函数与变量课件

函数与变量函数与变量是编程语言中最重要的概念之一。它们是构建程序的基本要素。什么是函数代码块函数就像代码的容器，将一组指令打包在一起，方便重复使用。执行任务函数是完成特定任务的代码片段，可以独立执行，也可能需要输入数据进行操作。逻辑组织函数可以将复杂的程序分解成一个个独立的模块，提高代码的可读性和可维护性。函数的使用场景代码复用函数可以封装可重复使用的代码块，避免代码重复编写，提高代码效率。例如，计算圆周长的代码可以封装成一个函数，方便在不同地方调用。程序结构化函数将程序分解成多个独立的功能模块，使程序结构清晰，易于理解和维护。例如，将一个复杂的任务分成多个子任务，每个子任务对应一个函数，便于管理和调试。函数的定义1函数名函数的标识符，方便调用。2参数列表函数接收的输入值。3函数体函数执行的具体代码。4返回值函数执行完毕后返回的结果。函数定义是将一段代码封装成一个独立的模块，并赋予其特定的功能。通过函数定义，我们可以更好地组织代码结构，提高代码复用性，减少重复代码的编写。函数的调用1执行函数调用函数后，程序会跳转到函数定义处执行函数代码。2参数传递将实际参数传递给函数形参，供函数内部使用。3返回结果函数执行完毕后，可能会返回一个结果值。调用函数时，程序会跳转到函数定义处，并执行函数代码。在调用过程中，需要将实际参数传递给函数形参，供函数内部使用。函数执行完毕后，可能会返回一个结果值，该值可以被调用方使用。函数参数函数参数的概念函数参数是指在函数调用时传递给函数的值，用于函数内部进行操作。参数的作用参数可以使函数更加灵活，能够处理不同的输入数据，提高代码的可复用性。参数的类型函数参数可以是各种类型，例如整数、浮点数、字符串、列表等。参数传递机制参数传递机制可以是值传递或引用传递，根据编程语言的不同而有所区别。函数返回值函数返回值函数返回值是函数执行完毕后返回给调用者的值。返回值类型函数返回值的类型可以是任何类型，例如整数、字符串、列表、字典等。返回值的使用调用者可以使用`return`语句获取函数返回值，并将其存储在变量中。函数的好处11.代码重用函数可以重复使用，提高代码效率。22.代码组织将代码模块化，使代码更易于理解和维护。33.代码可读性函数可以使代码更易于阅读和理解。44.代码可测试性函数可以独立测试，提高代码质量。变量的概念1存储数据变量是用来存储数据的容器，类似于一个盒子。2命名标识每个变量都有一个唯一的名称，方便程序员访问和操作。3可修改变量中的数据是可以更改的，可以根据需要进行赋值和修改。4类型指定变量通常需要指定数据类型，例如整数、字符串、浮点数等。变量的定义变量名变量名用于标识变量，方便程序访问和操作。数据类型数据类型决定变量可以存储哪种数据，例如数字、文本、布尔值等。赋值赋值操作将数据存储到变量中，以便后续使用。变量的命名规则字母开头变量名必须以字母或下划线开头，不能以数字开头。字母数字下划线变量名只能包含字母、数字和下划线，不能包含其他特殊字符。区分大小写变量名区分大小写，例如，"age"和"Age"是两个不同的变量。变量的赋值1定义变量首先，需要声明一个变量，为其分配内存空间。2使用赋值运算符使用等号(=)将值赋予变量。3数据类型匹配赋值的值必须与变量的类型匹配，确保数据的正确存储。变量的作用域代码块范围变量的作用域是指在代码中可以访问该变量的范围。它决定了变量在哪些代码块中可见，以及哪些代码块可以修改它。函数的边界函数内部定义的变量只在该函数内部可见，称为局部变量。函数外部定义的变量在整个程序中可见，称为全局变量。命名空间限制不同作用域的变量可以具有相同的名称，因为它们属于不同的命名空间，不会发生冲突。局部变量和全局变量局部变量仅在函数内部定义，作用范围仅限于该函数。当函数执行完毕，局部变量会自动销毁。全局变量在函数外部定义，作用范围是整个程序。全局变量可以在任何地方访问，即使在函数内部。命名冲突如果局部变量和全局变量具有相同的名称，在函数内部使用的是局部变量。生命周期局部变量的生命周期是函数执行期间，而全局变量的生命周期是整个程序执行期间。变量的生命周期变量创建变量定义时，在内存中分配空间。变量的生命周期从创建开始。变量使用变量在程序运行过程中被访问、修改。变量的值可以被读取或更改。变量销毁变量超出作用域或程序结束时，内存空间被释放。变量的生命周期结束，不再可用。变量的内存分配堆栈内存程序运行时，变量在堆栈内存中分配空间，在函数执行完毕后自动释放。堆内存堆内存用于动态分配内存，可以手动分配和释放内存空间，通常用于存放复杂数据结构。指针变量指针变量存储的是内存地址，可以指向堆内存中的数据，方便访问和修改数据。函数调用过程中的变量传递值传递将实参的值复制一份传递给形参，函数内部对形参的修改不会影响实参。这是最常用的传递方式，因为可以保证函数内部的操作不会改变外部的变量。引用传递将实参的地址传递给形参，函数内部对形参的修改会直接影响实参。引用传递可以提高效率，但需要注意修改变量时的副作用。地址传递将实参的内存地址传递给形参，函数内部可以直接操作实参。地址传递可以实现更灵活的操作，但也需要谨慎处理，避免对数据造成意外修改。递归函数定义递归函数是指在函数体内部调用自身，实现循环的效果，可用于解决一些复杂的问题。特点递归函数需要设置一个结束条件，避免无限递归，导致程序崩溃，造成死循环。优势递归函数代码简洁，易于理解，可用于解决一些难以用循环实现的问题，例如阶乘计算和斐波那契数列。劣势递归函数可能存在性能问题，递归层级过深会导致栈溢出，效率较低。匿名函数定义匿名函数没有名称。定义时直接使用函数表达式。用关键字lambda定义。简化代码，提高代码可读性。语法lambda参数:表达式参数可以是多个，用逗号隔开。表达式可以是任何有效的Python表达式。闭包内部函数闭包是指函数能够访问其词法作用域中定义的变量。作用域链闭包形成一个作用域链，内部函数可以访问外部函数的变量，即使外部函数已经执行完毕。数据封存闭包可以用于将数据封装在函数中，使其不受外部环境的影响，保护数据安全。高阶函数1函数作为参数高阶函数可以接受其他函数作为参数，扩展函数的功能。2函数作为返回值高阶函数可以返回一个新的函数，实现代码复用和定制化。3代码简洁高阶函数简化代码结构，提升代码可读性和可维护性。4函数式编程高阶函数是函数式编程的核心概念，支持代码的抽象和组合。函数的分类内置函数Python内置了许多函数，例如print()，len()，type()等，它们可以帮助你执行常见操作，并提高代码的可读性和效率。用户自定义函数用户可以根据自己的需求定义函数，实现特定功能，使代码更模块化，可重复使用。类方法类方法是与特定类相关联的函数，通过类名调用，可以访问类属性和方法。模块函数模块包含函数，可以实现更复杂的功能，提高代码组织和管理的效率。函数的异常处理错误检测在函数执行期间，可能会发生意外错误或异常情况。异常处理异常处理机制允许程序捕获并处理这些错误，防止程序崩溃。恢复执行处理异常后，程序可以恢复执行，或执行备用操作。函数的重载11.相同名称函数重载是指在同一个作用域内，允许存在多个同名函数，但它们的参数列表必须不同。22.参数列表参数列表的不同可以是参数类型不同，参数个数不同，或者参数顺序不同。33.编译器识别编译器根据函数调用时的参数类型和个数来确定调用哪个函数。函数的重写重新定义子类可以重新定义父类中已有的函数。这称为函数重写。子类函数的返回值类型、参数列表和函数名必须与父类函数相同。多态函数重写是实现多态性的重要机制之一。通过重写父类函数，子类可以根据自己的需要实现不同的功能。函数的继承概念函数的继承是指子函数可以从父函数中继承属性和方法，从而减少代码重复和提高代码可读性。实现函数继承可以通过原型链或类继承等方式实现，这取决于编程语言的特性。优势函数继承可以提高代码重用率和可维护性，使代码更简洁易懂。函数的多态多态性定义多态性是指同一个操作作用于不同的对象，可以产生不同的结果。多态性优势提高代码的可读性和可维护性，降低代码复杂度，增强代码的灵活性。多态性应用场景在面向对象编程中，多态性是实现代码复用和灵活性的关键机制。函数的应用实例函数在各种编程任务中无处不在，例如处理用户输入、执行计算、管理数据等等。它们使代码更模块化、可重用和易于维护。例如，在网页开发中，函数用于处理用户交互、更新页面内容、发送网络请求等，提高了代码的可读性和可维护性，也便于开发者将代码拆分成独立的部分进行开发和调试。未来函数的发展趋势机器学习函数将更加智能化，能够自动学习和优化。云计算云函