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  • python 学习笔记(七)(函数)

    函数

    调用函数
    Python内置了很多有用的函数,我们可以直接调用。

    要调用一个函数,需要知道函数的名称和参数,比如求绝对值的函数 abs,它接收一个参数。
    可以直接从Python的官方网站查看文档:

    http://docs.python.org/2/library/functions.html#abs
    

    也可以在交互式命令行通过 help(abs) 查看abs函数的帮助信息。
    调用 abs 函数:

    >>> abs(100)
    100
    >>> abs(-20)
    20
    >>> abs(12.34)
    12.34
    

    调用函数的时候,如果传入的参数数量不对,会报TypeError的错误,并且Python会明确地告诉你:abs()有且仅有1个参数,但给出了两个:

    >>> abs(1, 2)
    Traceback (most recent call last):
      File "<stdin>", line 1, in <module>
    TypeError: abs() takes exactly one argument (2 given)
    

    如果传入的参数数量是对的,但参数类型不能被函数所接受,也会报TypeError的错误,并且给出错误信息:str是错误的参数类型:

    >>> abs('a')
    Traceback (most recent call last):
      File "<stdin>", line 1, in <module>
    TypeError: bad operand type for abs(): 'str'
    

    而比较函数 cmp(x, y) 就需要两个参数,如果 x<y,返回 -1,如果 x==y,返回 0,如果 x>y,返回 1:

    >>> cmp(1, 2)
    -1
    >>> cmp(2, 1)
    1
    >>> cmp(3, 3)
    0
    

    Python内置的常用函数还包括数据类型转换函数,比如 int()函数可以把其他数据类型转换为整数:

    >>> int('123')
    123
    >>> int(12.34)
    12
    

    str()函数把其他类型转换成 str:

    >>> str(123)
    '123'
    >>> str(1.23)
    '1.23'
    

    定义函数
    在Python中,定义一个函数要使用 def 语句,依次写出函数名、括号、括号中的参数和冒号:,然后,在缩进块中编写函数体,函数的返回值用 return 语句返回
    我们以自定义一个求绝对值的 my_abs 函数为例:

    def my_abs(x):
        if x >= 0:
            return x
        else:
            return -x
    

    请注意,函数体内部的语句在执行时,一旦执行到return时,函数就执行完毕,并将结果返回。因此,函数内部通过条件判断和循环可以实现非常复杂的逻辑。
    如果没有return语句,函数执行完毕后也会返回结果,只是结果为 None
    return None可以简写为return

    函数返回多值
    函数可以返回多个值吗?答案是肯定的。

    比如在游戏中经常需要从一个点移动到另一个点,给出坐标、位移和角度,就可以计算出新的坐标:

    # math包提供了sin()和 cos()函数,我们先用import引用它:
    
    import math
    def move(x, y, step, angle):
        nx = x + step * math.cos(angle)
        ny = y - step * math.sin(angle)
        return nx, ny
    

    这样我们就可以同时获得返回值:

    >>> x, y = move(100, 100, 60, math.pi / 6)
    >>> print x, y
    151.961524227 70.0
    

    但其实这只是一种假象,Python函数返回的仍然是单一值

    >>> r = move(100, 100, 60, math.pi / 6)
    >>> print r
    (151.96152422706632, 70.0)
    

    用print打印返回结果,原来返回值是一个tuple!

    但是,在语法上,返回一个tuple可以省略括号,而多个变量可以同时接收一个tuple,按位置赋给对应的值,所以,Python的函数返回多值其实就是返回一个tuple,但写起来更方便。


    递归函数
    在函数内部,可以调用其他函数。如果一个函数在内部调用自身本身,这个函数就是递归函数

    举个例子,我们来计算阶乘 n! = 1 * 2 * 3 * … * n,用函数 fact(n)表示,可以看出:

    fact(n) = n! = 1 * 2 * 3 * ... * (n-1) * n = (n-1)! * n = fact(n-1) * n
    

    所以,fact(n)可以表示为 n * fact(n-1),只有n=1时需要特殊处理。
    于是,fact(n)用递归的方式写出来就是:

    def fact(n):
        if n==1:
            return 1
        return n * fact(n - 1)
    

    上面就是一个递归函数。可以试试:

    >>> fact(1)
    1
    >>> fact(5)
    120
    >>> fact(100)
    93326215443944152681699238856266700490715968264381621468592963895217599993229915608941463976156518286253697920827223758251185210916864000000000000000000000000L
    

    如果我们计算fact(5),可以根据函数定义看到计算过程如下:

    ===> fact(5)
    ===> 5 * fact(4)
    ===> 5 * (4 * fact(3))
    ===> 5 * (4 * (3 * fact(2)))
    ===> 5 * (4 * (3 * (2 * fact(1))))
    ===> 5 * (4 * (3 * (2 * 1)))
    ===> 5 * (4 * (3 * 2))
    ===> 5 * (4 * 6)
    ===> 5 * 24
    ===> 120
    

    递归函数的优点是定义简单,逻辑清晰。理论上,所有的递归函数都可以写成循环的方式,但循环的逻辑不如递归清晰。

    使用递归函数需要注意防止栈溢出。在计算机中,函数调用是通过栈(stack)这种数据结构实现的,每当进入一个函数调用,栈就会加一层栈帧,每当函数返回,栈就会减一层栈帧。由于栈的大小不是无限的,所以,递归调用的次数过多,会导致栈溢出。可以试试计算 fact(10000)。


    默认参数
    定义函数的时候,还可以有默认参数。

    例如Python自带的 int() 函数,其实就有两个参数,我们既可以传一个参数,又可以传两个参数:

    >>> int('123')
    123
    >>> int('123', 8)
    83
    

    int()函数的第二个参数是转换进制,如果不传,默认是十进制 (base=10),如果传了,就用传入的参数。
    可见,函数的默认参数的作用是简化调用,你只需要把必须的参数传进去。但是在需要的时候,又可以传入额外的参数来覆盖默认参数值。
    由于函数的参数按从左到右的顺序匹配,所以默认参数只能定义在必需参数的后面

    如果想让一个函数能接受任意个参数,我们就可以定义一个可变参数

    def fn(*args):
        print(args)
    

    可变参数的名字前面有个 * 号,我们可以传入0个、1个或多个参数给可变参数:

    >>> fn()
    ()
    >>> fn('a')
    ('a',)
    >>> fn('a', 'b')
    ('a', 'b')
    >>> fn('a', 'b', 'c')
    ('a', 'b', 'c')
    

    可变参数也不是很神秘,Python解释器会把传入的一组参数组装成一个tuple传递给可变参数,因此,在函数内部,直接把变量 args 看成一个 tuple 就好了。

    定义可变参数的目的也是为了简化调用。假设我们要计算任意个数的平均值,就可以定义一个可变参数:

    def average(*args):
        ...
    

    这样,在调用的时候,可以这样写:

    >>> average()
    0
    >>> average(1, 2)
    1.5
    >>> average(1, 2, 2, 3, 4)
    2.4
    
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