草根学Python(六)函数

前言

前天创了个 Python 微信讨论群,以为没人进的,哈哈,想不到还真有小伙伴进群学习讨论。如果想进群,可以加我微信: androidwed ,拉进群,就不贴微信群二维码了,一是会失效,二影响文章。

目录

草根学Python(六)  函数

一、Python 自定义函数的基本步骤

函数是组织好的,可重复使用的,用来实现单一,或相关联功能的代码段。

自定义函数,基本有以下规则步骤:

  • 函数代码块以 def 关键词开头,后接函数标识符名称和圆括号()
  • 任何传入参数和自变量必须放在圆括号中间。圆括号之间可以用于定义参数
  • 函数的第一行语句可以选择性地使用文档字符串(用于存放函数说明)
  • 函数内容以冒号起始,并且缩进
  • return [表达式] 结束函数,选择性地返回一个值给调用方。不带表达式的 return 相当于返回 None。

语法示例:

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def functionname( parameters ):
"函数_文档字符串"
function_suite
return [expression]

实例:

  1. def 定义一个函数,给定一个函数名 sum
  2. 声明两个参数 num1 和 num2
  3. 函数的第一行语句进行函数说明:两数之和
  4. 最终 return 语句结束函数,并返回两数之和
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def sum(num1,num2):
"两数之和"
return num1+num2

# 调用函数
print(sum(5,6))

输出结果:

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二、函数传值问题

先看一个例子:

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# -*- coding: UTF-8 -*-
def chagne_number( b ):
b = 1000

b = 1
chagne_number(b)
print( b )

最后输出的结果为:

1
1

这里可能有些人会有疑问,为啥不是通过函数chagne_number更改了 b
的值吗?为啥没有变化,输出的结果还是 1 ,这个问题很多编程语言都会讲到,原理解释也是差不多的。

这里主要是函数参数的传递中,传递的是类型对象,之前也介绍了 Python 中基本的数据类型等。而这些类型对象可以分为可更改类型和不可更改的类型

在 Python 中,字符串,整形,浮点型,tuple 是不可更改的对象,而 list , dict 等是可以更改的对象。

例如:

不可更改的类型:变量赋值 a = 1,其实就是生成一个整形对象 1 ,然后变量 a 指向 1,当 a = 1000 其实就是再生成一个整形对象 1000,然后改变 a 的指向,不再指向整形对象 1 ,而是指向 1000,最后 1 会被丢弃

可更改的类型:变量赋值 a = [1,2,3,4,5,6] ,就是生成一个对象 list ,list 里面有 6 个元素,而变量 a 指向 list ,a[2] = 5则是将 list a 的第三个元素值更改,这里跟上面是不同的,并不是将 a 重新指向,而是直接修改 list 中的元素值。

指向问题

这也将影响到函数中参数的传递了:

不可更改的类型:类似 c++ 的值传递,如 整数、字符串、元组。如fun(a),传递的只是 a 的值,没有影响 a 对象本身。比如在 fun(a)内部修改 a 的值,只是修改另一个复制的对象,不会影响 a 本身。

可更改的类型:类似 c++ 的引用传递,如 列表,字典。如 fun(a),则是将 a 真正的传过去,修改后 fun 外部的 a 也会受影响

因此,在一开始的例子中,b = 1,创建了一个整形对象 1 ,变量 b 指向了这个对象,然后通过函数 chagne_number 时,按传值的方式复制了变量 b ,传递的只是 b 的值,并没有影响到 b 的本身。具体可以看下修改后的实例,通过打印的结果更好的理解。

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# -*- coding: UTF-8 -*-
def chagne_number( b ):
print('函数中一开始 b 的值:{}' .format( b ) )
b = 1000
print('函数中 b 赋值后的值:{}' .format( b ) )


b = 1
chagne_number( b )
print( '最后输出 b 的值:{}' .format( b ) )

打印的结果:

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函数中一开始 b 的值:1
函数中 b 赋值后的值:1000
最后输出 b 的值:1

当然,如果参数中的是可更改的类型,那么调用了这个函数后,原来的值也会被更改,具体实例如下:

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# -*- coding: UTF-8 -*-

def chagne_list( b ):
print('函数中一开始 b 的值:{}' .format( b ) )
b.append(1000)
print('函数中 b 赋值后的值:{}' .format( b ) )


b = [1,2,3,4,5]
chagne_list( b )
print( '最后输出 b 的值:{}' .format( b ) )

输出的结果:

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函数中一开始 b 的值:[1, 2, 3, 4, 5]
函数中 b 赋值后的值:[1, 2, 3, 4, 5, 1000]
最后输出 b 的值:[1, 2, 3, 4, 5, 1000]

三、函数返回值

通过上面的学习,可以知道通过 return [表达式] 语句用于退出函数,选择性地向调用方返回一个表达式。不带参数值的 return 语句返回 None。

具体示例:

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# -*- coding: UTF-8 -*-

def sum(num1,num2):
# 两数之和
if not (isinstance (num1,(int ,float)) or isinstance (num2,(int ,float))):
raise TypeError('参数类型错误')
return num1+num2

print(sum(1,2))

返回结果:

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这个示例,还通过内置函数isinstance()进行数据类型检查,检查调用函数时参数是否是整形和浮点型。如果参数类型不对,会报错,提示 参数类型错误,如图:

检查函数参数是否正确

当然,函数也可以返回多个值,具体实例如下:

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# -*- coding: UTF-8 -*-

def division ( num1, num2 ):
# 求商与余数
a = num1 % num2
b = (num1-a) / num2
return b , a

num1 , num2 = division(9,4)
tuple1 = division(9,4)

print (num1,num2)
print (tuple1)

输出的值:

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2.0 1
(2.0, 1)

认真观察就可以发现,尽管从第一个输出值来看,返回了多个值,实际上是先创建了一个元组然后返回的。回忆一下,元组是可以直接用逗号来创建的,观察例子中的 ruturn ,可以发现实际上我们使用的是逗号来生成一个元组。

四、函数的参数

1、默认值参数

有时候,我们自定义的函数中,如果调用的时候没有设置参数,需要给个默认值,这时候就需要用到默认值参数了。

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# -*- coding: UTF-8 -*-

def print_user_info( name , age , sex = '男' ):
# 打印用户信息
print('昵称:{}'.format(name) , end = ' ')
print('年龄:{}'.format(age) , end = ' ')
print('性别:{}'.format(sex))
return;

# 调用 print_user_info 函数

print_user_info( '两点水' , 18 , '女')
print_user_info( '三点水' , 25 )

输出结果:

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昵称:两点水 年龄:18 性别:女
昵称:三点水 年龄:25 性别:男

可以看到,当你设置了默认参数的时候,在调用函数的时候,不传该参数,就会使用默认值。但是这里需要注意的一点是:只有在形参表末尾的那些参数可以有默认参数值,也就是说你不能在声明函数形参的时候,先声明有默认值的形参而后声明没有默认值的形参。这是因为赋给形参的值是根据位置而赋值的。例如,def func(a, b=1) 是有效的,但是 def func(a=1, b) 是 无效 的。

默认值参数就这样结束了吗?还没有的,细想一下,如果参数中是一个可修改的容器比如一个 lsit (列表)或者 dict (字典),那么我们使用什么来作为默认值呢?我们可以使用 None 作为默认值。就像下面这个例子一样:

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# 如果 b 是一个 list ,可以使用 None 作为默认值
def print_info( a , b = None ):
if b is None :
b=[]
return;

认真看下例子,会不会有这样的疑问呢?在参数中我们直接 b=[] 不就行了吗?也就是写成下面这个样子:

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def print_info( a , b = [] ):
return;

对不对呢?运行一下也没发现错误啊,可以这样写吗?这里需要特别注意的一点:默认参数的值是不可变的对象,比如None、True、False、数字或字符串,如果你像上面的那样操作,当默认值在其他地方被修改后你将会遇到各种麻烦。这些修改会影响到下次调用这个函数时的默认值。

示例如下:

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# -*- coding: UTF-8 -*-

def print_info( a , b = [] ):
print(b)
return b ;

result = print_info(1)

result.append('error')

print_info(2)

输出的结果:

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[]
['error']

认真观察,你会发现第二次输出的值根本不是你想要的,因此切忌不能这样操作。

还有一点,有时候我就是不想要默认值啊,只是想单单判断默认参数有没有值传递进来,那该怎么办?我们可以这样做:

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_no_value =object()

def print_info( a , b = _no_value ):
if b is _no_value :
print('b 没有赋值')
return;

这里的 object 是python中所有类的基类。 你可以创建 object 类的实例,但是这些实例没什么实际用处,因为它并没有任何有用的方法, 也没有任何实例数据(因为它没有任何的实例字典,你甚至都不能设置任何属性值)。 你唯一能做的就是测试同一性。也正好利用这个特性,来判断是否有值输入。

2、关键字参数

在 Python 中,可以通过参数名来给函数传递参数,而不用关心参数列表定义时的顺序,这被称之为关键字参数。使用关键参数有两个优势 :

一、由于我们不必担心参数的顺序,使用函数变得更加简单了。

二、假设其他参数都有默认值,我们可以只给我们想要的那些参数赋值

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# -*- coding: UTF-8 -*-

def print_user_info( name , age , sex = '男' ):
# 打印用户信息
print('昵称:{}'.format(name) , end = ' ')
print('年龄:{}'.format(age) , end = ' ')
print('性别:{}'.format(sex))
return;

# 调用 print_user_info 函数

print_user_info( name = '两点水' ,age = 18 , sex = '女')
print_user_info( name = '两点水' ,sex = '女', age = 18 )

输出的值:

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昵称:两点水 年龄:18 性别:女
昵称:两点水 年龄:18 性别:女

3、不定长参数

有时我们在设计函数接口的时候,可会需要可变长的参数。也就是说,我们事先无法确定传入的参数个数。Python 提供了一种元组的方式来接受没有直接定义的参数。这种方式在参数前边加星号 * 。如果在函数调用时没有指定参数,它就是一个空元组。我们也可以不向函数传递未命名的变量。

例如:

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# -*- coding: UTF-8 -*-

def print_user_info( name , age , sex = '男' , * hobby):
# 打印用户信息
print('昵称:{}'.format(name) , end = ' ')
print('年龄:{}'.format(age) , end = ' ')
print('性别:{}'.format(sex) ,end = ' ' )
print('爱好:{}'.format(hobby))
return;

# 调用 print_user_info 函数
print_user_info( '两点水' ,18 , '女', '打篮球','打羽毛球','跑步')

输出的结果:

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昵称:两点水 年龄:18 性别:女 爱好:('打篮球', '打羽毛球', '跑步')

通过输出的结果可以知道,*hobby是可变参数,且 hobby其实就是一个 tuple (元祖)

可变长参数也支持关键参数,没有被定义的关键参数会被放到一个字典里。这种方式即是在参数前边加 **,更改上面的示例如下:

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# -*- coding: UTF-8 -*-

def print_user_info( name , age , sex = '男' , ** hobby ):
# 打印用户信息
print('昵称:{}'.format(name) , end = ' ')
print('年龄:{}'.format(age) , end = ' ')
print('性别:{}'.format(sex) ,end = ' ' )
print('爱好:{}'.format(hobby))
return;

# 调用 print_user_info 函数
print_user_info( name = '两点水' , age = 18 , sex = '女', hobby = ('打篮球','打羽毛球','跑步'))

输出的结果:

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昵称:两点水 年龄:18 性别:女 爱好:{'hobby': ('打篮球', '打羽毛球', '跑步')}

通过对比上面的例子和这个例子,可以知道,*hobby是可变参数,且 hobby其实就是一个 tuple (元祖),**hobby是关键字参数,且 hobby 就是一个 dict (字典)

4、只接受关键字参数

关键字参数使用起来简单,不容易参数出错,那么有些时候,我们定义的函数希望某些参数强制使用关键字参数传递,这时候该怎么办呢?

将强制关键字参数放到某个*参数或者单个*后面就能达到这种效果,比如:

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# -*- coding: UTF-8 -*-

def print_user_info( name , *, age , sex = '男' ):
# 打印用户信息
print('昵称:{}'.format(name) , end = ' ')
print('年龄:{}'.format(age) , end = ' ')
print('性别:{}'.format(sex))
return;

# 调用 print_user_info 函数
print_user_info( name = '两点水' ,age = 18 , sex = '女' )

# 这种写法会报错,因为 age ,sex 这两个参数强制使用关键字参数
#print_user_info( '两点水' , 18 , '女' )
print_user_info('两点水',age='22',sex='男')

通过例子可以看,如果 age , sex 不适用关键字参数是会报错的。

很多情况下,使用强制关键字参数会比使用位置参数表意更加清晰,程序也更加具有可读性。使用强制关键字参数也会比使用 **kw 参数更好且强制关键字参数在一些更高级场合同样也很有用。

五、匿名函数

有没有想过定义一个很短的回调函数,但又不想用 def 的形式去写一个那么长的函数,那么有没有快捷方式呢?答案是有的。

python 使用 lambda 来创建匿名函数,也就是不再使用 def 语句这样标准的形式定义一个函数。

匿名函数主要有以下特点:

  • lambda 只是一个表达式,函数体比 def 简单很多。
  • lambda 的主体是一个表达式,而不是一个代码块。仅仅能在 lambda 表达式中封装有限的逻辑进去。
  • lambda 函数拥有自己的命名空间,且不能访问自有参数列表之外或全局命名空间里的参数。

基本语法

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lambda [arg1 [,arg2,.....argn]]:expression

示例:

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# -*- coding: UTF-8 -*-

sum = lambda num1 , num2 : num1 + num2;

print( sum( 1 , 2 ) )

输出的结果:

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注意:尽管 lambda 表达式允许你定义简单函数,但是它的使用是有限制的。 你只能指定单个表达式,它的值就是最后的返回值。也就是说不能包含其他的语言特性了, 包括多个语句、条件表达式、迭代以及异常处理等等。

匿名函数中,有一个特别需要注意的问题,比如,把上面的例子改一下:

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# -*- coding: UTF-8 -*-

num2 = 100
sum1 = lambda num1 : num1 + num2 ;

num2 = 10000
sum2 = lambda num1 : num1 + num2 ;

print( sum1( 1 ) )
print( sum2( 1 ) )

你会认为输出什么呢?第一个输出是 101,第二个是 10001,结果不是的,输出的结果是这样:

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10001
10001

这主要在于 lambda 表达式中的 num2 是一个自由变量,在运行时绑定值,而不是定义时就绑定,这跟函数的默认值参数定义是不同的。所以建议还是遇到这种情况还是使用第一种解法。

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