Python学习-基础篇3-函数篇（1）
一、函数：
函数的作用就是减少代码冗余，简化代码，增强可读性；
二、函数分类：
#1、内置函数
对于内置函数，我们可以拿来就用而无需事先定义，如len(),sum(),max()
#2、自定义函数
由于内置函数不一定所有功能都可以实现，所以某些场景就需要我们自定义函数来方便运用
三、定义函数：
Ⅰ、如何自定义函数：
语法：
def 函数名(参数1,参数2,参数3,...):
'''注释'''
函数体
return 返回的值
#定义的函数名要能反映其意义
示例代码：
def auth(user:str,password:str)-> int:
'''
auth function
:param user:用户名
:param password: 密码
:return: 认证结果
'''
if user == 'zhen' and password == '123':
return 10
#print(auth.__annotations__)#{'user': <class 'str'>, 'password': <class 'str'>, 'return': <class 'int'>}#显示参数需要的值对应的是什么样的格式
user=input('用户名>>:').strip()
pwd=input('密码>>:').strip()
res=auth(user,pwd)
print(res)
Ⅱ、函数的使用规则：先定义，再调用
#代码近似变量，也需要先定义后引用；
示例代码：
测试一：
def A():
print('from A')
B()
A()#报错没有B这个函数；
测试二：
def B():
print('from B')
def A():
print('from A')
B()
A()#成功；
测试三：
def A():
print('from A')
B()
def B():
print('from B')
A()#成功；
总结：事实证明只要遵循先定义后调用原则就不会出错，和先定义谁后定义谁无关！！！
#我们在使用函数时,一定要明确地区分定义阶段和调用阶段 #定义阶段
#我们在使用函数时,一定要明确地区分定义阶段和调用阶段 #定义阶段
def A():
print('from A')
B()
def B():
print('from B')
#调用阶段 A()
Ⅲ、函数在定义阶段值检测语法，不执行代码#代码有错误也只有调用的时候才会被发现；
Ⅳ、定义函数的三种形式：
#1、无参：应用场景仅仅只是执行一些操作，比如与用户交互，打印 #2、有参：需要根据外部传进来的参数，才能执行相应的逻辑，比如统计长度，求最大值最小值 #3、空函数：设计代码结构
#定义阶段
def tell_A(a,b):#有参函数
print(a*b)
def tell_B():#无参函数
print('hello world')
调用阶段：
tell_A('*',15)
tell_B()
tell_A('*',15)
效果：
'''
***************
hello world
***************
'''
#结论：
#1、定义时无参，意味着调用时也无需传入参数
#2、定义时有参，意味着调用时则必须传入参数
#空函数：
def auth(user,password):
'''
auth function
:param user:用户名
:param password: 密码
:return: 认证结果
'''
pass
def get(filename):
'''
:param filename:文件名
:return:
'''
pass
def put(filename):
'''
:param filename:文件名
:return:
'''
pass
def ls(dirname):
'''
:param dirname:
:return:
'''
pass
#程序的体系结构立见
四、调用函数：
调用规则：
Ⅰ、函数的调用：函数名加括号 1 先找到名字 2 根据名字调用代码
Ⅱ、函数返回值
定义函数的结尾若：
无return->None return 1个值->返回1个值 return 逗号分隔多个值->元组
######################################################
什么时候该有返回值？ 调用函数，经过一系列的操作，最后要拿到一个明确的结果，则必须要有返回值 通常有参函数需要有返回值，输入参数，经过计算，得到一个最终的结果 什么时候不需要有返回值？ 调用函数，仅仅只是执行一系列的操作，最后不需要得到什么结果，则无需有返回值 通常无参函数不需要有返回值
#######################################################
Ⅲ、调用函数的三种形式：
1 语句形式：foo()
2 表达式形式：3*len('hello')
3 当中另外一个函数的参数：range(len('hello'))
五、函数的参数
Ⅰ、形参和实参：
#形参即变量名，实参即变量值，函数调用时，将值绑定到变量名上，函数调用结束，解除绑定
Ⅱ、具体应用：
#1、位置参数：按照从左到右的顺序定义的参数
位置形参：必选参数
位置实参：按照位置给形参传值
示例代码：
正确代码：
def A(a,b,c,d):
print(a,b,c,d)
A(1,3,2,4)
错误代码：
def A(a,b,c,d):
print(a,b,c,d)
A(1,3,2)#少一个值！
def A(a,b,c,d):
print(a,b,c,d)
A(1,3,2，4,5)#多一个值！
#2、关键字参数：按照key=value的形式定义的实参 无需按照位置为形参传值 注意的问题： 1. 关键字实参必须在位置实参右面 2. 对同一个形参不能重复传值
示例代码： 正确代码：
def A(a,b,c,d):
print(a,b,c,d)
A(b=3,a=4,c=5,d=9)
也可以：
def A(a,b,c,d):
print(a,b,c,d)
A(3,4,c=5,d=9)
错误代码：
def A(a,b,c,d):
print(a,b,c,d)
A(c=5,d=9,3,4)
#3、默认参数：形参在定义时就已经为其赋值 可以传值也可以不传值，经常需要变得参数定义成位置形参，变化较小的参数定义成默认参数（形参） 注意的问题：
1. 只在定义时赋值一次
2. 默认参数的定义应该在位置形参右面
3. 默认参数通常应该定义成不可变类型
示例代码:
正确代码：
def A(a,b=2):
print(a,b)
A(1)
也可以这样：
def A(a,b=2):
print(a,b)
A(1,3)
或者这样：
def A(a,b=2):
print(a,b)
A(1,b=4)
#4、可变长参数： 可变长指的是实参值的个数不固定 而实参有按位置和按关键字两种形式定义，针对这两种形式的可变长，形参对应有两种解决方案来完整地存放它们，分别是*args，**kwargs
################### *args ####################
示例代码：
def A(a,b,*args):
print(a,b)
print(args)
A(1,2,3,4,5)
##############################################
def A(a,b,*args):
print(a,b)
print(args)
A(1,2,*[3,4,5])
###############################################
def A(a,b,z):
print(a,b,z)
A(*[3,4,5])
################### **kwargs ##################
def A(a,b,**kwargs):
print(a,b)
print(kwargs)
A(1,b=2,x=3,y=4,z=5)
################################################
def A(a,b,**kwargs):
print(a,b)
print(kwargs)
A(1,b=2,**{'x':3,'y':4,'z':5})
################################################
def A(a,b,c):
print(a,b,c)
A(**{'a':3,'b':4,'c':5})
################# *args+**kwargs ################
def A(a,b,c):
print(a,b,c)
def B(*args,**kwargs):
A(*args,**kwargs)
B(1,c=2,b=3)
#5、命名关键字参数：*后定义的参数，必须被传值（有默认值的除外），且必须按照关键字实参的形式传递 可以保证，传入的参数中一定包含某些关键字
def A(a,b,*args,x=1,y,**kwargs):
print(a)
print(b)
print(args)
print(x)
print(y)
print(kwargs)
A(1,2,3,4,5,y=3,c=4,d=5)
#效果：
1
2
(3, 4, 5)
1
3
{'c': 4, 'd': 5}
小练习：
1、写函数，，用户传入修改的文件名，与要修改的内容，执行函数，完成批了修改操作
示例代码：
#a.txt文件内容：
'''
my name is Cherish
Cherish say hello warld
warld neet Cherish
'''
def Modify(ditfile,srcdata,ditdata):
import os
with open(ditfile,'r',encoding='utf-8')as read_f,\
open('.bak.swap','w',encoding='utf-8')as write_f:
for line in read_f:
if srcdata in line:
line=line.replace(srcdata,ditdata)
write_f.write(line)
os.remove(ditfile)
os.rename('.bak.swap',ditfile)
Modify('F:\\xueli\\Day3\\a.txt','Cherish','zhenxi')
2、写函数，计算传入字符串中【数字】、【字母】、【空格] 以及 【其他】的个数
def check_str(msg):
res={
'num':0,
'alpha':0,
'space':0,
'other':0,
}
for i in msg:
if i.isdigit():
res['num']+=1
elif i.isalpha():
res['alpha']+=1
elif i.isspace():
res['space']+=1
else:
res['other']+=1
return res
res=check_str('asdmhfgas ifdastdsuhf;sda f pqw94 7-91239283[0 382yu-9187ty439 678y')
print(res)
3、写函数，判断用户传入的对象（字符串、列表、元组）长度是否大于5。
def check_msg(str):
if len(str) > 5:
print(str, 'len > 5')
else:
print('no enough')
check_msg()
4、写函数，检查传入列表的长度，如果大于2，那么仅保留前两个长度的内容，并将新内容返回给调用者。
def msg(list):
if len(list) > 2:
list=list[0:2]
print(list)
msg([1,2,3,4,5])
msg(['a','b','c','d','e'])
msg([1,'a','d',4,'c'])
5、写函数，检查获取传入列表或元组对象的所有奇数位索引对应的元素，并将其作为新列表返回给调用者。
def msg(str):
str=str[::2]
print(str)
msg([1,2,3,4,5])
msg((1,2,3,4,5))
6、写函数，检查字典的每一个value的长度,如果大于2，那么仅保留前两个长度的内容，并将新内容返回给调用者。
dic = {"k1": "v1v1", "k2": [11,22,33,44]}
PS:字典中的value只能是字符串或列表
dic = {"k1": "v1v1", "k2": [11,22,33,44]}
def msg(str):
for k in str:
if len(str[k]) > 2:
str[k]=str[k][0:2]
print(str)
msg(dic)
六、函数对象：
I、 函数是第一类对象，即函数可以当作数据传递
#1 可以被引用 #2 可以当作参数传递 #3 返回值可以是函数 #3 可以当作容器类型的元素
II、利用该特性，优雅的取代多分支的if
示例代码：
def foo():
print('foo')
def bar():
print('bar')
dic={
'foo':foo,
'bar':bar,
}
while True:
choice=input('>>: ').strip()
if choice in dic:
dic[choice]()
七、函数嵌套
I、函数的嵌套调用
def max(x,y):
if x > y:
return x
else:
return y
def max4(a,b,c,d):
res1=max(a,b)
res2=max(res1,c)
res3=max(res2,d)
return res3
print(max4(1,2,3,4))
II、函数的嵌套定义
def f1():
def f2():
def f3():
print('from f3')
f3()
f2()
f1()
f3()报错
总结：内部函数不能再函数外部调用;
八、名称空间与作用域
I、什么是名称空间？
#名称空间：存放名字的地方，三种名称空间，（之前遗留的问题x=1，1存放于内存中，那名字x存放在哪里呢？名称空间正是存放名字x与1绑定关系的地方）
II、名称空间的加载顺序
python test.py #1、python解释器先启动，因而首先加载的是：内置名称空间 #2、执行test.py文件，然后以文件为基础，加载全局名称空间 #3、在执行文件的过程中如果调用函数，则临时产生局部名称空间
III、名字的查找顺序
局部名称空间--->全局名称空间--->内置名称空间 #需要注意的是：在全局无法查看局部的，在局部可以查看全局的，如下示例
①、
max=1
def f1():
#max=2
def f2():
#max=3
print(max)
f2()
f1()
print(max)
②、
max=1
def f1():
max=2
def f2():
#max=3
print(max)
f2()
f1()
print(max)
③、
max=1
def f1():
max=2
def f2():
max=3
print(max)
f2()
f1()
print(max)
IV、作用域
#1、作用域即范围
- 全局范围（内置名称空间与全局名称空间属于该范围）：全局存活，全局有效
- 局部范围（局部名称空间属于该范围）：临时存活，局部有效
#2、作用域关系是在函数定义阶段就已经固定的，与函数的调用位置无关，如下
x=1
def f1():
def f2():
print(x)
return f2
x=100
def f3(func):
x=2
func()
x=10000
f3(f1())
#3、查看作用域：globals(),locals()
LEGB 代表名字查找顺序: locals -> enclosing function -> globals -> __builtins__
locals 是函数内的名字空间，包括局部变量和形参
enclosing 外部嵌套函数的名字空间（闭包中常见）
globals 全局变量，函数定义所在模块的名字空间
builtins 内置模块的名字空间
V、global与nonlocal关键字
九、闭包函数
I、什么是闭包？
#内部函数包含对外部作用域而非全局作用域的引用
#提示：之前我们都是通过参数将外部的值传给函数，闭包提供了另外一种思路，包起来喽，包起呦，包起来哇
def counter():
n=0
def incr():
nonlocal n
x=n
n+=1
return x
return incr
c=counter()
print(c())
print(c())
print(c())
print(c.__closure__[0].cell_contents) #查看闭包的元素
II、 闭包的意义与应用
#闭包的意义：返回的函数对象，不仅仅是一个函数对象，在该函数外还包裹了一层作用域，这使得，该函数无论在何处调用，优先使用自己外层包裹的作用域
#应用领域：延迟计算（原来我们是传参，现在我们是包起来）
from urllib.request import urlopen
def index(url):
def get():
return urlopen(url).read()
return get
baidu=index('http://www.baidu.com')
print(baidu().decode('utf-8'))
十、装饰器
装饰器就是闭包函数的一种应用场景
I、为何要用装饰器
#开放封闭原则：对修改封闭，对扩展开放
II、什么是装饰器
装饰器他人的器具，本身可以是任意可调用对象，被装饰者也可以是任意可调用对象。 强调装饰器的原则：1 不修改被装饰对象的源代码 2 不修改被装饰对象的调用方式 装饰器的目标：在遵循1和2的前提下，为被装饰对象添加上新功能
III、装饰器的使用
①、无参装饰器:
import time
def timmer(func):
def wrapper(*args,**kwargs):
start_time=time.time()
res=func(*args,**kwargs)
stop_time=time.time()
print('run time is %s' %(stop_time-start_time))
return res
return wrapper
@timmer
def foo():
time.sleep(3)
print('from foo')
foo()
②、有参装饰器
def auth(driver='file'):
def auth2(func):
def wrapper(*args,**kwargs):
name=input("user: ")
pwd=input("pwd: ")
if driver == 'file':
if name == 'egon' and pwd == '123':
print('login successful')
res=func(*args,**kwargs)
return res
elif driver == 'ldap':
print('ldap')
return wrapper
return auth2
@auth(driver='file')
def foo(name):
print(name)
foo('egon')
IV、装饰器的语法：
被装饰函数的正上方，单独一行
@deco1
@deco2
@deco3
def foo():
pass
foo=deco1(deco2(deco3(foo)))
V、装饰器的补充：
from functools import wraps
def deco(func):
@wraps(func) #加在最内层函数正上方
def wrapper(*args,**kwargs):
return func(*args,**kwargs)
return wrapper
@deco
def index():
'''哈哈哈哈'''
print('from index')
print(index.__doc__)
十一、练习题
I：编写函数，（函数执行的时间是随机的）
示例代码:
import time
def perform_time(func):
print(time.strftime('%Y-%m-%d %X'))
return func
@perform_time
def foo():
print('from foo')
foo()
II：编写装饰器，为函数加上统计时间的功能
import time
def count_time(func):
def wrapper(*args,**kwargs):
start=time.time()
res=func(*args,**kwargs)
stop=time.time()
print('perform time is: %s' %(stop-start))
return res
return wrapper
@count_time
def foo():
time.sleep(2)
print('from foo')
III：编写装饰器，为函数加上认证的功能
def auth(func):
username=input('用户名>>:')
password=input('密码>>:')
def warpper(*args,**kwargs):
res = func(*args, **kwargs)
if username == 'zhen' and password == '123':
print('login successful')
else:
print('login failed')
return res
return warpper
@auth
def foo(name):
print(name)
foo('zhen')
IV：编写装饰器，为多个函数加上认证的功能（用户的账号密码来源于文件），要求登录成功一次，后续的函数都无需再输入用户名和密码
注意：从文件中读出字符串形式的字典，可以用eval('{"name":"egon","password":"123"}')转成字典格式
password.txt的文件内容是：{"name":"egon","password":"123"}
db='password.txt'
login_status={'user':None,'status':False}
def auth(auth_type='file'):
def auth2(func):
def wrapper(*args,**kwargs):
if login_status['user'] and login_status['status']:
return func(*args,**kwargs)
if auth_type == 'file':
with open(db,'r',encoding='utf-8') as f:
dic=eval(f.read())
username=input('username: ').strip()
password=input('password: ').strip()
if username in dic and password == dic[name]:
login_status['user']=username
login_status['status']=True
res=func(*args,**kwargs)
return res
else:
print('username or password error')
elif auth_type == 'sql':
pass
else:
pass
return wrapper
return auth2
@auth()
def index():
print('index')
@auth(auth_type='file')
def home(name):
print('welcome %s to home' %name)
index()
home('egon')
V：编写装饰器，为多个函数加上认证功能，要求登录成功一次，在超时时间内无需重复登录，超过了超时时间，则必须重新登录
import time,random
user={'user':None,'login_time':None,'timeout':0.000003,}
def timmer(func):
def wrapper(*args,**kwargs):
s1=time.time()
res=func(*args,**kwargs)
s2=time.time()
print('%s' %(s2-s1))
return res
return wrapper
def auth(func):
def wrapper(*args,**kwargs):
if user['user']:
timeout=time.time()-user['login_time']
if timeout < user['timeout']:
return func(*args,**kwargs)
name=input('name>>: ').strip()
password=input('password>>: ').strip()
if name == 'egon' and password == '123':
user['user']=name
user['login_time']=time.time()
res=func(*args,**kwargs)
return res
return wrapper
@auth
def index():
time.sleep(random.randrange(3))
print('welcome to index')
@auth
def home(name):
time.sleep(random.randrange(3))
print('welcome %s to home ' %name)
index()
home('egon')
VI：编写下载网页内容的函数，要求功能是：用户传入一个url，函数返回下载页面的结果
from urllib.request import urlopen
def index(url):
def get():
return urlopen(url).read()
return get
baidu=index('http://www.baidu.com')
print(baidu().decode('utf-8'))
VII：为题目五编写装饰器，实现缓存网页内容的功能：
具体：实现下载的页面存放于文件中，如果文件内有值（文件大小不为0），就优先从文件中读取网页内容，否则，就去下载，然后存到文件中
扩展功能：用户可以选择缓存介质/缓存引擎，针对不同的url，缓存到不同的文件中
import requests
import os
cache_file='cache.txt'
def make_cache(func):
def wrapper(*args,**kwargs):
if not os.path.exists(cache_file):
with open(cache_file,'w'):pass
if os.path.getsize(cache_file):
with open(cache_file,'r',encoding='utf-8') as f:
res=f.read()
else:
res=func(*args,**kwargs)
with open(cache_file,'w',encoding='utf-8') as f:
f.write(res)
return res
return wrapper
@make_cache
def get(url):
return requests.get(url).text
# res=get('https://www.python.org')
# print(res)
#题目七:扩展版本
import requests,os,hashlib
engine_settings={
'file':{'dirname':'./db'},
'mysql':{
'host':'127.0.0.1',
'port':3306,
'user':'root',
'password':'123'},
'redis':{
'host':'127.0.0.1',
'port':6379,
'user':'root',
'password':'123'},
}
def make_cache(engine='file'):
if engine not in engine_settings:
raise TypeError('egine not valid')
def deco(func):
def wrapper(url):
if engine == 'file':
m=hashlib.md5(url.encode('utf-8'))
cache_filename=m.hexdigest()
cache_filepath=r'%s/%s' %(engine_settings['file']['dirname'],cache_filename)
if os.path.exists(cache_filepath) and os.path.getsize(cache_filepath):
return open(cache_filepath,encoding='utf-8').read()
res=func(url)
with open(cache_filepath,'w',encoding='utf-8') as f:
f.write(res)
return res
elif engine == 'mysql':
pass
elif engine == 'redis':
pass
else:
pass
return wrapper
return deco
@make_cache(engine='file')
def get(url):
return requests.get(url).text
# print(get('https://www.python.org'))
print(get('https://www.baidu.com'))
VIII：还记得我们用函数对象的概念，制作一个函数字典的操作吗，来来来，我们有更高大上的做法，在文件开头声明一个空字典，然后在每个函数前加上装饰器，完成自动添加到字典的操作
route_dic={}
def make_route(name):
def deco(func):
route_dic[name]=func
return deco
@make_route('select')
def func1():
print('select')
@make_route('insert')
def func2():
print('insert')
@make_route('update')
def func3():
print('update')
@make_route('delete')
def func4():
print('delete')
print(route_dic)
IX、编写日志装饰器，实现功能如：一旦函数f1执行，则将消息2017-07-21 11:12:11 f1 run写入到日志文件中，日志文件路径可以指定
注意：时间格式的获取
import time
time.strftime('%Y-%m-%d %X')
import time
import os
def logger(logfile):
def deco(func):
if not os.path.exists(logfile):
with open(logfile,'w'):pass
def wrapper(*args,**kwargs):
res=func(*args,**kwargs)
with open(logfile,'a',encoding='utf-8') as f:
f.write('%s %s run\n' %(time.strftime('%Y-%m-%d %X'),func.__name__))
return res
return wrapper
return deco
@logger(logfile='aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa.log')
def index():
print('index')
index()
