]):
    print(i)
'''
(1, 36)
(4, 49)
(9, 64)
'''
    
# 匿名函数写法
print(map(lambda x: x ** 2, [1, 2, 3, 4, 5]))  # 使用 lambda 匿名函数
# 提供了两个列表，对相同位置的列表数据进行相加
map(lambda x, y: x + y, [1, 3, 5, 7, 9], [2, 4, 6, 8, 10])

6. 函数式编程介绍

函数是Python内建支持的一种封装，我们通过把大段代码拆成函数，通过一层一层的函数调用，就可以把复杂任务分解成简单的任务，这种分解可以称之为面向过程的程序设计。函数就是面向过程的程序设计的基本单元。

函数式编程中的函数这个术语不是指计算机中的函数（实际上是Subroutine），而是指数学中的函数，即自变量的映射。也就是说一个函数的值仅决定于函数参数的值，不依赖其他状态。比如sqrt(x)函数计算x的平方根，只要x不变，不论什么时候调用，调用几次，值都是不变的。

 

Python对函数式编程提供部分支持。由于Python允许使用变量，因此，Python不是纯函数式编程语言。

一、定义

简单说，"函数式编程"是一种"编程范式"（programming paradigm），也就是如何编写程序的方法论。

主要思想是把运算过程尽量写成一系列嵌套的函数调用。举例来说，现在有这样一个数学表达式

　　(1 + 2) * 3 - 4

传统的过程式编程，可能这样写：

　　var a = 1 + 2;

　　var b = a * 3;

　　var c = b - 4;

函数式编程要求使用函数，我们可以把运算过程定义为不同的函数，然后写成下面这样：

　　var result = subtract(multiply(add(1,2), 3), 4);

这段代码再演进以下，可以变成这样

add(1,2).multiply(3).subtract(4)

这基本就是自然语言的表达了。再看下面的代码，大家应该一眼就能明白它的意思吧：

merge([1,2],[3,4]).sort().search("2")

因此，函数式编程的代码更容易理解。

要想学好函数式编程，不要玩py,玩Erlang,Haskell, 好了，我只会这么多了。。。

7. 高阶函数

变量可以指向函数，函数的参数能接收变量，那么一个函数就可以接收另一个函数作为参数，这种函数就称之为高阶函数。

def add(x,y,f):
    return f(x) + f(y)
 
 
res = add(3,-6,abs)
print(res)

8. 内置函数

内置函数的魅力  https://www.cnblogs.com/jokerbj/p/7282093.html

本节作业

有以下员工信息表

 

当然此表你在文件存储时可以这样表示

1,Alex Li,22,13651054608,IT,2013-04-01

现需要对这个员工信息文件，实现增删改查操作

1. 可进行模糊查询，语法至少支持下面3种:
   1. 　　select name,age from staff_table where age > 22
   2. 　　select  * from staff_table where dept = "IT"
   3.       select  * from staff_table where enroll_date like "2013"
   4. 查到的信息，打印后，最后面还要显示查到的条数 
2. 可创建新员工纪录，以phone做唯一键，staff_id需自增
3. 可删除指定员工信息纪录，输入员工id，即可删除
4. 可修改员工信息，语法如下:
   1. 　　UPDATE staff_table SET dept="Market" WHERE where dept = "IT"

 注意：以上需求，要充分使用函数，请尽你的最大限度来减少重复代码！

相同函数名执行过程

# !/usr/bin/env python
# _*_coding:utf-8_*_
# Author:Joker

def f1(a1,a2):   # 1
    return a1 + a2

def f1(a3,a4):   # 2
    return a3 * a4   # 4

ret = f1(8,8)    # 3 #5

print(ret)       # 6

# 开始f1的空间包含指向为a1 + a2，后来变为了a3 * a4，在实参传递的时候，你也会发现给的是a3,a4赋值

发送小邮件程序

# !/usr/bin/env python
# _*_coding:utf-8_*_
# Author:Joker



def sendmail():
    import smtplib
    from email.mime.text import MIMEText
    from email.utils import formataddr


    msg = MIMEText('我正在通过PY给你发送邮件，别再睡了。','plain','utf-8') # 创建一个文本类型
    msg['From'] = formataddr(['joker','jokerbj@126.com']) # 二元祖，发件人，发件地址
    msg['Subject'] = "亲爱的POPPY君"

    server = smtplib.SMTP('smtp.126.com',25)
    server.login('jokerbj@126.com','授权登录密码') # SMTP第三方授权登录密码
    server.sendmail('jokerbj@126.com',['对方邮件地址@qq.com',],msg.as_string())
    server.quit()

    return 1

ret = sendmail()
if ret:
    print('email send success!')