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程序结构化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，易于码效率理解和维护例如，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调用函数，便于管理和调试函数的定义函数名1函数的标识符，方便调用参数列表2函数接收的输入值函数体3函数执行的具体代码返回值4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执行函数1调用函数后，程序会跳转到函数定义处执行函数代码参数传递2将实际参数传递给函数形参，供函数内部使用返回结果3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参数的作用函数参数是指在函数调用时传递参数可以使函数更加灵活，能够给函数的值，用于函数内部进行处理不同的输入数据，提高代码操作的可复用性参数的类型参数传递机制函数参数可以是各种类型，例如参数传递机制可以是值传递或引整数、浮点数、字符串、列表等用传递，根据编程语言的不同而有所区别函数返回值函数返回值返回值类型返回值的使用函数返回值是函数执行完毕后返回给调用者函数返回值的类型可以是任何类型，例如整调用者可以使用`return`语句获取函数返的值数、字符串、列表、字典等回值，并将其存储在变量中函数的好处代码重用代码组织

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22.函数可以重复使用，提高代码效率将代码模块化，使代码更易于理解和维护代码可读性代码可测试性

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44.函数可以使代码更易于阅读和理解函数可以独立测试，提高代码质量变量的概念存储数据命名标识12变量是用来存储数据的容器，每个变量都有一个唯一的名称类似于一个盒子，方便程序员访问和操作可修改类型指定34变量中的数据是可以更改的，变量通常需要指定数据类型，可以根据需要进行赋值和修改例如整数、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定义变量1首先，需要声明一个变量，为其分配内存空间使用赋值运算符2使用等号=将值赋予变量数据类型匹配3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函数的边界命名空间限制变量的作用域是指在代码中可以访问该变量函数内部定义的变量只在该函数内部可见，不同作用域的变量可以具有相同的名称，因的范围它决定了变量在哪些代码块中可见称为局部变量函数外部定义的变量在整个为它们属于不同的命名空间，不会发生冲突，以及哪些代码块可以修改它程序中可见，称为全局变量局部变量和全局变量局部变量全局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部变量会自动销毁访问，即使在函数内部命名冲突生命周期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部变量个程序执行期间变量的生命周期变量创建变量使用变量销毁变量定义时，在内存中分配空间变量在程序运行过程中被访问、修改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从创建开始变量的值可以被读取或更改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特点递归函数是指在函数体内部调用递归函数需要设置一个结束条件自身，实现循环的效果，可用于，避免无限递归，导致程序崩溃解决一些复杂的问题，造成死循环优势劣势递归函数代码简洁，易于理解，递归函数可能存在性能问题，递可用于解决一些难以用循环实现归层级过深会导致栈溢出，效率的问题，例如阶乘计算和斐波那较低契数列匿名函数定义语法匿名函数没有名称定义时直接使用函数表达式lambda参数:表达式用关键字lambda定义参数可以是多个，用逗号隔开简化代码，提高代码可读性表达式可以是任何有效的Python表达式闭包内部函数作用域链数据封存闭包是指函数能够访问其词法作用域中定义闭包形成一个作用域链，内部函数可以访问闭包可以用于将数据封装在函数中，使其不的变量外部函数的变量，即使外部函数已经执行完受外部环境的影响，保护数据安全毕高阶函数函数作为参数函数作为返回值12高阶函数可以接受其他函数作高阶函数可以返回一个新的函为参数，扩展函数的功能数，实现代码复用和定制化代码简洁函数式编程34高阶函数简化代码结构，提升高阶函数是函数式编程的核心代码可读性和可维护性概念，支持代码的抽象和组合函数的分类内置函数用户自定义函数Python内置了许多函数，例如print，用户可以根据自己的需求定义函数，实现特定len，type等，它们可以帮助你执行常见操功能，使代码更模块化，可重复使用作，并提高代码的可读性和效率类方法模块函数类方法是与特定类相关联的函数，通过类名调模块包含函数，可以实现更复杂的功能，提高用，可以访问类属性和方法代码组织和管理的效率函数的异常处理错误检测异常处理恢复执行在函数执行期间，可能会发生意外错误或异异常处理机制允许程序捕获并处理这些错误处理异常后，程序可以恢复执行，或执行备常情况，防止程序崩溃用操作函数的重载相同名称参数列表

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22.函数重载是指在同一个作用域参数列表的不同可以是参数类内，允许存在多个同名函数，型不同，参数个数不同，或者但它们的参数列表必须不同参数顺序不同编译器识别

33.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多态子类可以重新定义父类中已有的函数这函数重写是实现多态性的重要机制之一称为函数重写子类函数的返回值类型、参数列表和函数通过重写父类函数，子类可以根据自己的名必须与父类函数相同需要实现不同的功能函数的继承概念实现函数的继承是指子函数可以从父函数继承可以通过原型链或类继函数中继承属性和方法，从而减承等方式实现，这取决于编程语少代码重复和提高代码可读性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优势多态性是指同一个操作作用于不提高代码的可读性和可维护性，同的对象，可以产生不同的结果降低代码复杂度，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云计算量子计算函数将更加智能化，能够自动学习和优化云函数将成为主流，提供更灵活、高效的函量子函数将出现，利用量子特性提升函数性数服务能本课程总结与展望本课程介绍了函数和变量的基本概念和使用学习了函数的定义、调用、参数、返回值等了解了变量的定义、命名规则、赋值和作用域等概念未来，函数和变量将继续在编程领域发挥着至关重要的作用随着人工智能、大数据等技术的不断发展，函数和变量将变得更加复杂和灵活，为开发者提供更强大的编程工具。