Python 简明教程 --- 15,Python 函数

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测试只能证明程序有错误,而不能证明程序没有错误
—— Edsger Dijkstra

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在这里插入图片描述

本节我们来介绍函数,在前边的章节我们已经接触了挺多函数了,比如print()len() 等。

函数是编程语言中非常重要的概念,函数是一段可重复利用的,提供特定功能代码段。

函数是一种模块化的手段,可提高代码的利用率,避免重复代码,便于使用,便于维护。

Python 中,不仅提供了许多现成可用的内建函数用户还可以根据自己的需求,定义自己的函数

在Python 中,内建函数builtin_function_or_method 表示,自定义函数function 表示。

函数也属于一种数据类型,可用type() 查看:

>>> type(len)         # len() 是内建函数
<class 'builtin_function_or_method'>
>>> 
>>> type(print)       # print() 是内建函数
<class 'builtin_function_or_method'>
>>> 
>>> def test(): pass  # 自定义函数 test(),并没有实质功能
... 
>>> 
>>> type(test)        # test() 是自定义函数
<class 'function'>

提示
内建函数就是Python 原生支持自带函数(比如print()),用于区分用户自定函数

1,函数的定义

函数定义的格式如下:

def fun_name(参数列表...):
    # 函数体
    ...

首先,定义函数需要用到def 关键字,后跟函数,然后是参数列表,参数列表写在小括号()内,再往后是一个冒号:函数一般写在下一行,注意要有缩进

例如,我们定义一个简单的函数

def hello_python():
    print('hello python.')

函数输出一个字符串hello python.,其中:

文档字符串

我们可以在函数体的第一行,写一段该函数的说明,此说明用三引号'''""" 引住,这被称为文档字符串。如下:

def hello_python():
    '''这是函数的一段说明'''
    print('hello python.')

要想查看这段说明,可以使用格式函数名.__doc__ 来访问,如下:

>>> hello_python.__doc__
'这是函数的一段说明'

我们也可以访问内建函数的文档字符串,比如len() 函数

>>> len.__doc__
'Return the number of items in a container.'

2,调用函数

调用函数时,只需要用函数参数列表就行,比如上面的函数调用如下:

hello_python()  # 输出 hello python.

其实,在Python 中,函数也是一种类型,函数就是一个函数类型的变量。

因此,可以将一个函数名赋值给一个变量,如下:

abc = hello_python
print(type(abc))      # 输出 <class 'function'>
abc()                 # 就像调用 hello_python() 一样

3,函数参数

定义函数时,可以传给函数一些数据,这些数据叫做函数参数

定义一个带参数的函数,如下:

def hello(string):
    print('hello %s.' % string)

其中的string 就是函数参数,函数参数可以有多个,这里我们只写了一个参数。

此时,调用函数时,就需要给函数传递参数了,如下:

hello('python')  # 输出 hello python.
hello('java')    # 输出 hello java.
hello('html')    # 输出 hello html.

如果参数传递出现错误,则会出现TypeError 异常,参数传递错误包括

  • 参数个数不对
  • 参数类型不适用

4,默认参数

定义参数时,可以包含默认参数,默认参数可以有多个。

默认参数就是,这个参数可以传递,也可以不传递:

  • 传递时,该参数就是你传递的值
  • 不传递时,该参数有默认值

如下,我们定义了一个带有默认参数的函数

def sum(a,b=0,c=1):
    n = a + b + c
    print(n)

默认参数必须写在普通参数的后边,默认参数后边不能再有普通参数。

其中,参数a 是普通参数,参数bc都是默认参数,用赋值语句 赋予了它们默认值。

参数b的默认值是0,参数c 的默认值是1

当没有传递b 时,b0,当没有传递c 时,c1

我们可以这样调用sum 函数

sum(2)              # 只传递了 a,b 和 c 都是默认值
sum(2,3)           # 传递了 a 和 b,c 是默认值
sum(2,3,5)        # a,b,c 都传递了
sum(a=2,b=5)       # 传递参数时,普通参数和默认参数都可以加上参数名
sum(2,c=7)         # 传递了a 和 c,b 是默认值
sum(2,b=2,c=7)    # 传递默认参数时,可以加上参数名
sum(c=2,a=2,b=7)  # 传递参数时,如果有参数名,参数的顺序可以随意

需要注意的是:

  • 传递参数时,普通参数和默认参数都可以加上参数名
  • 传递参数时,如果有写参数名,参数的顺序可以随意
  • 传递参数时,如果没有写参数名,参数的顺序必须按照函数定义的顺序来写

默认参数不要是可变类型

默认参数可以是任意类型的数据,但是建议不要是可变类型数据,否则容易出现不可预料的结果。

比如代码

def test(l=[]):
    l.append(1)
    return l

调用函数时,如果传递了参数,这种情况下一般不会出现什么问题:

>>> test([])
[1]
>>> test([2])
[2,1]

但是,如果没有传递参数,而是使用的默认参数,结果可能不是你想象的:

>>> test()
[1]
>>> test()
[1,1]
>>> test()
[1,1,1]

如上代码,我们连续调用了三次test(),都使用的是默认参数。

第一次调用似乎还是正常的,但后两次的结果显示函数返回的结果,应该是累计了前边调用

这是因为,当使用默认参数时,函数记录了默认参数的一开始的变量地址,这个变量地址始终是不会改变的,但是如果这个变量类型是可变类型的数据(比如例子中的列表类型),那么其中的值是有可能改变的。

这就是出现以上情况的原因,所以,建议在使用默认参数时,不要使用可变类型的参数,容易出问题。

5,不定长参数

当你不知道函数的参数有几个的时候,你可以使用不定长参数。

不定长参数的格式,是在普通参数之前加一个星号*,如下:

def print_num(*num):
    print(num)

此时,在函数内部,num 实际上是一个元组类型。所以,我们以元组的方式来操作num 即可。

我们可以给该函数传递不同个数的参数:

print_num(1)        # 传递了 1 个参数,num = (1)
print_num(1,2)     # 传递了 2 个参数,num = (1,2)
print_num(1,2,3)  # 传递了 3 个参数,num = (1,3)

有名参数

不定长的有名参数,是在普通参数之前加两个星号**,如下:、

def print_num(**num):
    print(num)

此时,在函数内部,num 实际上是一个字典类型。所以,我们以字典的方式来操作num 即可。

我们可以给该函数传递不同个数有名参数参数名被解析成了字符串类型:

print_num(a=1)        # 传递了 1 个参数,num = {'a': 1}
print_num(a=1,b=2)   # 传递了 2 个参数,num = {'a': 1,'b': 2}

各种参数的顺序

如果一个函数中各种参数都有的话,它们的顺序是有要求的:如下:

def 函数名(普通参数,默认参数,不定长参数,不定长有名参数):
    # 函数体
    ...

建议:

不要使用太多的参数组合,不便于理解

@H_15_404@6,函数作为参数

由于函数 也是一种数据类型,所以函数也可以作为函数参数传递给函数,然后在函数内部,再调用函数

def sum(a,b): 
    return a + b 

def test(fun):
    n = fun(1,2)
    print(n)

test(sum)

上面代码中,sumtest 都是函数

sum() 函数,计算两个参数之和,并将结果返回。

test() 函数,接收一个参数 fun,该参数是一个函数类型。在函数体内,用代码n = fun(1,2) 进行调用

代码test(sum),将函数sum 作为参数传递给test()

以上就是函数作为函数参数用法

7,函数返回值

函数可以有返回值,也可以没有返回值。

函数的返回值,需要用到return 关键字,当函数的执行遇到return 时,函数的执行就会结束,并且返回一个值。

如果一个函数没有调用return,那么在函数执行完毕后,会默认返回None

def test():
    print('hello python.')
    # 没有使用 return

ret = test() # ret 为 None

如果一个函数调用return,但是return 后边没有值,那么此时的含义是,表示函数立马返回,且返回值为None

def test():
    print('hello python.')
    return 
    # return 后边的语句永远不会被执行到
    print('hello java.')

ret = test() # ret 为 None

你可以在return 后边跟一个任意类型的值,作为函数的返回值:

def test(flag):
    if flag:
        return True  # 返回 True
    else:
        return False # 返回 False

ret = test(True)     # ret 为 True 
ret = test(False)    # ret 为 False

函数返回多个值

函数不仅可以返回一个值,也可以返回多个值:

def test(a,b,c):
    return a,c

实际上这个时候,a,c自动打包到了一个元组里边,我们用一个变量去接收返回值:

ret = test(1,3)
print(ret)             # ret 为 (1,3)
print(type(ret))       # <class 'tuple'>

我们也可以用三个变量去接收这个返回值,这时返回值会被自动解包

a,c = test(1,3)
# a 为 1
# b 为 2
# c 为 3

自动解包时,如果变量的个数与返回值的个数不同,会抛出ValueError异常:

a,b = test(1,3)        # 变量少于返回值,抛出异常
a,c,d = test(1,3)  # 变量多于返回值,抛出异常

8,匿名函数

Python 中的匿名函数使用 lambda 关键字,也称为lambda 表达式。

lambda 表达式虽然也是函数,但是一般只包含简单的逻辑,它是普通函数的一种简写形式。一般常作为函数参数,传递给函数

格式如下:

lambda 参数列表 : 表达式

lambda 后跟一个参数列表,然后是一个冒号:,最后是一个表达式,表达式的计算结果会作为匿名函数返回值(不需要用return)。

可以将lambda 表达式赋值给一个变量,格式如下:

变量名 = lambda 参数列表 : 表达式

示例:

sum = lambda x,y : x + y

该匿名函数接收两个参数xy,然后计算结果 x + y,并将结果返回。

通过type(sum) 查看其类型:

>>> type(sum)
<class 'function'>

上面这个lambda 表达式就相当于如下函数

def sum(x,y):
    return x + y

我们可以像调用普通函数一样,调用lambda 表达式:

>>> sum(1,2)  # 返回 1 + 2
3
>>> sum(2,3)  # 返回 2 + 3
5

匿名函数的应用场景

在介绍Python 列表的时候,我们介绍过一个L.sort() 函数,该函数的原型如下:

L.sort(key=None,reverse=False) -> None

其中的key 参数就是一个函数类型参数,这种情况下就可以使用匿名函数。如下:

>>> l.sort(key = lambda x: x[0])
>>> l
[('a',3),('b',2),('c',1)]
>>> 
>>> l.sort(key = lambda x: x[1])
>>> l
[('c',1),('a',3)]

(完。)


推荐阅读:

Python 简明教程 --- 10,Python 列表

Python 简明教程 --- 11,Python 元组

Python 简明教程 --- 12,Python 字典

Python 简明教程 --- 13,Python 集合

Python 简明教程 --- 14,Python 数据结构进阶


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总结

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