聪明办法学Python第3节：变量与函数

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变量 Variables

A variable is a named value that references or stores a piece of data.

• 变量是一个名字，它所指代的是一段数据
• 使用 = 来对这段数据的区域进行赋值

x = 5
print(x)   #5
print(x*2) #10

• 新的值会覆盖掉旧的值
• 新值的数据类型不必与旧值相同 （与c语言不同）

y = 10
print(y - 2) #8
y = True
print(y) #True

注： b=a，b与a引用相同的对象，改变b的值后会引用新的对象

a = 2
b = a

print(a) #2
print(b) #2

print(id(a)) #打印a的地址，1696244171024
print(id(b)) #打印b的地址，1696244171024
#a和b的地址相同，引用同一对象

b = 3    #改变b的值

print(a) #2
print(b) #3

print(id(a))  #1696244171024
print(id(b))  #1696244171056
#b的地址发生改变，引用新的对象

变量命名规则：

• 必须以字母或下划线（_）开头
• 命名可由字母、数字和下划线组成
• 大小写敏感
• 尽量避免使用保留字命名

numberOfRabbits = 40
courseIs15112 = True
99problems = 0 # 会崩溃！因为变量名以数字开头

保留字

['False',
 'None',
 'True',
 '__peg_parser__',
 'and',
 'as',
 'assert',
 'async',
 'await',
 'break',
 'class',
 'continue',
 'def',
 'del',
 'elif',
 'else',
 'except',
 'finally',
 'for',
 'from',
 'global',
 'if',
 'import',
 'in',
 'is',
 'lambda',
 'nonlocal',
 'not',
 'or',
 'pass',
 'raise',
 'return',
 'try',
 'while',
 'with',
 'yield']

更新变量 

x = 5
x += 2 # 等价于 x = x + 2
print(x) # 7

# 换成其他运算符也是同理
y = 350
y //= 10
print(y) # 35

多变量赋值

a = b = c = 2
print(f"a={a}, b={b}, c={c}")
#a=2, b=2, c=2

a, b, c = 1, 2, 6 #元组的解包
print(f"a={a}, b={b}, c={c}")
#a=1, b=2, c=6

函数 Functions

A function is a procedure (a sequence of statements) stored under a name that can be used repeatedly by calling the name.

• 函数是一个名字，代表一串代码序列（流程、过程）
• 函数由两个部分组成：header 和 body
  • header 用于定义函数接口（函数 名称 与 参数）
  • body 包含函数所需要执行的操作

header

header 用于定义函数的名称和参数

• 当函数被调用时，参数将会作为变量被提供给函数的 body 部分
• 可以提供多个参数（用逗号 , 分隔），也可以不提供参数（0 个）
• header 以冒号（:）结尾，代表后面会跟着 body 部分

函数的 header 的写法：

def functionName(parameters):
    pass # 函数的 body 部分，这里使用 pass 代替

body

body 包含函数执行的语句（statement）

• 语句需要缩进（由 Code Style Guide 决定）
• 当语句不再缩进，函数部分结束
• 一般会使用 return 语句，来让函数返回其结果，但不是必须的。（类似于用一个 = 来对多个变量赋值，函数的返回结果也可以不止一个，用逗号分隔）

下面我们用一个例子来解释函数的细节

def double(x):
    print("我在一个名叫 “double” 函数里！")
    return 2 * x

• 我们使用函数名来调用函数
• 函数名后紧跟一对括号
• 括号中是我们设定的参数的值，一个不多，一个不少（这很重要）
• 函数会返回设定的 return 语句的值（调用示例函数 double() 会返回一个值（2 * x））

print(double(2)) 
#输出：我在一个名叫 “double” 函数里！
#      4

print(double(1) + 3) 
#输出：我在一个名叫 “double” 函数里！
#      5

函数可以有任意多个参数，也可以一个都没有

# 三个参数
def f(x, y, z):
    return x + y + z

print(f(1, 3, 2)) # 返回 6

# 无参数
def g():
    return 42

print(g()) # 返回 42

可是如果参数数目没有匹配的话就会报错

多返回值

def Multi_Return_Values():
    return 9, 2, 8
a, b, c = Multi_Return_Values()
print(f"a={a}, b={b}, c={c}")
#a=9, b=2, c=8

语句与表达式 Statements and Expressions

An expression is a data value or an operation that evaluates to a value.

对于表达式

• 它本身是值
• 它的计算结果是值

Statements, by contrast, do not evaluate to a value, and we can't print them. Usually they perform some action, though.

对于语句

• 它不是值
• 它不能打印
• 但它能执行一些操作

表达式的一些例子

内置函数 Builtin Functions

就是 Python 自己带的函数啦

类型转换

print(bool(0))   # 转换为布尔类型（True or False），False

print(float(42)) # 转换为浮点数 ， 42.0

print(int(2.8))  # 转换为一个整数（舍弃小数点），2

一些基本数学函数

但是它们不在 math 库中

print(abs(-5))   # 绝对值， 5
5
print(max(2,3))  # 返回最大值， 3
3
print(min(2,3))  # 返回最小值， 2
2
print(pow(2,10))  # 次方运算，等价于 2**10， 1024
1024
print(round(2.354, 2)) # 按照指定的位数对数值进行四舍五入（并不完全是四舍五入，二进制精度丢失）
2.35

变量作用域 Variable Scope

• 每个变量都有属于自己的作用范围
• 超出作用范围后，变量不可见

我们设定一个函数 f(x)， 它的内部有 x 和 y 两个变量

记得一定要重启 Jupyter Kernel！

def f(x):
    print("x:", x)
    y = 5
    print("y:", y)
    return x + y
print(f(4))
#输出：x: 4
#      y: 5
#      9

print(x) # crash!

 函数内的变量具有局部作用域，它只存在于函数内部，与其他函数中的同名变量无关

复杂代码可使用改网站看过程：

def f(x):
    print("In f, x =", x)
    x += 5
    return x

def g(x):
    y = f(x*2)
    print("In g, x =", x)
    z = f(x*3)
    print("In g, x =", x)
    return y + z

print(g(2))
#输出：In f, x = 4
#      In g, x = 2
#      In f, x = 6
#      In g, x = 2
#      20

def f(x):
    print("In f, x =", x)
    x += 7
    return round(x / 3)

def g(x):
    x *= 10
    return 2 * f(x)

def h(x):
    x += 3
    return f(x+4) + g(x)

print(h(f(1)))

#输出：In f, x = 1
#     In f, x = 10
#     In f, x = 60
#     50

在函数外部定义变量时，变量具有全局作用域，在任何地方都可以使用

我们应该尽量避免使用全局变量，但是在非常少的一些场合你会需要用到它

g = 100

def f(x):
    return x + g

print(f(5)) # 105
print(f(6)) # 106
print(g)    # 100

g = 100

def f(x):
    # 如果我们想要修改 g 的值，我们必须声明它是全局变量
    # 否则 Python 会假设它是局部变量
    global g
    g += 1
    return x + g

print(f(5)) # 106
print(f(6)) # 108
print(g)    # 102

返回语句 Return Statements

def isPositive(x):
    return (x > 0)

print(isPositive(5))  # True

print(isPositive(-5)) # False

print(isPositive(0))  # False

一旦返回，函数立即结束！

def isPositive(x):
    print("Hello!")   # 会运行
    return (x > 0)
    print("Goodbye!") # 不会运行

print(isPositive(5))  # 输出 “Hello!” 然后返回 True

没有返回语句的时候，函数会返回 None

def f(x):
    x + 42

print(f(5)) # None

def f(x):
    result = x + 42

print(f(5)) # None

Print versus Return

print() 和 return 是初学者比较容易出现的错误

def cubed(x):
    print(x**3)  # 这里的操作不太合适

cubed(2)  # 但是似乎看起来也正常运行了
#输出：8

print(cubed(3))  # 应该也能有效（但是返回 None，太怪了）
#输出：27
#      None

print(2*cubed(4)) # Error!

正确写法：

def cubed(x):
    return (x**3) # 这样做更好

cubed(2)  #似乎输出被忽略了，为什么？

print(cubed(3))  # 有效了！
#输出：27

print(2*cubed(4))  # 也是有效的！
#输出：128

函数组合 Function Composition

对于嵌套的函数而言，应该最先运行最内层的函数

def f(w):
    return 10*w

def g(x, y):
    return f(3*x) + y  #在我们返回它之前，我们必须先执行 f(3*x)

def h(z):
    return f(g(z, f(z+1)))  # 最内部的 f(z+1) 必须先执行

print(h(1)) # 你一定得“亲眼看看”

Helper Functions

编写函数是用来解决问题的

我们还可以编写函数来存储那些经常被用到的一系列操作

这种函数就叫做 Helper Function

#求个位数最大值
def onesDigit(n):
    return n%10

def largerOnesDigit(x, y):
    return max(onesDigit(x), onesDigit(y))

print(largerOnesDigit(134, 672)) # 4
print(largerOnesDigit(132, 674)) # 依然是 4

Don’t be the person who “never quite understood” something like recursion.

                                                                                —— Teach Yourself Computer Science

补充资料：

• 递归&分治
• Teach Yourself Computer Science

总结

• 变量只是个标签，物理设备上有啥才是重点
• 函数定义：def、header、body、缩进、return
• 函数是有作用域的，类似双层玻璃，里面可以看见外面，外面不能看见里面
• Helper Function 有时候会很有用
• 一定要亲眼看你的代码是怎么跑起来的