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一些高级函数的用法

时间：2024-07-21 18:56:32浏览次数：11  
标签：闭包 return 函数 高级 用法 装饰 def 变量

目录

一，递归函数

二，匿名函数

1.匿名函数的定义

2.匿名函数的特点和用法

三，闭包以及闭包的使用

1.何为闭包

2.闭包的使用

1.保持状态：

2.回调函数：

3.私有变量：

4.注意事项

四，特殊变量global和nonlocal的使用

1.global关键字

2.nonlocal关键字

总结

五，装饰器

1.何为装饰器

2.装饰器如何定义

1.定义装饰器的基本步骤：

2.装饰器的基本形式：

3.装饰器的基础用法

创建一个简单的装饰器

步骤：

实现装饰器：

解释：

输出结果：

一，递归函数

递归函数是一种在函数内部调用自身的编程技巧。递归函数通常用于解决可以被分解为相同问题的子问题的情况，每次递归函数调用都会将问题规模缩小，直到达到基本情况（递归终止条件）。

递归函数的基本结构如下：

  1. 定义递归函数：函数内部包含对自身的调用。
  2. 设置递归终止条件：当满足某个条件时，停止调用递归函数，并返回结果。
  3. 分解问题：将原问题分解为更小的子问题，并通过递归函数解决。
  4. 组合结果：将子问题的解合并为原问题的解

例如，下面是一个计算阶乘的递归函数的示例：

def get_multi(v):
    if v == 1:
        return 1
    # 递归出口
    else:
        return v * get_multi(v - 1)
    

get_multi(5)

在这个例子中，递归函数get_multi计算了一个数的阶乘。它的终止条件是v等于1时，返回结果1。否则，它会调用自身，传入v-1作为参数，并将结果与v相乘返回。

需要注意的是，递归函数需要正确地设置终止条件，否则会导致无限递归，最终引发栈溢出错误。另外，递归函数的效率可能较低，因为它们通常会涉及多次函数调用和重复计算。可以使用递归函数解决问题，但在一些情况下，迭代和循环可能更为高效。

二，匿名函数

1.匿名函数的定义

匿名函数，也称为 lambda 函数，是一种在许多编程语言中支持的特殊类型的函数。它们通常用于需要一个简单函数作为参数的情况，或者在需要一个函数，但又不希望为其定义一个完整的命名函数时使用。

在Python中，lambda 函数的基本语法是：

lambda arguments: expression

其中：

  • lambda 是关键字，表示这是一个 lambda 函数。
  • arguments 是函数的参数，可以是任意数量的参数，但只能有一个表达式。
  • expression 是返回值表达式，表示 lambda 函数要执行的操作。

例如，定义一个简单的 lambda 函数来计算两个数的和：

add = lambda x, y: x + y
print(add(3, 5))  # 输出 8

2.匿名函数的特点和用法

lambda 函数的特点和用法包括：

  • 匿名性：lambda 函数是匿名的，即它们不需要通过 def 关键字命名。
  • 简洁性：lambda 函数通常用于简单的操作，以提高代码的可读性和简洁性。
  • 一次性使用：lambda 函数通常用于一些函数式编程的场景，例如传递给高阶函数（如 map、filter、reduce 等）作为参数。

然而，需要注意的是：

  • lambda 函数虽然方便，但不适合复杂逻辑的函数。
  • lambda 函数的使用应谨慎，因为它们可能会降低代码的可读性，特别是对于非常复杂的表达式或算法。

总结来说，lambda 函数是一种轻量级的、简洁的函数定义方式，适合于一些简单的、非重复使用的函数需求。

三，闭包以及闭包的使用

1.何为闭包

闭包是一种特殊的函数，它可以捕获其外层函数中的变量，并将其保存在内部。这意味着即使外层函数已经执行完毕，闭包仍然可以访问和操作这些变量。

闭包有两个主要特点：

  1. 它可以访问和操作外层函数中的变量，即使这些变量在外层函数执行完毕后仍然存在。
  2. 闭包可以在其他地方被调用和使用，而不仅限于外层函数内部。

闭包常用于以下情况：

  1. 在函数内部定义一个函数，并将其返回，以便在外层函数执行完毕后仍可以访问和使用外层函数中的变量。
  2. 在异步编程中，用于保存异步回调函数中所需的变量状态，以便在回调函数执行时仍然可以访问这些变量。

2.闭包的使用

1.保持状态：

闭包可以用来保持函数的状态，而无需将变量放在全局作用域中。这对于需要记住某些状态的函数特别有用，例如计数器函数或者缓存函数。

def counter():
    count = 0
    def increment():
        nonlocal count
        count += 1
        return count
    return increment

c = counter()
print(c())  # 输出 1
print(c())  # 输出 2

2.回调函数：

闭包常用于创建回调函数，可以捕获并操作创建它们时的上下文，如事件处理程序或异步操作中的回调函数。

def make_multiplier(x):
    def multiplier(n):
        return x * n
    return multiplier

times_3 = make_multiplier(3)
print(times_3(5))  # 输出 15

3.私有变量：

闭包可以创建类似于私有变量的效果，通过在外部函数中定义变量并在内部函数中引用它们，可以隐藏变量并防止直接访问。

def make_counter():
    count = 0
    def counter():
        nonlocal count
        count += 1
        return count
    return counter

c1 = make_counter()
print(c1())  # 输出 1
print(c1())  # 输出 2

c2 = make_counter()
print(c2())  # 输出 1 (每个闭包实例都有自己的作用域和状态)

4.注意事项

  • 内存管理：使用闭包时需要注意内存管理，因为闭包函数保留了对外部作用域变量的引用，可能导致内存泄漏或不必要的资源占用问题。

  • 可读性：尽管闭包非常强大，但过度使用闭包可能会使代码变得难以理解和维护。在选择使用闭包时，要权衡其带来的简洁性和代码可读性之间的平衡。

闭包是函数式编程中的重要概念，能够提供灵活性和可重用性，但在实际应用中需谨慎使用，避免引发意外的副作用和性能问题。

四，特殊变量global和nonlocal的使用

1.global关键字

global 关键字用于在函数内部声明一个变量是全局变量，即使在函数内部给变量赋值时也能影响到全局变量的值。通常情况下，函数内部的变量赋值会创建一个新的局部变量，不会影响到外部的同名全局变量。但是使用 global 关键字可以显式地告诉 Python 解释器，该变量是全局变量，需要在外部作用域中找到并修改它。

例如：

x = 0

def increment_global():
    global x
    x += 1

increment_global()
print(x)  # 输出 1

 在这个例子中，global x 声明了 x 是全局变量，而不是在 increment_global 函数内部创建一个新的局部变量 x。

2.nonlocal关键字

nonlocal 关键字用于在函数内部声明一个变量来自于外部嵌套函数的作用域，而不是局部变量或全局变量。它主要用于闭包的情况，当一个函数内部定义了另一个函数，并且内部函数引用了外部函数的局部变量时，可以使用 nonlocal 来标识该变量来自于外部函数的作用域。

例如：

def outer():
    y = 0
    
    def inner():
        nonlocal y
        y += 1
        return y
    
    return inner

func = outer()
print(func())  # 输出 1
print(func())  # 输出 2

在这个例子中，nonlocal y 声明了 y 变量来自于外部函数 outer 的作用域，而不是在 inner 函数内部创建一个新的 y 变量。

总结

  • global 用于声明变量在整个程序中都可见，即全局变量。
  • nonlocal 用于声明变量在封闭的嵌套函数作用域中可见，而不是局部变量或全局变量。

使用这两个关键字时要注意避免过度使用，因为它们可能会导致代码可读性和维护性降低，尤其是在复杂的嵌套函数结构中。

五，装饰器

1.何为装饰器

装饰器（Decorator）是Python语言中一种强大而灵活的特性，它允许在不改变代码结构的情况下，动态地修改函数或类的行为。装饰器本质上是一个函数，它接收一个函数或类作为输入，并返回一个新的函数或类。通过装饰器，我们可以在不修改原始对象（函数或类）的情况下，添加额外的功能、修改原有的行为或者进行包装。

2.装饰器如何定义

1.定义装饰器的基本步骤：

  1. 创建装饰器函数：装饰器本质上是一个函数，它接收一个函数作为参数，并返回一个新的函数或修改原来的函数，以实现额外的功能。

  2. 修改函数的行为：在装饰器函数内部，通常会定义一个内部函数，该内部函数执行额外的功能，然后调用原始函数。

  3. 应用装饰器：使用 @ 符号将装饰器应用于目标函数或类。

2.装饰器的基本形式：

def decorator_function(original_function):
    def wrapper_function(*args, **kwargs):
        # 在调用原始函数之前可以添加额外功能
        print(f"执行装饰器添加的额外功能，比如日志记录。")
        return original_function(*args, **kwargs)
    return wrapper_function

# 应用装饰器的语法
@decorator_function
def display():
    print("显示函数被调用。")

# 调用经过装饰的函数
display()

在这个例子中，decorator_function 是一个装饰器函数，它接收 display 函数作为参数，然后返回一个内部函数 wrapper_function。在 wrapper_function 中，我们可以执行一些额外的功能，然后调用 original_function，即 display 函数本身。

3.装饰器的基础用法

创建一个简单的装饰器

假设我们有一个简单的函数 say_hello()，输出一句问候语： 

def say_hello():
    return 'Hello, World!'

现在，我们希望在每次调用 say_hello() 之前打印出函数名和调用信息。我们可以通过装饰器来实现这个需求。

步骤：

  1. 定义装饰器函数：创建一个装饰器函数，接受一个函数作为参数，并返回一个新的函数（通常是一个包装函数）。

  2. 包装函数：在装饰器函数内部定义一个包装函数，包装函数负责添加额外的行为，然后调用原始函数。

  3. 应用装饰器：使用 @ 符号将装饰器应用到目标函数上。

实现装饰器：
def my_decorator(func):
    def wrapper():
        print(f'Calling function: {func.__name__}')
        return func()
    return wrapper

# 应用装饰器
@my_decorator
def say_hello():
    return 'Hello, World!'

# 调用装饰后的函数
print(say_hello())
解释：
  • my_decorator(func) 是装饰器函数，它接受一个函数 func 作为参数。
  • 在 my_decorator 内部，定义了一个名为 wrapper() 的包装函数。
  • wrapper() 函数负责打印调用信息，然后调用原始的 func() 函数。
  • 使用 @my_decorator 将装饰器应用到 say_hello() 函数上。
  • 当调用 say_hello() 时，实际上调用的是被装饰后的 wrapper() 函数，从而实现了额外的行为。
输出结果：
Calling function: say_hello
Hello, World!

通过这个简单的例子，你可以看到装饰器的基本作用：在不修改原函数代码的情况下，添加额外的功能或行为。在实际开发中，装饰器常用于日志记录、性能测试、权限验证等场景，使得代码更加清晰和易于维护。

标签：闭包,return,函数,高级,用法,装饰,def,变量
From： https://blog.csdn.net/2401_86120670/article/details/140559964

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