七、Python的函數編程（之一） · 高中生學編程--Python學習

## 七、Python的函數編程（之一） ----From a high schoolstudent's view to learn Python 關鍵字： python 高中生學編程 MIT公開課視頻Python函數編程遞歸遞歸函數遞歸調用一、為什么會引入函數 ------------------------ 在學習的初期階段，我們寫的程序都比較簡單，功能比較單一，代碼的行數也不會太多；那我們想一想，如果需要處理的應用越來越復雜，我們是不是順著我們的思路，一直將我們的代碼在一個地方不停地寫下去呢？如果這樣下去，會是什么結果呢？你可以想一想，如果一部長篇小說，沒有章節劃分，甚至連段落都沒有，拿到它進行閱讀，會是怎樣的閱讀感受呢？其實，我們編寫代碼，一方面實現代碼的功能，另一方面還需要具有較好的可讀性，便于維護、修改、和別人使用；所以，隨著功能變得復雜，我們會將應用進行分割，簡單化、模塊化，就象買回來的組裝玩具一樣，函數（Function）就是這些玩具的各個部件。我們在學習之初，都用到了print，print其實就是一個函數，只不過它是系統提供的一個函數，他可以被任何人在任何時候使用，來實現它的功能。下面剪輯的視頻還是來自MIT的公開課視頻，比較詳細的介紹了在編程中為何需要引入函數；【這里插入視頻】為什么需要引入函數的視頻 [![](https://box.kancloud.cn/2d40350b72329b279f62a8695d020039_130x130.jpg)](http://video.sina.com.cn/api/outPlayRefer.php/vid=116153277/uid=3603736894/pid=346/tid=1/s.swf) 函數的實際應用講解 [![](https://box.kancloud.cn/2d40350b72329b279f62a8695d020039_130x130.jpg)](http://video.sina.com.cn/api/outPlayRefer.php/vid=116151476/uid=3603736894/pid=346/tid=1/s.swf) 二、函數的定義 --------------- 1. 函數的定義我們從一個例子開始，這是一個可以計算任意大小的斐波那契數列的函數： <table cellspacing="0" cellpadding="0" style="border-collapse:collapse"><tbody><tr><td valign="top" style="width:25.9px; height:128.0px; background-color:#ffffff; border-style:solid; border-width:1.0px 3.0px 1.0px 1.0px; border-color:#000000 #429287 #000000 #000000">123456 </td><td valign="top" style="width:401.0px; height:128.0px; background-color:#ffffff; border-style:solid; border-width:1.0px 1.0px 1.0px 3.0px; border-color:#000000 #000000 #000000 #429287">def fib(n):??# write Fibonacci series up ton???"""Print a Fibonacci series up ton."""??? a, b = 0, 1??? while a <n:??? ? ? printa,??? ? ? a, b = b,a+b </td></tr></tbody></table> 在詳細的介紹函數的定義之前，我們先看看這段代碼： line 1：定義函數 line2：還記得嗎，這是一行注釋，三引號（單引號效果一項） line3：比較奇特，其實就是賦值語句，對于多個變量需要賦值時，可以按照這樣的方式來寫，看著比較簡潔，按照等號前面的變量順序，逐個將后面的值賦給變量，這里給變量賦的都是整數，其實任意類型都可以，如： aa, bb, cc, dd = 1, 2.3, 1.3e2,“string” line4：while循環語句，注意寫這樣的語句，不要忘記”:” line5：這一句我們應該很熟了，但是注意a后面的”,”；這表示在print變量a之后，不換行，因為是循環，所以在下次執行這個print語句時，print的內容會跟在上一次print的后面，不會換行；但是，如果沒有”,”那每次執行完print都會自動換行 line 6：在line3我們介紹了這是一種賦值的寫法，這一句又深入了，賦值的內容是多個表達式特別再次強調：注意縮進，本例有兩層縮進函數的定義：要素一：關鍵字def 要素二：函數名，和變量名的規則差不多，但是一般好的編程風格是將函數名和它實現的功能變現出來要素三：函數名后面有一對() 要素四：()中可以含有一個和多個參數，當然也可以沒有參數要素五：”:” 要素六：函數體必須縮進 2. 函數的調用函數在定義了之后，我們只有進行調用，函數才能夠執行，其實在使用print語句的時候，我們就是在“調用print函數“。那如何調用我們在上面給出的示例呢？ ...>>>*# Now call the function wejust defined:*? ...fib(2000)? 0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89144 233 377 610 987 1597? fib(2000)就是調用，在下面的一行，就是該函數的執行結果，顯示了2000以下的斐波那契數列；因為我們在printa后面加了”,”，所以數列顯示在一行，否則，這些數將一行一個豎著顯示出來。 3. 關于函數的參數函數的參數對我們初學者，是比較繞的（個人感覺），其實跟我們數學中的函數有異曲同工之處，數學中的函數如： y=f(x) y=f(x1,y1) y=f(x1, x2, …, xn) 所以，我們可以這么理解：函數的參數就相當于我們數學中函數的自變量。函數可以沒有參數，也可以有一個或多個參數。還有一種特殊情況：回想一下print的使用，我們可以： print a 也可以： print a, b, c, d, e 也就是說，參數的數量是可變的。以上只是簡單的概念性介紹，python在函數參數方面還有很多特點： 1)?**缺省參數(default argumentvalues)** <table cellspacing="0" cellpadding="0" style="border-collapse:collapse"><tbody><tr><td valign="top" style="width:25.9px; height:128.0px; background-color:#ffffff; border-style:solid; border-width:1.0px 3.0px 1.0px 1.0px; border-color:#000000 #429287 #000000 #000000">123456 </td><td valign="top" style="width:401.0px; height:128.0px; background-color:#ffffff; border-style:solid; border-width:1.0px 1.0px 1.0px 3.0px; border-color:#000000 #000000 #000000 #429287">deffib(n=2000):? ?# writeFibonacci series up to n???"""Print a Fibonacci series up ton."""??? a, b = 0, 1??? while a <n:??? ? ? printa,??? ? ? a, b = b,a+b </td></tr></tbody></table> 這樣定義的函數，我們在調用時，可以直接使用 fib()? 0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89144 233 377 610 987 1597? 但是，如果不是缺省參數定義，這樣調用系統會報錯： ~~~ fib() Traceback (most recent calllast): File"<stdin>", line 1, in<module> TypeError: fib() takes exactly1 argument (0 given) ~~~ **2) 關鍵字參數(keywordarguments)** 關鍵字參數是針對函數調用而進行設計的語法規則；對于函數： function_ex(arg1, arg2=”arg2”,arg3) pass#關鍵字，用來占位我們可以采用以下的幾種方法來調用(我們假設參數的類型為string): ~~~ function_ex(“arg1”) function_ex(arg1=”arg111”,“arg333”) function_ex(”arg111”,arg3=“arg333”) function_ex(arg3=”arg333”,arg1=”arg111”,arg2=”arg222”) ~~~ 采用關鍵字參數可以不按照參數列表的實際順序，但是盡量按照順序來寫，否則很容易引起錯誤 4.?**函數的返回值** 還是拿我們數學的函數來進行說明：對于函數： y=f(x) y=f(x1,y1) y=f(x1, x2, …, xn) 如果我們給定自變量值，肯定有一個y值對應，我們可以類似的認為，y就是函數的返回值。將上面的fib函數稍作修改： <table cellspacing="0" cellpadding="0" style="border-collapse:collapse"><tbody><tr><td valign="top" style="width:25.9px; height:147.0px; background-color:#ffffff; border-style:solid; border-width:1.0px 3.0px 1.0px 1.0px; border-color:#000000 #429287 #000000 #000000">12345678</td><td valign="top" style="width:401.0px; height:147.0px; background-color:#ffffff; border-style:solid; border-width:1.0px 1.0px 1.0px 3.0px; border-color:#000000 #000000 #000000 #429287">def fib2(n): # returnFibonacci series up to n???"""Return a list containing the Fibonacciseries up to n."""??? result = []??? a, b = 0, 1??? while a <n:??? ? ?result.append(a)? ?# seebelow??? ? ? a, b = b,a+b??? return result</td></tr></tbody></table> 修改之處有： line1：我們重新取了個名，現在函數名為fib2 line3：新增加了一個變量result，還記得嗎，[]表示list類型，我們給result初始化成一個空得list，這一句實現了兩個目的：一是隱含的說明了result是一個list類型的變量，二是對變量進行了初始化 line6：這句會比較難懂，list類型在前面的博客中已經有介紹，它包含有有很多的“方法(method)“,來實現各種不同的功能，如：append用來添加一個元素到list，pop可以將list的最后一個元素彈出等…，注意這種調用的寫法。result.append(a)等同于result= result + [a] line7：返回result 對于返回值，還需要強調：要素一：函數可以沒有return語句，但在沒有return時，返回值是None，這也是一個保留關鍵字； ~~~ fib(0)? printfib(0)? None ~~~ 要素二： return語句可以沒有值，這種情況，也返回None 要素三：正常情況，return value 下面是一段視頻講解插入視頻 [![](https://box.kancloud.cn/2d40350b72329b279f62a8695d020039_130x130.jpg)](http://video.sina.com.cn/api/outPlayRefer.php/vid=116151408/uid=3603736894/pid=346/tid=1/s.swf) 三、變量的作用域 --------------------- 我們在程序中會定義很多的變量，在引入了函數之后，變量的作用域（或者說變量的可使用范圍）就需要仔細的考慮了。在函數的外面定義的變量，在函數里可以使用嗎？在函數里定義的變量，在函數體之外還能夠使用嗎？這些都是我們在這一節討論的問題。 1、局部變量簡單的說，在函數體之內定義的變量，它的作用域就被限定在函數體內，如果在函數體外使用，就會報錯 def func_test01(): ... ?? a1=10 ... ?? print a1 ...? func_test01() 10 print a1 Traceback (most recent calllast): File"<stdin>", line 1, in<module> NameError: name 'a1' is notdefined 2、全局變量如上述，反之就是全局變量，看如下示例： ~~~ a1=1 def test_func(): ... ?? print a1 ... ?? print a2 ...? a2=2 test_func() 1 2 ~~~ 就算a2定義在函數的后面，在函數中也是可以使用的 3、強制為全局變量如果在函數體內聲明一個與全局變量一樣名字的變量時，這時候，全局變量將被覆蓋，如同聲明了一個名字一樣的局部變量。 <table cellspacing="0" cellpadding="0" style="border-collapse:collapse"><tbody><tr><td valign="top" style="width:25.9px; height:166.0px; background-color:#ffffff; border-style:solid; border-width:1.0px 3.0px 1.0px 1.0px; border-color:#000000 #429287 #000000 #000000">123456789</td><td valign="top" style="width:401.0px; height:166.0px; background-color:#ffffff; border-style:solid; border-width:1.0px 1.0px 1.0px 3.0px; border-color:#000000 #000000 #000000 #429287">def foo():?? print "\ncalling foo()..."?? bar = 200?? print "in foo(), bar is", bar bar = 100print "in __main__, bar is",barfoo()print "\nin __main__, bar is(still)", bar</td></tr></tbody></table> 得出的輸出結果如下： ~~~ in __main__, bar is100 calling foo()... in foo(), bar is 200 in __main__, bar is (still)100 ~~~ 如何解決這種問題？這就需要使用global來強制將變量設為全局變量，改動如下： <table cellspacing="0" cellpadding="0" style="border-collapse:collapse"><tbody><tr><td valign="top" style="width:25.9px; height:185.0px; background-color:#ffffff; border-style:solid; border-width:1.0px 3.0px 1.0px 1.0px; border-color:#000000 #429287 #000000 #000000">12345678910</td><td valign="top" style="width:401.0px; height:185.0px; background-color:#ffffff; border-style:solid; border-width:1.0px 1.0px 1.0px 3.0px; border-color:#000000 #000000 #000000 #429287">def foo():?? global bar?? print "\ncalling foo()..."?? bar = 200?? print "in foo(), bar is", bar bar = 100print "in __main__, bar is",barfoo()print "\nin __main__, bar is(still)", bar</td></tr></tbody></table> 得出的輸出結果如下： ~~~ in __main__, bar is100 calling foo()... in foo(), bar is 200 in __main__, bar is (still)200 ~~~ 這樣的話，在調用函數之后，bar的值變被更改了。我的更多文章： - Python程序調試的一些體會(2013-10-06 22:57:35) - 十四、Python編程計算24點（之二）(2013-10-03 22:18:28) - 十三、Python編程計算24點（之一）![](https://box.kancloud.cn/2015-10-30_5632e1cc04fc3.gif "此博文包含圖片") (2013-10-02 22:15:46) - 十二、Python簡單數據結構應用（之二）(2013-10-02 22:10:41) - 十一、Python簡單數據結構應用（之一）(2013-09-23 23:31:49) - 十、Python編程解決組合問題（之二）![](https://box.kancloud.cn/2015-10-30_5632e1cc04fc3.gif "此博文包含圖片") (2013-09-21 23:37:27) - 九、Python編程解決組合問題（之一）(2013-09-21 23:32:54) - 八、Python的函數編程（之二）![](https://box.kancloud.cn/2015-10-30_5632e1cc04fc3.gif "此博文包含視頻") (2013-09-20 23:09:39) - 六、Python的程序流程(2013-09-19 16:53:58) - 高中生如何學編程(2013-09-02 19:26:01)