文章目录
一、函数基本语法
二、高阶函数
三、装饰器
四、包和模块
五、面向对象
Python 函数是组织好的、可重复使用的、用来实现单一或相关联功能的代码块。它们提高了代码的可读性和可维护性，使得代码更加模块化。
一、函数基本语法
1.1 函数概述
在一个完整的项目中，某些功能可能会被反复使用，如果将反复出现的代码封装成函数，以后如果要继续使用该功能则直接使用函数即可，另外，如果要修改需求，只需要修改函数即可。
本质：对某些特殊功能的封装，使用函数的三大优点：代码重用、保持一致性、可扩展性。
1.2 函数定义和调用
使用def关键字来定义一个函数，函数名后面跟着圆括号，圆括号中可以包含参数，然后是冒号:，最后是函数体（缩进的代码块）。
语法：
def 函数名(变量1，变量2....):
函数体
return 返回值
函数定义四种方式（无参无返回值、有参无返回值、无参有返回值、有参有返回值）
print('start')
# 1.无参无返回值
def func1():
print('ok~~~11111')
# 2.有参无返回值
def func2(a,b):
print('ok~~~~~2222',a,b)
# 3.无参有返回值
def func3():
print('ok~~~33333')
return 'abc'
# 4.有参有返回值
def func4(num1,num2,num3):
print('ok~~~~~4444',num1,num2,num3)
return num1 + num2 + num3
print('end')函数调用语法：通过 函数名() 即可完成调用
每次函数调用时，函数都会从头开始执行，当这个函数中的代码执行完毕后，意味着调用结束了，如果函数中执行到了return也会结束函数。
def f1():
f2()
print('1111')
def f2():
print('222222')
f3()
def f3():
print('333333')1.3 函数参数
在Python函数中，参数可以分为多种类型，包括必须参数、默认参数、关键字参数和不定长参数：
| 参数类型 | 描述 | 示例 |
| 必须参数 | 函数调用时参数的顺序必须和定义时一致 | def func(a, b): return a + b |
| 默认参数 | 如果没有传递参数，则使用定义函数时指定的默认值 | def func(a, b=2): return a + b |
| 关键字参数 | 允许按照参数名传递参数，不需要考虑参数的顺序 | def func(a, b): return a + b 调用时：func(b=3, a=1) |
| 不定长参数（*args） | 参数在函数内部作为元组处理 | def func(*args): return sum(args) |
| 不定长参数（**kwargs） | 用于传递一个不定长度的关键字参数字典给函数 | def func(**kwargs): for key, value in kwargs.items(): print(key, value) |
值传递：传参的时候，传递的是不可变的数据类型，如：int/float/str/tuple/bool,当形参发生修改，对实参没有影响。
引用传递：传参的时候，传递的是可变的数据类型，如：list/dict/set等，当形参中的元素发生修改，则实参会随着修改。
1.4 返回值
返回值：表示函数的运算结果，在哪里调用函数，返回值就返回到哪里，函数返回值语法结构如下：
def 函数名(形参):
函数体【某个功能】
return 返回值
Python中return、break、exit()区别如下：
| 分类 | 用途 | 说明 | 终止级别 |
| return | 从函数返回一个值给调用者 | 可以是任何类型（包括None） | 函数 |
| break | 跳出当前循环（如for、while） | None（不返回值，但结束循环） | 循环 |
| exit() | 退出Python程序 | 表示退出状态码，默认为0 | 程序 |
1.5 匿名函数
匿名函数为不再使用def这种标准形式定义函数，而是使用lambda表达式来创建函数，该函数没有函数名，被称为匿名函数。
匿名函数语法：lambda 形参列表:返回值
lambda函数的特点：
1简洁性：对于简单的函数，使用lambda可以使代码更加简洁。
2匿名性：lambda函数没有名称。
3函数对象：lambda表达式会生成一个函数对象，可以将其赋值给一个变量，然后通过这个变量来调用它。
# 标准函数的定义
def f1(n):
print('函数被调用了~~~')
return n + 1
print(f1) # <function f1 at 0x00000228F1D7F040>
r1 = f1(6) # 函数的调用
print(r1) # 函数的返回值
# 匿名函数/lambda表达式，语法：lambda 形参列表:返回值
f2 = lambda n: n + 1
print(f2) # <function <lambda> at 0x000002860924C3A0>
r2 = f2(8) # 调用函数
print(r2) # 函数的返回值1.6 函数嵌套
def func1():
def func2():
xxx
# func1：外部函数
# func2：内部函数
# func1和func2的参数，返回值的使用和最基本的使用完全相同
# 2.嵌套函数的调用
# 方式一：在外部函数中直接调用内部函数
def func1():
print('外部~~~~11111')
n1 = 10
def func2():
n2 = 20
print(n1 + n2)
print('内部~~~111111')
func2() # 调用内部函数func2
print('外部~~~~222222')
func1()
# 方式二：将内部函数作为外部函数的返回值返回
def func1():
print('外部~~~~11111')
n1 = 10
def func2():
n2 = 20
print(n1 + n2)
print('内部~~~111111')
print('外部~~~~222222')1.7 函数闭包
闭包的概念：如果两个函数嵌套定义，如果在内部函数中访问了外部函数中的变量，则构成一个闭包。
闭包的用法分类：内外部函数均无参、外部函数有参、内外部函数有参、内外部函数有参且内部函数有返回值。
# 闭包：如果两个函数嵌套定义，如果在内部函数中访问了外部函数中的变量，则构成一个闭包 *********
# 闭包的常见写法
# a.内外部函数均无参
def func1():
n1 = 10
def func2():
n2 = 20
print(n1 + n2)
return func2
f = func1()
print('外部函数调用完毕') # 当外部函数被调用完毕之后，按理n1会被销毁
f() # 但是，在函数的嵌套定义中，由于内部函数访问了外部函数中的变量，所以当外部函数调用完毕之后，内部函数仍然可以访问到外部函数中的变量
# b.外部函数有参
# a,b和n1都属于外部函数中的变量，只要这三者中的任何一个被func2访问，则都会构成闭包
def func1(a,b):
n1 = 10
def func2():
n2 = 20
print(n1 + n2,a,b)
return func2
f = func1(3,2)
f()
# c.内外部函数有参
def func1(a,b):
n1 = 10
def func2(num1,num2,num3):
n2 = 20
print(n1 + n2,a,b,num1,num2,num3)
return func2
f = func1(3,2)
f(55,66,77) # 注意：相当于调用的是func2，所以一定要注意和func2的参数保持匹配
# d.内外部函数有参,内部函数有返回值
def func1(a,b):
n1 = 10
def func2(num1,num2,num3):
n2 = 20
print(n1 + n2,a,b,num1,num2,num3)
return n1 + n2
return func2
f = func1(3,2)
r = f(55,66,77)
print(r)
# 注意：虽然是函数嵌套定义，虽然是闭包，但是内外部函数本质上和普通函数的用发完全相同，默认参数，关键字参数，不定长参数和返回值都一样使用1.8 变量作用域
变量的作用域指的是变量可以使用的范围，程序的变量并不是在任意位置都可以访问，访问权限取决于这个变量是在哪里定义的，变量的作用域决定了在哪一部分程序可以访问哪个特定的变量名称。
函数变量作用域分类介绍如下：
| 作用域类型 | 描述 | 生命周期 |
| 局部作用域（Local ） | 在函数内部定义的变量，只能在函数内部访问 | 函数调用时创建，函数结束时销毁 |
| 函数作用域（Enclosing ） | 在嵌套函数（内部函数）中访问其外部函数中的变量 | 外部函数调用时创建，外部函数结束时销毁 |
| 全局作用域（Global） | 可以在整个模块中访问，包括在函数内部 | 程序开始时创建，程序结束时销毁 |
| 内置作用域（Built-in） | Python内置的变量和函数，如len()，max()等 | 解释器启动时创建，解释器关闭时销毁 |
1.9 生成器和迭代器
（1）生成器
生成器概念：在Python中，一边使用和一边计算的机制被称为生成器(generator)，在代码执行的过程中，大量的内存空间会被节约下来。
生成器定义方式：
a.将列表推导式中的[]改为()
num = (n ** 2 for n in range(10))
print(type(num)) # <class 'generator'>
b.函数结合yield，定义函数生成器
def func1():
yield 10
num = func1()
print(type(num)) #<class 'generator'>
（2）迭代器
可迭代对象（Iterable）可以直接作用于for循环的对象，如：list、tuple、dict、set、str、range()、生成器等；迭代器（Iterator）可以直接作用于for循环且可以通过next()获取下一个元素的对象，如生成器。
迭代器一定是可迭代对象，但是可迭代对象不一定是迭代器，可以通过系统功能iter()将不是迭代器的可迭代对象转换为迭代器。
from collections.abc import Iterable,Iterator
print(isinstance(iter([1,2,5]),Iterator)) # 结果为True
print(isinstance(iter((5,6,7)),Iterator)) # 结果为True
print(isinstance(iter('qwer'),Iterator)) # 结果为True
二、高阶函数
高阶函数是指是指那些可以接收函数作为参数，或者返回一个函数作为结果的函数。常用的高阶函数为map()、reduce()、filter()、sorted()。
（1）map()高阶函数
map()函数将一个函数应用于一个或多个序列的每一个元素，并返回一个迭代器。
语法结构：map(func,iterable)
功能：将iterable中的每一个元素自动传参给func函数，func会返回一个值，该值会称为iterator中的元素。
（2）reduce()高阶函数
reduce()函数会对参数序列中元素进行累积。
语法结构：reduce(func,sequence), func函数必须设置两个参数，设置1个返回值。
功能：将seq中的第0个和第1个元素传递给func…直到seq中的所有元素全部参与运算才会停止，最后得到一个结果。
（3）filter()高阶函数
filter()函数用于过滤序列，过滤掉不符合条件的元素，返回一个迭代器。
语法结构：filter(func,iterable),返回值是一个iterator
功能：将iterable中的元素依次传递给func函数，如果func的返回值为True，则表示需要保留当前元素，如果func的返回值为False，则表示当前元素需要过滤掉。
（4）sorted()高阶函数
sorted()函数可以对可迭代对象进行排序。
语法结构：sorted(iterable,reverse,key=func),生成1个新的可迭代对象
功能：key参数允许你指定一个函数，该函数会在每个元素上调用，并使用其返回值进行排序。
三、装饰器
3.1 装饰器概念
在不修改原函数的基础上增加新的功能，这种在代码运行期间动态执行的机制被称为装饰器（Decorator），装饰器的作用为已经存在的函数或者类添加额外的功能，本质是内部函数访问外部函数中的变量。
3.2 装饰器语法
使用@xxx可以将一个装饰器作用于一个函数上，只需要将@xxx书写在一个函数的前面，则表示xxx装饰器装饰指定的函数。
def outter(func):
print('外部函数~~~~~~start')
def inner():
# 调用原函数
print('inner~~~~~~~~~~')
func()
# 增加新的功能
print('new~~~~~~')
print('外部函数~~~~~~end')
return inner
@outter # 等价于f = outter(a)。调用了外部函数
def a():
print('春节快乐')
print(a) # <function outter.<locals>.inner at 0x000001AE54DCC430>
a() # 等价于 f()，调用了内部函数 总结：
a.使用@xxx装饰某个函数，则该装饰器一定要先存在，然后才能使用
b.@xxx本质上表示调用装饰器的外部函数，自动将已知的函数传参给了func，同时自动将返回值inner接出来
c.当原函数传参给func之后，此时原函数的函数名就会给重新赋值，赋值为inner,所以a()表示调用的是inner()
四、包和模块
4.1 包和模块概念
模块Module：以.py为后缀的文件，称之为模块。
包Package：即文件夹，传统包里默认有一个__init__.py文件，可以为空文件，它是包的标志性文件，在需要情况下可以在里面进行一些包的初始化工作。
4.2 模块使用语法
方式一：import 模块名
方式二：from 模块名 import 变量名/函数名/类名
通过from xxx import xxx的方式导入，访问变量或调用函数的时候，可以直接书写变量名或函数名，当不同模块中出现了重名的变量或者函数，此时相互之间会影响,只能访问到后导入的内容。
4.3 默认模块
| 模块名 | 功能描述 | 主要类或函数 |
| time | 时间相关功能模块 | time()：返回当前时间的时间戳 |
| localtime()：将时间戳转换为本地时间 | ||
| gmtime()：将时间戳转换为UTC时间 | ||
| strftime()：将struct_time对象格式化为字符串 | ||
| strptime()：将字符串解析为struct_time对象 | ||
| sleep()：使程序暂停指定的秒数 | ||
| datetime | 日期和时间的相关功能 | now()：获取当前时间 |
| datetime(year, month, day)：创建指定日期时间的对象 | ||
| os | 文件目录操作管理功能 | os.listdir()：列出目录下的所有文件和子目录 |
| os.mkdir()：创建新目录 | ||
| os.rmdir()：删除空目录 | ||
| os.rename()：重命名文件或目录 | ||
| os.remove()：删除文件 | ||
| os.path.exists()：检查路径是否存在。 | ||
| os.path.isfile()：检查路径是否是文件。 | ||
| os.path.isdir()：检查路径是否是目录。 |
五、面向对象
5.1 面向对象概述
面向对象是Python中的一种重要编程方式，它基于“对象”的概念来编写代码，使代码更加模块化、易于维护和易于扩展，有三大特征：封装、继承、多态。
5.2 类和对象概念
类：是一个具有特殊功能的实体的集合或群体，用于创建具有相同属性和方法的对象。
对象：在一个类中，一个具有特殊功能的实体，能够帮忙解决特定的问题，对象是类的实例。通过类创建对象时，会调用类的构造函数（__init__方法）来初始化对象的属性。
类和对象两者之间的关系：类用于描述某一类对象的共同特征，而对象则是类的具体存在。
5.3 类和对象定义
类的语法结构：
class 类名():
类体
说明：（1）在同一个py文件中，可以定义多个类，但是如果要实现的需求较为复杂，一般会结合模块使用，在一个模块中定义一个类。
（2）定义类的过程中，类名后面的()可以省略，创建对象时的()不能省略。
（3）同一个类，默认情况下，可以创建无数个对象，每个对象都会被分配不同的地址。
（4）直接输出对象，默认的情况下，会得到一个地址。
5.4 对象创建
m1 = MyClass1()
print(m1)
m2 = MyClass2()
print(m2,id(m2))
m22 = MyClass2()
print(m22,id(m22))5.5 构造函数
构造函数是指创建对象时本身所运行的函数，Python使用__init__()函数作为对象的构造方法，当用户要在对象内指向对象本身时，可以使用self关键字，self代表对象本身。
class Person():
def __init__(self,name,age):
self.name = name
self.age = age
def show(self):
print(f'name：{self.name},age:{self.age}')5.6 对象属性的动态绑定和限制绑定
(1)对象属性的动态绑定
只要是 对象.属性 = 值 类似这样的语法，都是给对象动态绑定属性，在默认情况下，对于属性的绑定没有任何限制。
(2)限制绑定
用__slots__限制对象属性的动态绑定，定义一个元组，将属性名以字符串的形式书写在元组中。
语法结构：__slots__ = ('xx1','xx2','xx3')
class Doctor():
# 用__slots__限制对象属性的动态绑定，定义一个元组，将属性名以字符串的形式书写在元组中,一般是结合实际需求或实际情况确定
__slots__ = ('name','age','kind')
# 注意：当元组中只有一个元素的时候，要添加逗号
# __slots__ = ('name',)
def __init__(self,name,age):
self.name = name
self.age = age
doc = Doctor('张大夫',40)
doc.kind = '外科'
print(doc.name,doc.age,doc.kind)
# doc.a = 234 # AttributeError: 'Doctor' object has no attribute 'a'
# doc.eggw= 455.7 类中的属性
（1）定义位置不同
类属性：定义在类中
实例属性：动态绑定的属性（在__init__中或在类的外面直接动态绑定定义）
class MyClass():
hobby = 'study' #类属性
def __init__(self,name):
self.name = name #实例属性
num1.age = 18 #实例属性
num = MyClass
（2）访问方式不同
类属性可以通过类名或对象访问
print(MyClass.hobby)
print(num.hobby)
实例属性只能通过对象访问
print(num.name)
（3）访问优先级不同
当类属性和实例属性重名时，通过对象访问，实例属性优先级最高。
（4）内存中的类属性和实例属性
类属性共享同一份地址，而实例属性为不同的地址。
（5）使用场景不同
类属性用于表示多个对象共享的数据，实例属性表示每个对象特有的数据。
5.8 类中的函数
类中的函数主要分为：实例函数、类函数、静态函数。
（1）实例函数
使用def关键字来定义一个方法，与一般函数定义不同，实例函数必须包self，self代表类的实例，语法结构如下：
def 实例函数名(self,参数）
函数体
return 返回值
语法说明：实例函数必须创建在类中，函数的第一个参数是self，代表对象本身， “return 返回值”可有可无，需要返回则用。
（2）类函数
类函数用@classmethod装饰器装饰，第一个形参是cls，cls是class的缩写，表示当前类，类函数之间相互调用，格式:cls.xxx()。语法结构如下：
@classmethod
def 函数名(cls):
函数体
return 返回值
（3）静态函数
静态函数用@staticmethod装饰器装饰，没有self函数，导致其无法访问类的实例属性；没有cls参数，导致无法访问类属性。
@staticmethod
def 函数名(cls):
函数体
return 返回值
实例函数、类函数、静态函数调用区别：实例函数只能通过对象调用，静态函数和类函数可以通过类名或对象调用。
5.9 面向对象的三大特征
面向对象的特征：封装、继承、多态。
（1）封装
封装的本质：将类中的属性进行私有化，私有属性表示只能在当前类中被直接访问。
属性私有化示例：
class Person():
__slots__ = ("__name", "__age") #限制动态绑定
def __init__(self, name, age):
# 私有属性，只需要在属性名的前面添加两个下划线__
self.__name = name
self.__age = age
def show(self):
print(f"姓名：{self.__name}，年龄：{self.__age}")
# 创建对象，通过对象可以直接访问
p1 = Person("张三", 10)
# 通过对象无法直接访问
print(p1.__name,p1.__age) #报错：AttributeError: 'Person' object has no attribute 'name'
p1.show() #输出 姓名：张三，年龄：10
# 获取值
def func1(self):
return self.__name
print(p1.func1()) #输出 张三
# 修改值
def func2(self,a):
self.__name = a
p1.func2('李四')
p1.show() #输出 姓名：李四，年龄：10（2）继承
继承允许一个类（子类）继承另一个类（父类）的属性和方法，从而实现代码的重用，一个子类可以继承多个父类。语法结构如下：
class 子类类名(父类类名):
类体
class 子类类名(父类类名1,父类类名2.......):
类体
继承示例：
# 父类
class Person(): # 在此处的()中什么都不写，默认的父类仍然是object
def __init__(self,name,age):
self.name = name
self.age = age
def show(self):
print('showing')
# 子类
class Doctor(Person):
def __init__(self,name,age,kind):
# 在子类的__init__中调用父类的__init__
# 方式一：super(当前类，self).__init__(参数列表)
# 方式二：super().__init__(参数列表)
# 方式三：父类类名.__init__(self,参数列表)
Person.__init__(self,name,age)
d = Doctor('王医生',22,'其他')
print(d.name,d.age) # 输出 王医生 45（3）多态
继承是多态的前提，体现方式分为：一种事物的多种体现形式，定义时并不确定是什么类型，要调用的是哪个方法，只有运行的时候才能确定调用的是哪个。
class Animal():
def style(self):
print('walking')
class Cat(Animal):
pass
class Dog(Animal):
pass
class Pig(Animal):
pass
class Bird(Animal):
def style(self):
print('flying')
class Fish(Animal):
def style(self):
print('swimming')5.10 函数重写
重写（override）：在继承的前提下，在子类中重新实现了父类中的函数功能。
重写函数注意事项：
1输出对象时会调用魔术函数__str__，该函数返回当前对象在计算机中的地址；
2当重写__str__时，返回值必须是一个字符串，一般是和当前对象相关的属性信息；
3当子类中重写了父类中的函数，创建子类对象调用函数，优先调用的是子类中的函数。
class Person(object):
def __init__(self,name,age):
self.name = name
self.age = age
def show(self):
print(f'name:{self.name},age:{self.age}')
# 注意2：当重写__str__时，返回值必须是一个字符串，表示一个对象的字符串描述信息，一般是和当前对象相关的属性信息
def __str__(self):
# TypeError: __str__ returned non-string (type NoneType)
return f'name:{self.name},age:{self.age}'5.11 运算符重载
运算符重载是指在类中定义特殊方法，使得该类的实例对象可以像内置类型一样进行运算，重写是指函数存在但是实现不同的需求，重载是指不支持指定的运算，通过重载让支持运算。
class Person():
def __init__(self,age):
self.age = age
def __gt__(self, other):
return self.age > other.age
p1 = Person(10)
p2 = Person(23)
print(p1 > p2)
print(p1.__gt__(p2))
print(Person.__dict__)5.12 对象的内置内容
内置对象：
__slots__:限制对象属性的动态绑定
__dict__:获取类或对象的所有信息【属性和函数】，返回一个字典
__module__;获取指定对象属于哪个模块，如果时当前模块，则结果为__main__,如果是其他模块，则结果为模块名
__name__:如果结果为__main__则说明运行的是当前文件，如果是模块名则表示运行的是其他文件
内置函数：
id():获取一个对象的内存地址
type():获取一个对象的数据类型
isinstance():判断一个对象的数据类型是否是指定类型
lst = ['faf',24,6,False,34,True,'535',18]
l1 = [ele for ele in lst if isinstance(ele,int)] # 涉及到继承，继承自int或int都会挑选
print(l1) # [24, 6, False, 34, True, 18]
l2 = [ele for ele in lst if type(ele) == int] # 精确匹配，只挑选int
print(l2) # [24, 6, 34, 18]