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Python编程:深入理解递归和匿名函数,学习函数属性和文档字符串的应用

Python 语言 递归函数
296 2023-05-01

本文简单扼要地说,辅以代码进一步地加深理解。

 递归函数

当函数调用自身而生成最终结果时,这样的函数称为递归。有时递归函数非常有用,因为它们使编写代码变得更容易——使用递归范式编写一些算法非常容易,而其他算法则不是这样。没有不能以迭代方式重写的递归函数,换句话说,所有递归函数都可以通过循环迭代的方式实现,因此通常由程序员根据手头的情况选择最佳方法。

递归函数主体通常有两个部分:一部分的返回值依赖于对自身的后续调用,另一部分的返回值不依赖于对自身的后续调用(称基本情况,或递归边界)。

作为理解的参考示例,我们看一个阶乘函数N!作为递归的两部分分别是:基本情况(边界,用来结束递归)是当N为0或1时,函数返回1,不需要进一步计算。另一方面,在一般情况下的自我调用,即N!返回的生成结果:

提示:在编写递归函数时,总是考虑要进行多少个嵌套调用,因为这是有限制的。有关这方面的更多信息,请查看sys.getrecursionlimit()和sys.setrecursionlimit()。 匿名函数还有一种函数是匿名函数(Anonymous functions)。这些函数在Python中称为lambda(兰姆达),其通常在使用具有自己完整定义名称的函数有些多余时而使用,此时所需要的只是一个快速、简单的一行程序来完成这项工作。假设我们想要一个列表,所有N的某个值,是5的倍数的数字。为此,我们可以使用filter()函数,它需要一个函数和一个可迭代对象作为输入。返回值是一个过滤器对象,当你遍历它时,会从输入可迭代对象中生成元素,所需的参数函数会为其返回True。如果不使用匿名函数,我们可能会这样做:def isMultipleOfFive(n):
return not n % 5

def getMultiplesOfFive(n):
return list(filter(isMultipleOfFive, range(n)))

注意我们如何使用isMultipleOfFive()来过滤前n个自然数。这似乎有点过分——任务及其很简单,我们不需要为其他任何事情保留isMultipleOfFive()函数。此时,我们就可用lambda函数来重写它:

__doc__ -> 返回a乘以b的结果.__name__ -> multiplication__qualname__ -> multiplication__module__ -> __main____defaults__ -> (1,)__code__ -> __globals__ -> {…略…}__dict__ -> {}__closure__ -> None__annotations__ -> {}__kwdefaults__ -> None这里省略了__globals__属性的值,内容太多。这个属性的含义可以在Python数据模型文档页面(或自带帮助文档中)的可调用类型部分找到:​​https://docs.python.org/3/reference/datamodel.html#the-standard-typehierarchy​​再次提醒:如果你想查看对象的所有属性,只需调用dir(object_name),将得到其所有属性的列表。 内置函数Python自带很多内置函数。它们可以在任何地方使用,你可以通过dir(__builtins__)来查看builtins模块,或通过访问官方Python文档来获得它们的列表。这里就不一一介绍了。在前面的学习过程中,我们已经见过其中的一些,如any、bin、bool、divmod、filter、float、getattr、id、int、len、list、min、print、set、tuple、type和zip等,但还有更多,建议你至少应该阅读一次。熟悉它们,尝试它们,为它们每个编写一小段代码,并确保您随时可以使用它们,以便在需要时使用它们。可在官方文档中找到这个内置函数列表:https://docs.python.org/3/library/functions.html 。 文档化代码我们非常喜欢不需要文档的代码。当我们正确地编程、选择正确的名称、并注意细节时,代码应该是不言自明的,几乎不需要文档。不过,有时注释非常有用,添加一些文档化描述也是如此。你可以在Python的PEP 257规范——文档字符串约定中找到Python的文档指南:​​https://www.python.org/dev/peps/pep-0257/,​​但在这里还是会向你展示基本原理。Python的文档中包含字符串,这些字符串被恰当地称为文档字符串(docstrings)。任何对象都可以被文档化来加以描述记录,可以使用单行或多行文档字符串。单行程序非常简单。不是为函数提供另外的签名,而应该声明或描述函数的目的。请看下面的示例:# 简单的文档化代码
def square(n):
"""功能:返回数字n的平方。 """
return n ** 2

def get_username(userid):
"""功能:返回给定id的用户名称。 """
return db.get(user_id=userid).username

使用三重双引号字符串可以在以后轻松展开或扩展文档内容。

使用以句号结尾的句子,不要在前后留下空行。

多行注释的结构与此类似。应该用一行代码简单地说明对象的主旨,然后是更详细的描述。

作为多行文档化的一个例子,我们在下面的例子中使用Sphinx表示法记录了一个虚构的connect()函数及文档化描述:

# 多行文档化代码
def connect(host, port, user, password):
"""功能:连接数据库并返回连接对象.
使用如下参数直接连接 PostgreSQL数据库.
:param host: 主机 IP.
:param port: 端口.
:param user: 连接用户名.
:param password: 连接密码.
:return: 连接对象.
"""
# 函数主体...
return connection

提示:

Sphinx是用于创建Python文档的最广泛使用的工具之一——事实上,官方Python文档就是用它编写的。绝对值得花点时间去看看。

内置函数help()用于即时交互使用的,它就使用对象的文档字符串为对象创建文档页面来展示对象的用法。基本用法如下:

def square(n):
"""功能:返回数字n的平方。 """
return n ** 2

help(square)
Help on function square in module __main__:

square(n)
功能:返回数字n的平方。

首先明确或定义一个对象或函数(包括已有的对象或函数),然后使用内置help函数,并把对象或函数做help的参数,该函数就会返回相应对象的说明文档了。就这么简单。

本文小结

本文主要基于Python语言的一大特色——函数来拓展的一些相关编程知识,包括递归函数(重点是有限性和边界性)、lambda函数(简洁性和临时性)以及函数的属性以及如何实现函数的文档化描述等。