3.1 懒人炒菜机

3.1.1 函数是什么

• 集合的对应关系
• 数据转换的魔法盒子
• 语句的封装。输入数据被称为参数，参数能影响函数的行为。

3.1.2 定义函数

def 函数名(参数):
    <执行>
    return [表达式]

• 用关键词def开头。
• 参数可以有多个，也可以完全没有，但括号也要保留。
• 函数定义中的参数是一个形式代表来指代输入数据，并非真正数据，所以又称为形参。
• 当函数被调用时，Python将执行从属于函数的语句，直到从属语句结束。
• 关键字return用于说明函数的返回值，即函数的输出数据。还起到了中止函数和制定返回值的功能。
• 函数执行到return时就会结束，不管它后面是否还有其他函数定义语句。
• return后面没有返回值时，则函数将返回None。None是Python中的空数据，用来表示什么都没有。
• 关键字return返回多个值时等价于返回一个有多个数据的元组。

3.1.3 调用函数

• 直接使用函数名，在括号里加入具体的参数。此时的参数是一个实际的数据。所以，在函数调用时出现的参数称为实参。
• 如果一个函数有其他返回值，那么我们可以获得这个返回值
• Python通过参数出现的先后位置来对应形参。
• 参数可以是程序中已经存在的变量。

3.2 参数传递

3.2.1 基本传参

参数传递：把数据用参数的形式输入到函数。

位置传参：若有多个参数，那么在调用函数时，Python会根据位置来确认数据对应哪个参数。

关键字传参：在定义函数时，我们给了形参一个符号标记，即参数名。根据参数名来让数据与符号对应上。

混合使用：一部分的参数传递根据位置，另一部分根据参数名。在所有的位置参数都要出现在关键字参数之前。

形参默认值：调用时若不提供这些形参的具体数据，那么它们将采用定义时的默认值。

3.2.2 包裹传参

包裹传参：在不知道参数的个数时使用。

包裹位置传参：在调用函数时，所有的数据都根据先后顺序，收集到一个元组。 在函数内部，我们可以通过元组来读取传入的数据。定义函数时在元组名前加*号。

包裹关键字传参：与包裹位置传参相似，但数据容器为字典。每个关键字形式的参数调用，都会成为字典的一个元素。参数名成为元素的键，而数据成为元素的值。定义函数时在字典名前加**。

混合使用：

• 包裹位置传参和包裹关键字传参混合使用：定义函数时先写*元组名再写 **字典名。
• 包裹传参和基本传参混合使用： 先后顺序 位置→关键字→包裹位置→包裹关键字

3.2.3 解包裹

解包裹：把一个数据容器传递给函数，再自动地分解为各个参数。

• 在序列名前加*号。
• 在词典前加**号，每个键值对作为一个关键字传递给函数。
• 混合使用原则：位置→关键字→位置解包裹→关键字解包裹。

3.3 递归

3.3.1 高斯求和与数学归纳法

高斯求和公式：1+2+3+4+……+ n = (n+1)n /2

递归：在一个函数定义中，调用了这个函数自身。

• 关键是说明紧邻的两个步骤之间的衔接条件。
• 要求程序有一个能够达到的终止条件防止死循环。

数学归纳法：
证明某个命题对于自然数n成立：
1.证明命题对于n = 1成立。
2.假设命题对于n成立，n为任意自然数，则证明在此假设下，命题对于 n+1成立。
命题得证。

3.3.2 函数栈

数据结构：计算机存储数据的组织方式。

栈：数据结构的一种，可以有序地存储数据。后进后出。

帧：栈的元素。

弹出 pop：取出栈顶元素。

推入 push：将一个新的元素存入栈顶。

程序运行：先增长栈后消灭栈。每次函数调用，都伴随着一个帧入栈。如果函数内部还有函数调用，那么又会多一个帧入栈。当函数返回时，相应的帧会出栈。等到程序的最后，栈清空，程序就完成了。

3.3.3 变量的作用域

• Python寻找变量的范围不止是当前帧。它还会寻找函数外部，也就是Python的主程序中定义了的变量。
• 当主程序中已经有了一个变量，函数调用内部可以通过赋值的方式再创建了一个同名变量。函数会优先使用自己函数帧中的那个变量。且函数内部使用的是自己内部的那一份，所以函数内部对变量的操作不会影响到外部同名变量。
• 在函数调用时，会把数据赋值给变量。等到函数返回时，这些参数相关的变量会被清空。
• 对于数据容器来说，函数内部的更改会影响到外部。

3.4 引入那把宝剑

3.4.1 引入模块

模块：是一个 Python 文件，以 .py 结尾，包含了 Python 对象定义和Python语句。能定义函数，类和变量，模块里也能包含可执行的代码。是比函数更高一层的封装模式。

引入 import：引入模块，调用其他文件中的函数或数据。

3.4.2 搜索路径

库：具有相关功能模块的集合。

• 标准库：Python官方提供的库。
• 第三方库：由其他的第三方机构发布提供的库。

寻找库的路径：

• 当前文件夹。
• 标准库的安装路径。
• 操作系统环境变量PYTHONPATH所包含的路径。可以修改PYTHONPATH这个环境变量，当PYTHONPATH包含模块所在的路径时，Python便可以找到那个模块。

3.5 异常处理

3.5.1 恼人的bug

bug：程序缺陷，会引发错误或者意想不到的后果。

运行时错误：只有在运行时编译器才会发现的错误。。由于Python是动态语言，许多操作必须在运行时才会执行，因此，Python要比静态语言更容易产生运行时错误。

语义错误：编译器认为你的程序没有问题，可以正常运行。但当检查程序时，却发现程序并非你想做的。

3.5.2 Debug

debug：修改程序缺陷的过程。

• 在程序内部插入简单的print()函数，就可以查看变量的状态以及运行进度。
• 将某个指令替换成其他形式，看看程序结果有何变化，从而验证自己的假设。

3.5.3 异常处理

异常处理：

• 让程序中止前进行更多的操作，比如提供更多的关于错误的信息。
• 是让程序在犯错后依然能运行下去。

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

• 如果try中有异常发生时，将执行异常的归属，执行except。异常层层比较， 看是否是exception1、exception2……直到找到其归属，执行相应的except中的 语句。如果try中没有异常，那么except部分将跳过，执行else中的语句。
• finally是无论是否有异常，最后都要做的一些事情。
• 如果except后面没有任何参数，那么表示所有的exception都交给这段程序处理。
• 如果无法将异常交给合适的对象，那么异常将继续向上层抛出，直到被捕捉或者造成主程序报错

raise：在程序中主动抛出异常。

代码地址：https://gitee.com/sibyltui/learn_programming_from_python