函數(shù)與變量課件

函數(shù)與變量函數(shù)與變量是編程語言中最重要的概念之一。它們是構(gòu)建程序的基本要素。什么是函數(shù)代碼塊函數(shù)就像代碼的容器，將一組指令打包在一起，方便重復(fù)使用。執(zhí)行任務(wù)函數(shù)是完成特定任務(wù)的代碼片段，可以獨(dú)立執(zhí)行，也可能需要輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。邏輯組織函數(shù)可以將復(fù)雜的程序分解成一個(gè)個(gè)獨(dú)立的模塊，提高代碼的可讀性和可維護(hù)性。函數(shù)的使用場(chǎng)景代碼復(fù)用函數(shù)可以封裝可重復(fù)使用的代碼塊，避免代碼重復(fù)編寫，提高代碼效率。例如，計(jì)算圓周長(zhǎng)的代碼可以封裝成一個(gè)函數(shù)，方便在不同地方調(diào)用。程序結(jié)構(gòu)化函數(shù)將程序分解成多個(gè)獨(dú)立的功能模塊，使程序結(jié)構(gòu)清晰，易于理解和維護(hù)。例如，將一個(gè)復(fù)雜的任務(wù)分成多個(gè)子任務(wù)，每個(gè)子任務(wù)對(duì)應(yīng)一個(gè)函數(shù)，便于管理和調(diào)試。函數(shù)的定義1函數(shù)名函數(shù)的標(biāo)識(shí)符，方便調(diào)用。2參數(shù)列表函數(shù)接收的輸入值。3函數(shù)體函數(shù)執(zhí)行的具體代碼。4返回值函數(shù)執(zhí)行完畢后返回的結(jié)果。函數(shù)定義是將一段代碼封裝成一個(gè)獨(dú)立的模塊，并賦予其特定的功能。通過函數(shù)定義，我們可以更好地組織代碼結(jié)構(gòu)，提高代碼復(fù)用性，減少重復(fù)代碼的編寫。函數(shù)的調(diào)用1執(zhí)行函數(shù)調(diào)用函數(shù)后，程序會(huì)跳轉(zhuǎn)到函數(shù)定義處執(zhí)行函數(shù)代碼。2參數(shù)傳遞將實(shí)際參數(shù)傳遞給函數(shù)形參，供函數(shù)內(nèi)部使用。3返回結(jié)果函數(shù)執(zhí)行完畢后，可能會(huì)返回一個(gè)結(jié)果值。調(diào)用函數(shù)時(shí)，程序會(huì)跳轉(zhuǎn)到函數(shù)定義處，并執(zhí)行函數(shù)代碼。在調(diào)用過程中，需要將實(shí)際參數(shù)傳遞給函數(shù)形參，供函數(shù)內(nèi)部使用。函數(shù)執(zhí)行完畢后，可能會(huì)返回一個(gè)結(jié)果值，該值可以被調(diào)用方使用。函數(shù)參數(shù)函數(shù)參數(shù)的概念函數(shù)參數(shù)是指在函數(shù)調(diào)用時(shí)傳遞給函數(shù)的值，用于函數(shù)內(nèi)部進(jìn)行操作。參數(shù)的作用參數(shù)可以使函數(shù)更加靈活，能夠處理不同的輸入數(shù)據(jù)，提高代碼的可復(fù)用性。參數(shù)的類型函數(shù)參數(shù)可以是各種類型，例如整數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)、字符串、列表等。參數(shù)傳遞機(jī)制參數(shù)傳遞機(jī)制可以是值傳遞或引用傳遞，根據(jù)編程語言的不同而有所區(qū)別。函數(shù)返回值函數(shù)返回值函數(shù)返回值是函數(shù)執(zhí)行完畢后返回給調(diào)用者的值。返回值類型函數(shù)返回值的類型可以是任何類型，例如整數(shù)、字符串、列表、字典等。返回值的使用調(diào)用者可以使用`return`語句獲取函數(shù)返回值，并將其存儲(chǔ)在變量中。函數(shù)的好處11.代碼重用函數(shù)可以重復(fù)使用，提高代碼效率。22.代碼組織將代碼模塊化，使代碼更易于理解和維護(hù)。33.代碼可讀性函數(shù)可以使代碼更易于閱讀和理解。44.代碼可測(cè)試性函數(shù)可以獨(dú)立測(cè)試，提高代碼質(zhì)量。變量的概念1存儲(chǔ)數(shù)據(jù)變量是用來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的容器，類似于一個(gè)盒子。2命名標(biāo)識(shí)每個(gè)變量都有一個(gè)唯一的名稱，方便程序員訪問和操作。3可修改變量中的數(shù)據(jù)是可以更改的，可以根據(jù)需要進(jìn)行賦值和修改。4類型指定變量通常需要指定數(shù)據(jù)類型，例如整數(shù)、字符串、浮點(diǎn)數(shù)等。變量的定義變量名變量名用于標(biāo)識(shí)變量，方便程序訪問和操作。數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型決定變量可以存儲(chǔ)哪種數(shù)據(jù)，例如數(shù)字、文本、布爾值等。賦值賦值操作將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到變量中，以便后續(xù)使用。變量的命名規(guī)則字母開頭變量名必須以字母或下劃線開頭，不能以數(shù)字開頭。字母數(shù)字下劃線變量名只能包含字母、數(shù)字和下劃線，不能包含其他特殊字符。區(qū)分大小寫變量名區(qū)分大小寫，例如，"age"和"Age"是兩個(gè)不同的變量。變量的賦值1定義變量首先，需要聲明一個(gè)變量，為其分配內(nèi)存空間。2使用賦值運(yùn)算符使用等號(hào)(=)將值賦予變量。3數(shù)據(jù)類型匹配賦值的值必須與變量的類型匹配，確保數(shù)據(jù)的正確存儲(chǔ)。變量的作用域代碼塊范圍變量的作用域是指在代碼中可以訪問該變量的范圍。它決定了變量在哪些代碼塊中可見，以及哪些代碼塊可以修改它。函數(shù)的邊界函數(shù)內(nèi)部定義的變量只在該函數(shù)內(nèi)部可見，稱為局部變量。函數(shù)外部定義的變量在整個(gè)程序中可見，稱為全局變量。命名空間限制不同作用域的變量可以具有相同的名稱，因?yàn)樗鼈儗儆诓煌拿臻g，不會(huì)發(fā)生沖突。局部變量和全局變量局部變量?jī)H在函數(shù)內(nèi)部定義，作用范圍僅限于該函數(shù)。當(dāng)函數(shù)執(zhí)行完畢，局部變量會(huì)自動(dòng)銷毀。全局變量在函數(shù)外部定義，作用范圍是整個(gè)程序。全局變量可以在任何地方訪問，即使在函數(shù)內(nèi)部。命名沖突如果局部變量和全局變量具有相同的名稱，在函數(shù)內(nèi)部使用的是局部變量。生命周期局部變量的生命周期是函數(shù)執(zhí)行期間，而全局變量的生命周期是整個(gè)程序執(zhí)行期間。變量的生命周期變量創(chuàng)建變量定義時(shí)，在內(nèi)存中分配空間。變量的生命周期從創(chuàng)建開始。變量使用變量在程序運(yùn)行過程中被訪問、修改。變量的值可以被讀取或更改。變量銷毀變量超出作用域或程序結(jié)束時(shí)，內(nèi)存空間被釋放。變量的生命周期結(jié)束，不再可用。變量的內(nèi)存分配堆棧內(nèi)存程序運(yùn)行時(shí)，變量在堆棧內(nèi)存中分配空間，在函數(shù)執(zhí)行完畢后自動(dòng)釋放。堆內(nèi)存堆內(nèi)存用于動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存，可以手動(dòng)分配和釋放內(nèi)存空間，通常用于存放復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。指針變量指針變量存儲(chǔ)的是內(nèi)存地址，可以指向堆內(nèi)存中的數(shù)據(jù)，方便訪問和修改數(shù)據(jù)。函數(shù)調(diào)用過程中的變量傳遞值傳遞將實(shí)參的值復(fù)制一份傳遞給形參，函數(shù)內(nèi)部對(duì)形參的修改不會(huì)影響實(shí)參。這是最常用的傳遞方式，因?yàn)榭梢员ＷC函數(shù)內(nèi)部的操作不會(huì)改變外部的變量。引用傳遞將實(shí)參的地址傳遞給形參，函數(shù)內(nèi)部對(duì)形參的修改會(huì)直接影響實(shí)參。引用傳遞可以提高效率，但需要注意修改變量時(shí)的副作用。地址傳遞將實(shí)參的內(nèi)存地址傳遞給形參，函數(shù)內(nèi)部可以直接操作實(shí)參。地址傳遞可以實(shí)現(xiàn)更靈活的操作，但也需要謹(jǐn)慎處理，避免對(duì)數(shù)據(jù)造成意外修改。遞歸函數(shù)定義遞歸函數(shù)是指在函數(shù)體內(nèi)部調(diào)用自身，實(shí)現(xiàn)循環(huán)的效果，可用于解決一些復(fù)雜的問題。特點(diǎn)遞歸函數(shù)需要設(shè)置一個(gè)結(jié)束條件，避免無限遞歸，導(dǎo)致程序崩潰，造成死循環(huán)。優(yōu)勢(shì)遞歸函數(shù)代碼簡(jiǎn)潔，易于理解，可用于解決一些難以用循環(huán)實(shí)現(xiàn)的問題，例如階乘計(jì)算和斐波那契數(shù)列。劣勢(shì)遞歸函數(shù)可能存在性能問題，遞歸層級(jí)過深會(huì)導(dǎo)致棧溢出，效率較低。匿名函數(shù)定義匿名函數(shù)沒有名稱。定義時(shí)直接使用函數(shù)表達(dá)式。用關(guān)鍵字lambda定義。簡(jiǎn)化代碼，提高代碼可讀性。語法lambda參數(shù):表達(dá)式參數(shù)可以是多個(gè)，用逗號(hào)隔開。表達(dá)式可以是任何有效的Python表達(dá)式。閉包內(nèi)部函數(shù)閉包是指函數(shù)能夠訪問其詞法作用域中定義的變量。作用域鏈閉包形成一個(gè)作用域鏈，內(nèi)部函數(shù)可以訪問外部函數(shù)的變量，即使外部函數(shù)已經(jīng)執(zhí)行完畢。數(shù)據(jù)封存閉包可以用于將數(shù)據(jù)封裝在函數(shù)中，使其不受外部環(huán)境的影響，保護(hù)數(shù)據(jù)安全。高階函數(shù)1函數(shù)作為參數(shù)高階函數(shù)可以接受其他函數(shù)作為參數(shù)，擴(kuò)展函數(shù)的功能。2函數(shù)作為返回值高階函數(shù)可以返回一個(gè)新的函數(shù)，實(shí)現(xiàn)代碼復(fù)用和定制化。3代碼簡(jiǎn)潔高階函數(shù)簡(jiǎn)化代碼結(jié)構(gòu)，提升代碼可讀性和可維護(hù)性。4函數(shù)式編程高階函數(shù)是函數(shù)式編程的核心概念，支持代碼的抽象和組合。函數(shù)的分類內(nèi)置函數(shù)Python內(nèi)置了許多函數(shù)，例如print()，len()，type()等，它們可以幫助你執(zhí)行常見操作，并提高代碼的可讀性和效率。用戶自定義函數(shù)用戶可以根據(jù)自己的需求定義函數(shù)，實(shí)現(xiàn)特定功能，使代碼更模塊化，可重復(fù)使用。類方法類方法是與特定類相關(guān)聯(lián)的函數(shù)，通過類名調(diào)用，可以訪問類屬性和方法。模塊函數(shù)模塊包含函數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的功能，提高代碼組織和管理的效率。函數(shù)的異常處理錯(cuò)誤檢測(cè)在函數(shù)執(zhí)行期間，可能會(huì)發(fā)生意外錯(cuò)誤或異常情況。異常處理異常處理機(jī)制允許程序捕獲并處理這些錯(cuò)誤，防止程序崩潰?；謴?fù)執(zhí)行處理異常后，程序可以恢復(fù)執(zhí)行，或執(zhí)行備用操作。函數(shù)的重載11.相同名稱函數(shù)重載是指在同一個(gè)作用域內(nèi)，允許存在多個(gè)同名函數(shù)，但它們的參數(shù)列表必須不同。22.參數(shù)列表參數(shù)列表的不同可以是參數(shù)類型不同，參數(shù)個(gè)數(shù)不同，或者參數(shù)順序不同。33.編譯器識(shí)別編譯器根據(jù)函數(shù)調(diào)用時(shí)的參數(shù)類型和個(gè)數(shù)來確定調(diào)用哪個(gè)函數(shù)。函數(shù)的重寫重新定義子類可以重新定義父類中已有的函數(shù)。這稱為函數(shù)重寫。子類函數(shù)的返回值類型、參數(shù)列表和函數(shù)名必須與父類函數(shù)相同。多態(tài)函數(shù)重寫是實(shí)現(xiàn)多態(tài)性的重要機(jī)制之一。通過重寫父類函數(shù)，子類可以根據(jù)自己的需要實(shí)現(xiàn)不同的功能。函數(shù)的繼承概念函數(shù)的繼承是指子函數(shù)可以從父函數(shù)中繼承屬性和方法，從而減少代碼重復(fù)和提高代碼可讀性。實(shí)現(xiàn)函數(shù)繼承可以通過原型鏈或類繼承等方式實(shí)現(xiàn)，這取決于編程語言的特性。優(yōu)勢(shì)函數(shù)繼承可以提高代碼重用率和可維護(hù)性，使代碼更簡(jiǎn)潔易懂。函數(shù)的多態(tài)多態(tài)性定義多態(tài)性是指同一個(gè)操作作用于不同的對(duì)象，可以產(chǎn)生不同的結(jié)果。多態(tài)性優(yōu)勢(shì)提高代碼的可讀性和可維護(hù)性，降低代碼復(fù)雜度，增強(qiáng)代碼的靈活性。多態(tài)性應(yīng)用場(chǎng)景在面向?qū)ο缶幊讨?，多態(tài)性是實(shí)現(xiàn)代碼復(fù)用和靈活性的關(guān)鍵機(jī)制。函數(shù)的應(yīng)用實(shí)例函數(shù)在各種編程任務(wù)中無處不在，例如處理用戶輸入、執(zhí)行計(jì)算、管理數(shù)據(jù)等等。它們使代碼更模塊化、可重用和易于維護(hù)。例如，在網(wǎng)頁開發(fā)中，函數(shù)用于處理用戶交互、更新頁面內(nèi)容、發(fā)送網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求等，提高了代碼的可讀性和可維護(hù)性，也便于開發(fā)者將代碼拆分成獨(dú)立的部分進(jìn)行開發(fā)和調(diào)試。未來函數(shù)的發(fā)展趨勢(shì)機(jī)器學(xué)習(xí)函數(shù)將更加智能化，能夠自動(dòng)學(xué)習(xí)和優(yōu)化。云計(jì)算云函