《函數(shù)基礎(chǔ)》課件

函數(shù)基礎(chǔ)什么是函數(shù)？代碼塊函數(shù)是將一組代碼封裝成一個(gè)獨(dú)立的單元，就像一個(gè)黑盒子，可以重復(fù)使用。特定任務(wù)每個(gè)函數(shù)通常用于執(zhí)行特定的任務(wù)，例如計(jì)算、數(shù)據(jù)處理或邏輯判斷。代碼組織函數(shù)可以幫助程序員更好地組織代碼，提高代碼的可讀性和可維護(hù)性。函數(shù)的定義函數(shù)是一段可重復(fù)使用的代碼塊，用于執(zhí)行特定任務(wù)。函數(shù)可以接收輸入?yún)?shù)，并根據(jù)這些參數(shù)進(jìn)行計(jì)算或操作。函數(shù)可以返回一個(gè)或多個(gè)輸出值，代表執(zhí)行結(jié)果。函數(shù)的表達(dá)方式數(shù)學(xué)表達(dá)式使用數(shù)學(xué)符號(hào)和公式來(lái)表示函數(shù)，例如f(x)=x^2代碼定義通過(guò)編程語(yǔ)言的語(yǔ)法規(guī)則來(lái)定義函數(shù)，例如defmy_function(x):returnx+1流程圖使用圖形化符號(hào)來(lái)描述函數(shù)的執(zhí)行流程，例如輸入->處理->輸出函數(shù)的基本特點(diǎn)代碼復(fù)用函數(shù)將代碼封裝成可重復(fù)使用的單元，減少冗余代碼，提高代碼可維護(hù)性。結(jié)構(gòu)清晰將程序分解成更小的獨(dú)立部分，使代碼邏輯更加清晰，易于理解和調(diào)試。提高效率通過(guò)調(diào)用函數(shù)，可以避免重復(fù)編寫相同代碼，節(jié)省時(shí)間和資源，提高開發(fā)效率。函數(shù)的輸入和輸出1參數(shù)函數(shù)接受的輸入值2返回值函數(shù)處理后輸出的值函數(shù)參數(shù)和返回值1參數(shù)函數(shù)的參數(shù)是函數(shù)執(zhí)行時(shí)需要的輸入信息.2返回值函數(shù)執(zhí)行完成后，函數(shù)會(huì)返回一個(gè)結(jié)果.3參數(shù)傳遞參數(shù)傳遞可以是值傳遞或引用傳遞.函數(shù)的使用1調(diào)用函數(shù)使用函數(shù)名和參數(shù)調(diào)用函數(shù)，獲得返回值2傳遞參數(shù)將數(shù)據(jù)作為參數(shù)傳遞給函數(shù)，用于執(zhí)行操作3返回值函數(shù)執(zhí)行完成后返回結(jié)果，供調(diào)用方使用變量作用域變量作用域決定了變量在程序中的可見(jiàn)范圍和生命周期。不同的作用域可以限制變量的訪問(wèn)權(quán)限。變量在特定作用域內(nèi)存在，超出該范圍則不可訪問(wèn)。局部變量和全局變量局部變量?jī)H在函數(shù)內(nèi)部定義和使用的變量。它只在函數(shù)執(zhí)行時(shí)存在，函數(shù)執(zhí)行完畢后將被銷毀。全局變量在函數(shù)外部定義的變量，可以在整個(gè)程序中訪問(wèn)。全局變量在程序啟動(dòng)時(shí)創(chuàng)建，程序結(jié)束時(shí)銷毀。函數(shù)的調(diào)用編寫函數(shù)定義函數(shù)，確定其功能和參數(shù)調(diào)用函數(shù)使用函數(shù)名和參數(shù)，執(zhí)行函數(shù)的代碼塊返回值函數(shù)執(zhí)行完后，可能返回一個(gè)值，可以用于后續(xù)操作遞歸函數(shù)自身調(diào)用遞歸函數(shù)在定義中調(diào)用自身，形成循環(huán)結(jié)構(gòu)。層層遞進(jìn)遞歸函數(shù)逐步分解問(wèn)題，直到達(dá)到最基本情況，然后逐層返回結(jié)果。遞歸的基本原理函數(shù)調(diào)用自身遞歸函數(shù)通過(guò)調(diào)用自身來(lái)解決問(wèn)題。它將復(fù)雜問(wèn)題分解成更小的子問(wèn)題，直到遇到簡(jiǎn)單的基礎(chǔ)情況?；A(chǔ)情況遞歸函數(shù)必須有一個(gè)基礎(chǔ)情況，它定義了遞歸鏈條的結(jié)束。當(dāng)遇到基礎(chǔ)情況時(shí)，函數(shù)不再調(diào)用自身，而是返回結(jié)果。遞歸函數(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)1優(yōu)點(diǎn)代碼簡(jiǎn)潔易懂，邏輯清晰，可讀性強(qiáng)。2缺點(diǎn)遞歸深度過(guò)大會(huì)導(dǎo)致棧溢出，效率可能較低。遞歸函數(shù)的應(yīng)用示例遞歸函數(shù)在解決一些特定問(wèn)題時(shí)，能夠簡(jiǎn)化代碼結(jié)構(gòu)，提高代碼可讀性。例如，在計(jì)算階乘、斐波那契數(shù)列、漢諾塔問(wèn)題等方面，遞歸函數(shù)能夠以更簡(jiǎn)潔的方式表達(dá)算法邏輯。遞歸函數(shù)也常用于處理樹形結(jié)構(gòu)、圖形繪制、文本解析等場(chǎng)景，它可以有效地將復(fù)雜問(wèn)題分解成更小的子問(wèn)題，并通過(guò)遞歸調(diào)用自身來(lái)解決。函數(shù)的分類內(nèi)置函數(shù)由編程語(yǔ)言提供的預(yù)定義函數(shù)，可以直接使用。例如，`print()`，`len()`等。自定義函數(shù)用戶根據(jù)需要定義的函數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)特定功能。例如，計(jì)算兩個(gè)數(shù)之和，打印指定字符串等。內(nèi)置函數(shù)和自定義函數(shù)內(nèi)置函數(shù)由編程語(yǔ)言提供的預(yù)定義函數(shù)，可以直接使用。自定義函數(shù)由用戶自己定義的函數(shù)，可以根據(jù)需求完成特定的任務(wù)。常見(jiàn)內(nèi)置函數(shù)介紹1數(shù)學(xué)函數(shù)例如`abs()`、`round()`、`pow()`、`max()`、`min()`等，用于進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算。2字符串函數(shù)例如`len()`、`upper()`、`lower()`、`find()`、`replace()`等，用于處理字符串。3列表函數(shù)例如`append()`、`insert()`、`remove()`、`sort()`、`reverse()`等，用于操作列表。自定義函數(shù)的編寫定義函數(shù)使用`def`關(guān)鍵字定義函數(shù)，并指定函數(shù)名和參數(shù)列表。函數(shù)體函數(shù)體包含要執(zhí)行的代碼，并使用`return`語(yǔ)句返回結(jié)果。函數(shù)的嵌套調(diào)用1外部函數(shù)2內(nèi)部函數(shù)3返回值函數(shù)的嵌套調(diào)用是指在一個(gè)函數(shù)中調(diào)用另一個(gè)函數(shù)。外部函數(shù)調(diào)用內(nèi)部函數(shù)，內(nèi)部函數(shù)執(zhí)行完成后返回結(jié)果給外部函數(shù)。匿名函數(shù)無(wú)需定義函數(shù)名直接使用函數(shù)表達(dá)式簡(jiǎn)潔高效，常用于回調(diào)函數(shù)等場(chǎng)景閉包函數(shù)函數(shù)內(nèi)部函數(shù)閉包函數(shù)是指在函數(shù)內(nèi)部定義的另一個(gè)函數(shù)，內(nèi)部函數(shù)可以訪問(wèn)外部函數(shù)的變量。保留外部變量即使外部函數(shù)執(zhí)行完畢，閉包函數(shù)仍然可以訪問(wèn)外部函數(shù)的變量，保持外部函數(shù)的變量值。函數(shù)式編程思想不可變性函數(shù)式編程強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)不可變性，這意味著數(shù)據(jù)一旦創(chuàng)建就不會(huì)被修改。純函數(shù)純函數(shù)是指對(duì)于相同的輸入始終返回相同的輸出，且不依賴于外部狀態(tài)。副作用最小化函數(shù)式編程盡量避免副作用，例如修改全局變量或進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求。高階函數(shù)1函數(shù)作為參數(shù)高階函數(shù)可以接受其他函數(shù)作為參數(shù)，并進(jìn)行操作。2函數(shù)作為返回值高階函數(shù)可以返回一個(gè)新的函數(shù)。3代碼復(fù)用高階函數(shù)可以提高代碼復(fù)用性，減少代碼冗余。常見(jiàn)高階函數(shù)介紹map將函數(shù)應(yīng)用于序列的每個(gè)元素，并返回一個(gè)新的序列。filter過(guò)濾序列中的元素，并返回一個(gè)新的序列。reduce將函數(shù)應(yīng)用于序列的元素，并將其累計(jì)成一個(gè)值。函數(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景代碼復(fù)用函數(shù)可以將常用代碼封裝成獨(dú)立的模塊，便于在不同程序中重復(fù)使用，提高代碼效率。代碼組織函數(shù)將程序分解成更小的、更易于管理的單元，使代碼結(jié)構(gòu)清晰，更易于維護(hù)和調(diào)試。抽象復(fù)雜邏輯函數(shù)將復(fù)雜的功能封裝起來(lái)，使用戶可以方便地調(diào)用，無(wú)需關(guān)注內(nèi)部實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。函數(shù)的性能優(yōu)化代碼優(yōu)化選擇合適的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，減少不必要的計(jì)算。資源利用合理分配內(nèi)存和CPU資源，避免過(guò)度的資源消耗。緩存機(jī)制使用緩存機(jī)制，減少重復(fù)計(jì)算和數(shù)據(jù)訪問(wèn)。函數(shù)式編程的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)代碼更簡(jiǎn)潔易讀易于測(cè)試和維護(hù)提高代碼復(fù)用性更易于并行化缺點(diǎn)學(xué)習(xí)曲線陡峭可能難以理解不適合所有問(wèn)題性能可能較低函數(shù)式編程的未來(lái)發(fā)展云計(jì)算的普及將推動(dòng)函數(shù)式編程在分布式系統(tǒng)和無(wú)服務(wù)器架構(gòu)中的應(yīng)用。人工智能和機(jī)器學(xué)