3.1 懶人炒菜機

3.1.1 函數是什么

• 集合的對應關系
• 數據轉換的魔法盒子
• 語句的封裝。輸入數據被稱為參數，參數能影響函數的行為。

3.1.2 定義函數

def 函數名(參數):
????<執行>
????return [表達式]

• 用關鍵詞def開頭。
• 參數可以有多個，也可以完全沒有，但括號也要保留。
• 函數定義中的參數是一個形式代表來指代輸入數據，并非真正數據，所以又稱為形參。
• 當函數被調用時，Python將執行從屬于函數的語句，直到從屬語句結束。
• 關鍵字return用于說明函數的返回值，即函數的輸出數據。還起到了中止函數和制定返回值的功能。
• 函數執行到return時就會結束，不管它后面是否還有其他函數定義語句。
• return后面沒有返回值時，則函數將返回None。None是Python中的空數據，用來表示什么都沒有。
• 關鍵字return返回多個值時等價于返回一個有多個數據的元組。

3.1.3 調用函數

• 直接使用函數名，在括號里加入具體的參數。此時的參數是一個實際的數據。所以，在函數調用時出現的參數稱為實參。
• 如果一個函數有其他返回值，那么我們可以獲得這個返回值
• Python通過參數出現的先后位置來對應形參。
• 參數可以是程序中已經存在的變量。

3.2 參數傳遞

3.2.1 基本傳參

參數傳遞：把數據用參數的形式輸入到函數。

位置傳參：若有多個參數，那么在調用函數時，Python會根據位置來確認數據對應哪個參數。

關鍵字傳參：在定義函數時，我們給了形參一個符號標記，即參數名。根據參數名來讓數據與符號對應上。

混合使用：一部分的參數傳遞根據位置，另一部分根據參數名。在所有的位置參數都要出現在關鍵字參數之前。

形參默認值：調用時若不提供這些形參的具體數據，那么它們將采用定義時的默認值。

3.2.2 包裹傳參

包裹傳參：在不知道參數的個數時使用。

包裹位置傳參：在調用函數時，所有的數據都根據先后順序，收集到一個元組。 在函數內部，我們可以通過元組來讀取傳入的數據。定義函數時在元組名前加*號。

包裹關鍵字傳參：與包裹位置傳參相似，但數據容器為字典。每個關鍵字形式的參數調用，都會成為字典的一個元素。參數名成為元素的鍵，而數據成為元素的值。定義函數時在字典名前加**。

混合使用：

• 包裹位置傳參和包裹關鍵字傳參混合使用：定義函數時先寫*元組名再寫 **字典名。
• 包裹傳參和基本傳參混合使用： 先后順序 位置→關鍵字→包裹位置→包裹關鍵字

3.2.3 解包裹

解包裹：把一個數據容器傳遞給函數，再自動地分解為各個參數。

• 在序列名前加*號。
• 在詞典前加**號，每個鍵值對作為一個關鍵字傳遞給函數。
• 混合使用原則：位置→關鍵字→位置解包裹→關鍵字解包裹。

3.3 遞歸

3.3.1 高斯求和與數學歸納法

高斯求和公式：1+2+3+4+……+ n = (n+1)n /2

遞歸：在一個函數定義中，調用了這個函數自身。

• 關鍵是說明緊鄰的兩個步驟之間的銜接條件。
• 要求程序有一個能夠達到的終止條件防止死循環。

數學歸納法：
證明某個命題對于自然數n成立：
1.證明命題對于n = 1成立。
2.假設命題對于n成立，n為任意自然數，則證明在此假設下，命題對于 n+1成立。
命題得證。

3.3.2 函數棧

數據結構：計算機存儲數據的組織方式。

棧：數據結構的一種，可以有序地存儲數據。后進后出。

幀：棧的元素。

彈出 pop：取出棧頂元素。

推入 push：將一個新的元素存入棧頂。

程序運行：先增長棧后消滅棧。每次函數調用，都伴隨著一個幀入棧。如果函數內部還有函數調用，那么又會多一個幀入棧。當函數返回時，相應的幀會出棧。等到程序的最后，棧清空，程序就完成了。

3.3.3 變量的作用域

• Python尋找變量的范圍不止是當前幀。它還會尋找函數外部，也就是Python的主程序中定義了的變量。
• 當主程序中已經有了一個變量，函數調用內部可以通過賦值的方式再創建了一個同名變量。函數會優先使用自己函數幀中的那個變量。且函數內部使用的是自己內部的那一份，所以函數內部對變量的操作不會影響到外部同名變量。
• 在函數調用時，會把數據賦值給變量。等到函數返回時，這些參數相關的變量會被清空。
• 對于數據容器來說，函數內部的更改會影響到外部。

3.4 引入那把寶劍

3.4.1 引入模塊

模塊：是一個 Python 文件，以 .py 結尾，包含了 Python 對象定義和Python語句。能定義函數，類和變量，模塊里也能包含可執行的代碼。是比函數更高一層的封裝模式。

引入 import：引入模塊，調用其他文件中的函數或數據。

3.4.2 搜索路徑

庫：具有相關功能模塊的集合。

• 標準庫：Python官方提供的庫。
• 第三方庫：由其他的第三方機構發布提供的庫。

尋找庫的路徑：

• 當前文件夾。
• 標準庫的安裝路徑。
• 操作系統環境變量PYTHONPATH所包含的路徑。可以修改PYTHONPATH這個環境變量，當PYTHONPATH包含模塊所在的路徑時，Python便可以找到那個模塊。

3.5 異常處理

3.5.1 惱人的bug

bug：程序缺陷，會引發錯誤或者意想不到的后果。

運行時錯誤：只有在運行時編譯器才會發現的錯誤。。由于Python是動態語言，許多操作必須在運行時才會執行，因此，Python要比靜態語言更容易產生運行時錯誤。

語義錯誤：編譯器認為你的程序沒有問題，可以正常運行。但當檢查程序時，卻發現程序并非你想做的。

3.5.2 Debug

debug：修改程序缺陷的過程。

• 在程序內部插入簡單的print()函數，就可以查看變量的狀態以及運行進度。
• 將某個指令替換成其他形式，看看程序結果有何變化，從而驗證自己的假設。

3.5.3 異常處理

異常處理：

• 讓程序中止前進行更多的操作，比如提供更多的關于錯誤的信息。
• 是讓程序在犯錯后依然能運行下去。

try:
????..．
except exception1:
????..．
except exception2:
????...
else:
????..．
finally:
????...

• 如果try中有異常發生時，將執行異常的歸屬，執行except。異常層層比較， 看是否是exception1、exception2……直到找到其歸屬，執行相應的except中的 語句。如果try中沒有異常，那么except部分將跳過，執行else中的語句。
• finally是無論是否有異常，最后都要做的一些事情。
• 如果except后面沒有任何參數，那么表示所有的exception都交給這段程序處理。
• 如果無法將異常交給合適的對象，那么異常將繼續向上層拋出，直到被捕捉或者造成主程序報錯

raise：在程序中主動拋出異常。

代碼地址：https://gitee.com/sibyltui/learn_programming_from_python