七、Python的函数编程（之一） · 高中生学编程--Python学习

## 七、Python的函数编程（之一） ----From a high schoolstudent's view to learn Python 关键字： python 高中生学编程 MIT公开课视频Python函数编程递归递归函数递归调用一、为什么会引入函数 ------------------------ 在学习的初期阶段，我们写的程序都比较简单，功能比较单一，代码的行数也不会太多；那我们想一想，如果需要处理的应用越来越复杂，我们是不是顺着我们的思路，一直将我们的代码在一个地方不停地写下去呢？如果这样下去，会是什么结果呢？你可以想一想，如果一部长篇小说，没有章节划分，甚至连段落都没有，拿到它进行阅读，会是怎样的阅读感受呢？其实，我们编写代码，一方面实现代码的功能，另一方面还需要具有较好的可读性，便于维护、修改、和别人使用；所以，随着功能变得复杂，我们会将应用进行分割，简单化、模块化，就象买回来的组装玩具一样，函数（Function）就是这些玩具的各个部件。我们在学习之初，都用到了print，print其实就是一个函数，只不过它是系统提供的一个函数，他可以被任何人在任何时候使用，来实现它的功能。下面剪辑的视频还是来自MIT的公开课视频，比较详细的介绍了在编程中为何需要引入函数；【这里插入视频】为什么需要引入函数的视频 [![](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) 函数的实际应用讲解 [![](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、函数的定义 --------------- 1. 函数的定义我们从一个例子开始，这是一个可以计算任意大小的斐波那契数列的函数： <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> 在详细的介绍函数的定义之前，我们先看看这段代码： line 1：定义函数 line2：还记得吗，这是一行注释，三引号（单引号效果一项） line3：比较奇特，其实就是赋值语句，对于多个变量需要赋值时，可以按照这样的方式来写，看着比较简洁，按照等号前面的变量顺序，逐个将后面的值赋给变量，这里给变量赋的都是整数，其实任意类型都可以，如： aa, bb, cc, dd = 1, 2.3, 1.3e2,“string” line4：while循环语句，注意写这样的语句，不要忘记”:” line5：这一句我们应该很熟了，但是注意a后面的”,”；这表示在print变量a之后，不换行，因为是循环，所以在下次执行这个print语句时，print的内容会跟在上一次print的后面，不会换行；但是，如果没有”,”那每次执行完print都会自动换行 line 6：在line3我们介绍了这是一种赋值的写法，这一句又深入了，赋值的内容是多个表达式特别再次强调：注意缩进，本例有两层缩进函数的定义：要素一：关键字def 要素二：函数名，和变量名的规则差不多，但是一般好的编程风格是将函数名和它实现的功能变现出来要素三：函数名后面有一对() 要素四：()中可以含有一个和多个参数，当然也可以没有参数要素五：”:” 要素六：函数体必须缩进 2. 函数的调用函数在定义了之后，我们只有进行调用，函数才能够执行，其实在使用print语句的时候，我们就是在“调用print函数“。那如何调用我们在上面给出的示例呢？ ...>>>*# 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)就是调用，在下面的一行，就是该函数的执行结果，显示了2000以下的斐波那契数列；因为我们在printa后面加了”,”，所以数列显示在一行，否则，这些数将一行一个竖着显示出来。 3. 关于函数的参数函数的参数对我们初学者，是比较绕的（个人感觉），其实跟我们数学中的函数有异曲同工之处，数学中的函数如： y=f(x) y=f(x1,y1) y=f(x1, x2, …, xn) 所以，我们可以这么理解：函数的参数就相当于我们数学中函数的自变量。函数可以没有参数，也可以有一个或多个参数。还有一种特殊情况：回想一下print的使用，我们可以： print a 也可以： print a, b, c, d, e 也就是说，参数的数量是可变的。以上只是简单的概念性介绍，python在函数参数方面还有很多特点： 1) **缺省参数(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> 这样定义的函数，我们在调用时，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，如果不是缺省参数定义，这样调用系统会报错： ~~~ fib() Traceback (most recent calllast): File"<stdin>", line 1, in<module> TypeError: fib() takes exactly1 argument (0 given) ~~~ **2) 关键字参数(keywordarguments)** 关键字参数是针对函数调用而进行设计的语法规则；对于函数： function_ex(arg1, arg2=”arg2”,arg3) pass#关键字，用来占位我们可以采用以下的几种方法来调用(我们假设参数的类型为string): ~~~ function_ex(“arg1”) function_ex(arg1=”arg111”,“arg333”) function_ex(”arg111”,arg3=“arg333”) function_ex(arg3=”arg333”,arg1=”arg111”,arg2=”arg222”) ~~~ 采用关键字参数可以不按照参数列表的实际顺序，但是尽量按照顺序来写，否则很容易引起错误 4. **函数的返回值** 还是拿我们数学的函数来进行说明：对于函数： y=f(x) y=f(x1,y1) y=f(x1, x2, …, xn) 如果我们给定自变量值，肯定有一个y值对应，我们可以类似的认为，y就是函数的返回值。将上面的fib函数稍作修改： <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> 修改之处有： line1：我们重新取了个名，现在函数名为fib2 line3：新增加了一个变量result，还记得吗，[]表示list类型，我们给result初始化成一个空得list，这一句实现了两个目的：一是隐含的说明了result是一个list类型的变量，二是对变量进行了初始化 line6：这句会比较难懂，list类型在前面的博客中已经有介绍，它包含有有很多的“方法(method)“,来实现各种不同的功能，如：append用来添加一个元素到list，pop可以将list的最后一个元素弹出等…，注意这种调用的写法。result.append(a)等同于result= result + [a] line7：返回result 对于返回值，还需要强调：要素一：函数可以没有return语句，但在没有return时，返回值是None，这也是一个保留关键字； ~~~ fib(0) printfib(0) None ~~~ 要素二： return语句可以没有值，这种情况，也返回None 要素三：正常情况，return value 下面是一段视频讲解插入视频 [![](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、变量的作用域 --------------------- 我们在程序中会定义很多的变量，在引入了函数之后，变量的作用域（或者说变量的可使用范围）就需要仔细的考虑了。在函数的外面定义的变量，在函数里可以使用吗？在函数里定义的变量，在函数体之外还能够使用吗？这些都是我们在这一节讨论的问题。 1、局部变量简单的说，在函数体之内定义的变量，它的作用域就被限定在函数体内，如果在函数体外使用，就会报错 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、全局变量如上述，反之就是全局变量，看如下示例： ~~~ a1=1 def test_func(): ... print a1 ... print a2 ... a2=2 test_func() 1 2 ~~~ 就算a2定义在函数的后面，在函数中也是可以使用的 3、强制为全局变量如果在函数体内声明一个与全局变量一样名字的变量时，这时候，全局变量将被覆盖，如同声明了一个名字一样的局部变量。 <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> 得出的输出结果如下： ~~~ in __main__, bar is100 calling foo()... in foo(), bar is 200 in __main__, bar is (still)100 ~~~ 如何解决这种问题？这就需要使用global来强制将变量设为全局变量，改动如下： <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> 得出的输出结果如下： ~~~ in __main__, bar is100 calling foo()... in foo(), bar is 200 in __main__, bar is (still)200 ~~~ 这样的话，在调用函数之后，bar的值变被更改了。我的更多文章： - Python程序调试的一些体会(2013-10-06 22:57:35) - 十四、Python编程计算24点（之二）(2013-10-03 22:18:28) - 十三、Python编程计算24点（之一）![](https://box.kancloud.cn/2015-10-30_5632e1cc04fc3.gif "此博文包含图片") (2013-10-02 22:15:46) - 十二、Python简单数据结构应用（之二）(2013-10-02 22:10:41) - 十一、Python简单数据结构应用（之一）(2013-09-23 23:31:49) - 十、Python编程解决组合问题（之二）![](https://box.kancloud.cn/2015-10-30_5632e1cc04fc3.gif "此博文包含图片") (2013-09-21 23:37:27) - 九、Python编程解决组合问题（之一）(2013-09-21 23:32:54) - 八、Python的函数编程（之二）![](https://box.kancloud.cn/2015-10-30_5632e1cc04fc3.gif "此博文包含视频") (2013-09-20 23:09:39) - 六、Python的程序流程(2013-09-19 16:53:58) - 高中生如何学编程(2013-09-02 19:26:01)