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  • python-函数

    调用函数

    start

    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,只有一个参数。
    Python的官方网站查看文档:
    https://docs.python.org/zh-cn/3/library/functions.html
    交互式命令行通过help(abs)查看abs函数的帮助信息

    数据类型转换

    Python内置的常用函数还包括数据类型转换函数
    函数名其实就是指向一个函数对象的引用,完全可以把函数名赋给一个变量,相当于给这个函数起了一个“别名”:

    >>> a = abs # 变量a指向abs函数
    >>> a(-1) # 所以也可以通过a调用abs函数
    1
    

    报错

    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'
    

    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。
    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
    

    如果你已经把my_abs()的函数定义保存为abstest.py文件了,那么,可以在该文件的当前目录下启动Python解释器,用from abstest import my_abs来导入my_abs()函数,注意abstest是文件名(不含.py扩展名)

    空函数

    如果想定义一个什么事也不做的空函数,可以用pass语句:

    def nop():
        pass
    

    缺少了pass,代码运行就会有语法错误。

    参数检查

    调用函数时,如果参数个数不对,Python解释器会自动检查出来,并抛出TypeError
    但是如果参数类型不对,Python解释器就无法帮我们检查

    返回多个值

    import math
    
    def move(x, y, step, angle=0):
        nx = x + step * math.cos(angle)
        ny = y - step * math.sin(angle)
        return nx, ny
    
    >>> x, y = move(100, 100, 60, math.pi / 6)
    >>> print(x, y)
    151.96152422706632 70.0
    

    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)
    

    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。

    函数的参数

    Python的函数定义非常简单,但灵活度却非常大。除了正常定义的必选参数外,还可以使用默认参数、可变参数和关键字参数

    位置参数

    def power(x, n):
        s = 1
        while n > 0:
            n = n - 1
            s = s * x
        return s
    

    修改后的power(x, n)函数有两个参数:x和n,这两个参数都是位置参数,调用函数时,传入的两个值按照位置顺序依次赋给参数x和n

    默认参数

    def power(x, n=2):
        s = 1
        while n > 0:
            n = n - 1
            s = s * x
        return s
    

    当我们调用power(5)时,相当于调用power(5, 2)
    对于n > 2的其他情况,就必须明确地传入n,比如power(5, 3)
    设置默认参数时,有几点要注意:
    一是必选参数在前,默认参数在后,否则Python的解释器会报错
    二是如何设置默认参数。
    当函数有多个参数时,把变化大的参数放前面,变化小的参数放后面。变化小的参数就可以作为默认参数。
    使用默认参数有什么好处?最大的好处是能降低调用函数的难度。

    def enroll(name, gender, age=6, city='Beijing'):
        print('name:', name)
        print('gender:', gender)
        print('age:', age)
        print('city:', city)
    

    有多个默认参数时,调用的时候,既可以按顺序提供默认参数,比如调用enroll('Bob', 'M', 7),意思是,除了name,gender这两个参数外,最后1个参数应用在参数age上,city参数由于没有提供,仍然使用默认值
    也可以不按顺序提供部分默认参数。当不按顺序提供部分默认参数时,需要把参数名写上。比如调用enroll('Adam', 'M', city='Tianjin'),意思是,city参数用传进去的值,其他默认参数继续使用默认值
    默认参数有个最大的坑,演示如下:
    先定义一个函数,传入一个list,添加一个END再返回:

    def add_end(L=[]):
        L.append('END')
        return L
    

    当你正常调用时,结果似乎不错:

    >>> add_end([1, 2, 3])
    [1, 2, 3, 'END']
    >>> add_end(['x', 'y', 'z'])
    ['x', 'y', 'z', 'END']
    

    当你使用默认参数调用时,一开始结果也是对的:

    >>> add_end()
    ['END']
    

    但是,再次调用add_end()时,结果就不对了:

    >>> add_end()
    ['END', 'END']
    >>> add_end()
    ['END', 'END', 'END']
    

    Python函数在定义的时候,默认参数L的值就被计算出来了,即[],因为默认参数L也是一个变量,它指向对象[],每次调用该函数,如果改变了L的内容,则下次调用时,默认参数的内容就变了,不再是函数定义时的[]了
    定义默认参数要牢记一点:默认参数必须指向不变对象!

    def add_end(L=None):
        if L is None:
            L = []
        L.append('END')
        return L
    

    可变参数

    def calc(*numbers):
        sum = 0
        for n in numbers:
            sum = sum + n * n
        return sum
    

    在函数内部,参数numbers接收到的是一个tuple,因此,函数代码完全不变。但是,调用该函数时,可以传入任意个参数,包括0个参数
    如果已经有一个list或者tuple,要调用一个可变参数怎么办?

    >>> nums = [1, 2, 3]
    >>> calc(nums[0], nums[1], nums[2])
    14
    

    Python允许你在list或tuple前面加一个*号,把list或tuple的元素变成可变参数传进去

    >>> nums = [1, 2, 3]
    >>> calc(*nums)
    14
    

    *nums表示把nums这个list的所有元素作为可变参数传进去
    可变参数允许你传入0个或任意个参数,这些可变参数在函数调用时自动组装为一个tuple

    关键字参数

    关键字参数允许你传入0个或任意个含参数名的参数,这些关键字参数在函数内部自动组装为一个dict

    def person(name, age, **kw):
        print('name:', name, 'age:', age, 'other:', kw)
    
    >>> person('Adam', 45, gender='M', job='Engineer')
    name: Adam age: 45 other: {'gender': 'M', 'job': 'Engineer'}
    

    关键字参数有什么用?它可以扩展函数的功能。比如,在person函数里,我们保证能接收到name和age这两个参数,但是,如果调用者愿意提供更多的参数,我们也能收到。试想你正在做一个用户注册的功能,除了用户名和年龄是必填项外,其他都是可选项,利用关键字参数来定义这个函数就能满足注册的需求

    >>> extra = {'city': 'Beijing', 'job': 'Engineer'}
    >>> person('Jack', 24, **extra)
    name: Jack age: 24 other: {'city': 'Beijing', 'job': 'Engineer'}
    

    extra表示把extra这个dict的所有key-value用关键字参数传入到函数的kw参数,kw将获得一个dict,注意kw获得的dict是extra的一份拷贝,对kw的改动不会影响到函数外的extra。

    命名关键字参数

    对于关键字参数,函数的调用者可以传入任意不受限制的关键字参数。至于到底传入了哪些,就需要在函数内部通过kw检查
    如果要限制关键字参数的名字,就可以用命名关键字参数,例如,只接收city和job作为关键字参数。这种方式定义的函数如下:

    def person(name, age, *, city, job):
        print(name, age, city, job)
    

    和关键字参数**kw不同,命名关键字参数需要一个特殊分隔符后面的参数被视为命名关键字参数。
    如果函数定义中已经有了一个可变参数,后面跟着的命名关键字参数就不再需要一个特殊分隔符*了

    def person(name, age, *args, city, job):
        print(name, age, args, city, job)
    

    命名关键字参数必须传入参数名,这和位置参数不同。如果没有传入参数名,调用将报错

    参数组合

    在Python中定义函数,可以用必选参数、默认参数、可变参数、关键字参数和命名关键字参数,这5种参数都可以组合使用。但是请注意,参数定义的顺序必须是:必选参数、默认参数、可变参数、命名关键字参数和关键字参数
    比如定义一个函数,包含上述若干种参数:

    def f1(a, b, c=0, *args, **kw):
        print('a =', a, 'b =', b, 'c =', c, 'args =', args, 'kw =', kw)
    
    def f2(a, b, c=0, *, d, **kw):
        print('a =', a, 'b =', b, 'c =', c, 'd =', d, 'kw =', kw)
    

    在函数调用的时候,Python解释器自动按照参数位置和参数名把对应的参数传进去。

    >>> f1(1, 2)
    a = 1 b = 2 c = 0 args = () kw = {}
    >>> f1(1, 2, c=3)
    a = 1 b = 2 c = 3 args = () kw = {}
    >>> f1(1, 2, 3, 'a', 'b')
    a = 1 b = 2 c = 3 args = ('a', 'b') kw = {}
    >>> f1(1, 2, 3, 'a', 'b', x=99)
    a = 1 b = 2 c = 3 args = ('a', 'b') kw = {'x': 99}
    >>> f2(1, 2, d=99, ext=None)
    a = 1 b = 2 c = 0 d = 99 kw = {'ext': None}
    

    最神奇的是通过一个tuple和dict,你也可以调用上述函数:

    >>> args = (1, 2, 3, 4)
    >>> kw = {'d': 99, 'x': '#'}
    >>> f1(*args, **kw)
    a = 1 b = 2 c = 3 args = (4,) kw = {'d': 99, 'x': '#'}
    >>> args = (1, 2, 3)
    >>> kw = {'d': 88, 'x': '#'}
    >>> f2(*args, **kw)
    a = 1 b = 2 c = 3 d = 88 kw = {'x': '#'}
    

    所以,对于任意函数,都可以通过类似func(*args, **kw)的形式调用它,无论它的参数是如何定义的。

    递归函数

    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
    计算阶乘

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