。一、函数

1、函数是什么

编程中的函数和数学中的函数有一定的相似之处。

数学上的函数，比如 y = sin x，x 取不同的值，y 就会得到不同的结果。

编程中的函数是一段可以被重复使用的代码片段。

（1）求数列的和，不使用函数

可以发现，这几组代码基本是相似的，只有一点点差异，可以把重复代码提取出来做成一个函数。

在实际开发中，复制粘贴是一种不太好的策略，实际开发的重复代码可能存在几十份甚至上百份。一旦这个重复代码需要被修改，那就得改几十次，非常不便于维护。

（2）求数列的和，使用函数

可以明显看到，重复的代码已经被消除了。

2、语法格式

（1）创建函数 / 定义函数

def 函数名(形参列表):
    函数体
    return 返回值

# def:define定义
# 形参列表中可以有多个形参，多个形参（形式参数）之间用逗号分隔
# 函数体要带有一定的缩进（带有缩进的代码才是函数内部的语句）
# 函数执行到 return 就意味着执行完了，return 后面的值就是函数的返回值

（2）调用函数 / 使用函数 

函数名(实参列表)            // 不考虑返回值
返回值 = 函数名(实参列表)   // 考虑返回值

# 此处的实参个数要和形参个数匹配

函数定义并不会执行函数体内容，必须要调用才会执行，调用几次就会执行几次。 

def test1():
   print('hello')
   
# 如果光是定义函数, 而不调用, 则不会执行

函数必须先定义，再使用：

test3()          # 还没有执行到定义, 就先执行调用了, 此时就会报错. 
def test3():
    print('hello')

3、函数参数

在函数定义的时候，可以在 ( ) 中指定 “形式参数”（简称形参），然后在调用的时候，由调用者把 “实际参数”（简称实参) 传递进去。这样就可以做到一份函数，针对不同的数据进行计算处理。

• 在执行 sum(1, 100) 的时候，就相当于 beg = 1、end = 100，然后在函数内部就可以针对 1-100进行运算。
• 在执行 sum(300, 400) 的时候，就相当于 beg = 300、end = 400，然后在函数内部就可以针对 300-400 进行运算。

实参和形参之间的关系就像签合同一样。

甲方、乙方就相当于形参，张三、李四就是实参。

def 签合同(甲方, 乙方):
    合同内容....
签合同('张三', '李四')
签合同('张三', '王五')
签合同('张三', '赵六')

注意 ：一个函数可以有一个形参， 也可以有多个形参， 也可以没有形参。 一个函数的形参有几个， 那么传递实参的时候也得传几个， 保证个数要匹配。

• 和 C++ / Java 不同，Python 是动态类型的编程语言，函数的形参不必指定参数类型。换句话说，一个函数可以支持多种不同类型的参数。

4、函数返回值

函数的参数可以视为是函数的 “输入”，则函数的返回值就可以视为是函数的 “输出”。

此处的 “输入”，“输出” 是更广义的输入输出，不是单纯指通过控制台输入输出。

可以把函数想象成一个 “工厂”，工厂需要买入原材料，进行加工，并生产出产品。

函数的参数就是原材料，函数的返回值就是生产出的产品。

上面这两段代码的区别就在于：前者直接在函数内部进行了打印，后者则使用 return 语句把结果返回给函数调用者，再由调用者负责打印。一般倾向于第二种写法。

在实际开发中的一个通常的编程原则是：“逻辑和用户交互分离”。而第一种写法的函数中既包含了计算逻辑，又包含了和用户交互（打印到控制台上），这种写法是不太好的，如果后续我们需要的是把计算结果保存到文件中或者通过网络发送，或者展示到图形化界面里，那么第一种写法的函数就难以胜任了。而第二种写法则专注于做计算逻辑，不负责和用户交互，那么就很容易把这个逻辑搭配不同的用户交互代码，来实现不同的效果。

（1）一个函数中可以有多个 return 语句

（2）执行到 return 语句，函数就会立即执行结束，回到调用位置

下面这段代码和上一段代码的逻辑是等价的。

如果 num 是偶数，则进入 if 之后，就会触发 return False，也就不会继续执行 return True。

（3）一个函数是可以一次返回多个返回值的，使用 ',' 来分割多个返回值

（4）如果只想关注其中的部分返回值，可以使用 _ 来忽略不想要的返回值

5、变量作用域

在这个代码中，函数内部存在 x、y，函数外部也有 x、y。但是这两组 x、y 不是相同的变量，而只是恰好有一样的名字。

（1）变量只能在所在的函数内部生效

在函数 getPoint() 内部定义的 x、y 只是在函数内部生效。一旦出了函数的范围，这两个变量就不再生效了。

（2）在不同的作用域中允许存在同名的变量

虽然名字相同，但实际上是不同的变量。

9、函数递归

递归是嵌套调用中的一种特殊情况，即一个函数嵌套调用自己：

注意：递归代码务必要保证存在递归结束条件。比如 if n == 1 就是结束条件，当 n 为 1 的时候，递归就结束了。每次递归的时候，要保证函数的实参是逐渐逼近结束条件的。

如果上述条件不能满足，就会出现 “无限递归”，这是一种典型的代码错误：

如前面所描述，函数调用时会在函数调用栈中记录每一层函数调用的信息，但是函数调用栈的空间不是无限大的。如果调用层数太多就会超出栈的最大范围，导致出现问题。

（1）递归的优点

1. 递归类似于 “数学归纳法”，明确初始条件和递推公式就可以解决一系列的问题。
2. 递归代码往往代码量非常简介。（尤其是处理一些 “问题本身就是通过递归的方式定义的”）

（2）递归的缺点

1. 递归代码往往执行过程非常复杂、难以理解，很容易超出掌控范围。
2. 递归代码容易出现栈溢出的情况。（代码不小心写错导致每次递归，参数不能正确的接近递归结束条件，从而导致无限递归的情况）
3. 递归代码一般都可以转换成等价的循环代码，且通常来说循环版本的代码执行效率要略高于递归版本。（函数调用也是有开销的）

10、参数默认值

Python 中的函数可以给形参指定默认值。

带有默认值的参数可以在调用的时候不传参。

此处 debug=False 即为参数默认值。当我们不指定第三个参数的时候，默认 debug 的取值即为 False。

（1）带有默认值的参数需要放到没有默认值的参数的后面

11、关键字参数

在调用函数的时候，需要给函数指定实参。一般默认情况下是按照形参的顺序来依次传递实参的。

但是我们也可以通过关键字参数来调整这里的传参顺序，显式指定当前实参传递给哪个形参。

形如上述 test(x=10, y=20) 这样的操作，即为关键字参数。

按照先后顺序来传参，这种传参风格称为 “位置参数”。位置参数和关键字参数可以混着用，只不过混着用的时候要求位置参数在前，关键字参数在后。

关键字参数一般搭配默认参数来使用。

一个函数可以提供很多的参数来实现对这个函数的内部功能做出一些调整设定，为了降低调用者的使用成本，可以把大部分参数设定出默认值。

当调用者需要调整其中的一部分参数时，可以搭配关键字参数来进行操作。

二、列表和元组

1、列表是什么 & 元组是什么

编程中经常需要使用变量来保存 / 表示数据。如果代码中需要表示的数据个数比较少，选择直接创建多个变量即可。

num1 = 10
num2 = 20
num3 = 30
......

但是有的时候，代码中需要表示的数据特别多，甚至也不知道要表示多少个数据。这个时候就需要用到列表。

（1）列表是一种在代码中批量表示 / 保存数据的方式

就像我们去超市买大米，如果就只是买一两袋大米，那我们直接拿着大米就走了。但是如果一次只买几天的分量，这个时候用手拿就不好拿，超市老板就会给我们个袋子，这个袋子就相当于列表。

（2）元组和列表相比非常相似

• 列表就是买散装大米，装好了袋子之后，随时可以把袋子打开，再往里多加大米或者拿出去一些大米。
• 元组就是买袋装大米，厂家生产好了大米之后，一袋就是固定的这么多，不能变动了。

二者最大的区别：列表中放哪些元素可以修改调整，元组中放的元素是创建元组的时候就设定好的，不能修改调整。

2、创建列表

创建列表主要有两种方式。

（1）[ ] 表示一个空的列表

（2）如果需要往里面设置初始值，可以直接写在 [ ] 当中

可以直接使用 print 来打印 list 中的元素内容。

（3）列表中存放的元素允许是不同的类型

这一点和 C++、Java 差别较大。

注意 ：因为 list 本身是 Python 中的内建函数，不宜再使用 list 作为变量名，因此命名为 a。

3、访问下标

（1）可以通过下标访问操作符 [ ] 来获取到列表中的任意元素

把 [ ] 中填写的数字称为下标或者索引。

注意 ： 下标是从 0 开始计数的， 因此下标为 2， 则对应着 3 这个元素。

 （4）因为下标是从 0 开始的，因此下标的有效范围是 [0, 列表长度 - 1]。使用 len 函数可以获取到列表的元素个数

len 可以传字符串、列表、元组、字典、自定义的类。（动态类型）

（5）下标可以取负数，表示 “倒数第几个元素”

4、切片操作

通过下标操作是一次取出里面第一个元素。

通过切片，则是一次取出一组连续的元素，相当于得到一个子列表。

（1）使用 [ : ] 的方式进行切片操作

a[1:3] 中的 1:3 表示的是 [1, 3) 这样的由下标构成的前闭后开区间，也就是从下标为 1 的元素开始（2），到下标为 3 的元素结束（4），但是不包含下标为 3 的元素，所以最终结果只有 2，3。

（2）切片操作中可以省略前后边界

切片操作是一个比较高效的操作。进行切片时，只是取出了原有列表中的一个部分，并不涉及到 “数据的拷贝”。假设有一个很大的列表进行切片，切片的范围也很大，即使如此，切片操作仍然非常高效。

（3）切片操作还可以指定 “步长”，也就是 “每访问一个元素后，下标自增几步”

（4）切片操作指定的步长还可以是负数，此时是从后往前进行取元素，表示 “每访问一个元素之后，下标自减几步”

（5）如果切片中填写的数字越界了，不会有负面效果，只会尽可能的把满足条件的元素过去到

5、遍历列表元素

“遍历” 指的是把元素一个一个的取出来，再分别进行处理。

（1）for 循环（最常用）

（2）使用 for 按照范围生成下标，按下标访问

（3）使用 while 循环，手动控制下标的变化

6、新增元素

（1）使用 append 方法向列表末尾插入一个元素（尾插）

此处的 append 是搭配列表对象 a 来一起使用的，而不是作为一个独立的函数。这种要搭配对象来使用的函数（function），也叫作“方法”（method）。

（2）使用 insert 方法向任意位置插入一个元素

insert 第一个参数表示要插入元素的下标。

什么是 “方法”（method）？

方法其实就是函数。只不过函数是独立存在的，而方法往往要依附于某个 “对象”。

像上述代码 a.append，append 就是依附于 a，相当于是 “针对 a 这个列表进行尾插操作”。

7、查找元素

（1）使用 in 操作符判定元素是否在列表中存在，返回值是布尔类型

（2）使用 index 方法查找元素在列表中的下标，返回值是一个整数。如果元素不存在，则会抛出异常

8、删除元素

（1）使用 pop 方法删除最末尾元素

（2）pop 也能按照下标来删除元素

（3）使用 remove 方法，按照值删除元素

9、连接列表

（1）使用 + 能够把两个列表拼接在一起

此处的 + 结果会生成一个新的列表，而不会影响到旧列表的内容。

（2）使用 extend 方法，相当于把一个列表拼接到另一个列表的后面

a.extend(b)，是把 b 中的内容拼接到 a 的末尾。不会修改 b，但是会修改 a。

f = open('d:/test.txt', 'r')
print(f)
print(type(f))

f.close()