看完本文大概需要8分鐘,看完后,仔細看下代碼,認真回一下,函式基本知識就OK了,最好還是把代碼敲一下,
PS特別注意:很多人學Python程序中會遇到各種煩惱問題,沒有人幫答疑容易放棄,為此小編建了個Python全堆疊免費答疑.裙 :七衣衣九起起巴而五(數字的諧音)轉換下可以找到了,不懂的問題有老司機解決里面還有最新Python教程專案可拿,,一起相互監督共同進步!
一、函式基礎
簡單地說,一個函式就是一組Python陳述句的組合,它們可以在程式中運行一次或多次運行,Python中的函式在其他語言中也叫做程序或子例程,那么這些被包裝起來的陳述句通過一個函式名稱來呼叫,
有了函式,我們可以在很大程度上減少復制及粘貼代碼的次數了(相信很多人在剛開始時都有這樣的體驗),我們可以把相同的代碼可以提煉出來做成一個函式,在需要的地方只需要呼叫即可,那么,這樣就提高了代碼的復用率了,整體代碼看起來比較簡練,沒有那么臃腫了,
函式在Python中是最基本的程式結構,用來最大化地讓我們的代碼進行復用;與此同時,函式可以把一個錯綜復雜的系統分割為可管理的多個部分,簡化編程、代碼復用,
接下來我們看看什么是函式,及函式該如何定義,有兩種方式可以進行函式的定義,分別是def及lambda關鍵字,
1. 函式定義
先總結一下為什么要使用函式?
代碼復用最大化及最小化冗余代碼;
程序分解(拆解),把一個復雜的任務拆解為多個小任務,
函式定義的語法為:
def func_name(arg1, arg2, arg3, ..., argN):
statement
return value
根據上面定義,可以簡單地描述為:Python中的函式是具有0個或多個引數,具有若干行陳述句并且具有回傳值(回傳值可有可無)的一個陳述句塊(注意縮進),
那么我們就定義一個比較簡單的函式,該函式沒有引數,進入ipython互動式環境:
In[1]: def hello():
...: print('Leave me alone, the world')
...:
呼叫(執行)該函式:
In[2]: hello()
Leave me alone, the world
我們發現hello()函式并沒有return陳述句,在Python中,如果沒有顯式的執行return陳述句,那么函式的回傳值默認為None,
我們說過,定義函式有兩種形式,另外一種形式是使用lambda來定義,使用lambda定義的函式是匿名函式,這個我們在后面的內容進行講解,這里暫且不表,
二、函式引數
定義函式的時候,我們把引數的名字和位置確定下來,函式的介面定義就完成了,對于函式的呼叫者來說,只需要知道如何傳遞正確的引數,以及函式將回傳什么樣的值就夠了,函式內部的復雜的邏輯被封裝起來,呼叫者無需了解,
Python的函式定義非常簡單,但靈活度卻非常大,除了正常定義的必選引數外,還可以使用默認引數、可變引數和關鍵字引數,使得函式定義出來的介面,不但能處理復雜的引數,還可以簡化呼叫者的代碼,
1. 默認引數
默認引數使得API簡潔,但不失靈活性,當一個引數有默認值時,呼叫時如果不傳遞此引數時,會使用默認值,
def inc(init, step=1):
return init + step
# 呼叫一下這個函式
>>> inc(3)
4
>>> inc(3, 2)
5
默認引數有一個坑,就是非默認引數要放到默認引數的前面(不然Python的解釋器會報語法錯誤),允許有多個默認引數,但默認引數需要放在引數串列的最后面,
def append(x, lst=[]):
return lst.append(x)
此函式有問題,(函式中的形參是全域變數?lst在append函式中叫lst,但在全域作用域中,我們不知道lst具體叫什么名字,)
修改之后的函式為:
def append(x, lst=None):
if lst is None:
lst = []
lst.append(x)
return lst
通常來說,當默認引數是可變的時候,需要特別注意作用域的問題,我們需要上述的技巧(不可變的資料型別是值傳遞,可變的資料型別是參考傳遞,),目前可變的物件為list,dict,set,bytearray,
默認引數很有用,但使用不當,也會掉坑里,默認引數有個最大的坑,演示如下:
先定義一個函式,傳入一個list,添加一個END再回傳
def add_end(L=[]):
L.append('END')
return L
當我們正常呼叫時,結果似乎不錯:
>>> add_end([1, 2, 3])
[1, 2, 3, 'END']
>>> add_end(['x', 'y', 'z'])
['x', 'y', 'z', 'END']
當我們使用默認引數呼叫時,一開始結果也是對的:
>>> add_end()
['END']
但是,再次呼叫add_end()時,結果就不對了:
>>> add_end()
['END', 'END']
>>> add_end()
['END', 'END', 'END']
原因解釋如下:
Python函式在定義的時候,默認引數L的值就被計算出來了,即[],因為默認引數L也是一個變數,它指向物件[],每次呼叫該函式,如果改變了L的內容,則下次呼叫時,默認引數的內容就變了,不再是函式定義時的[]了,
所以,定義默認引數要牢記一點:默認引數必須指向不變物件!
要修改上面的例子,我們可以用None這個不變物件來實作:
def add_end(L=None):
if L is None:
L = []
L.append('END')
return L
為什么要設計str、None這樣的不變物件呢?因為不變物件一旦創建,物件內部的資料就不能修改,這樣就減少了由于修改資料導致的錯誤,此外,由于物件不變,多任務環境下同時讀取物件不需要加鎖,同時讀一點問題都沒有,我們在撰寫程式時,如果可以設計一個不變物件,那就盡量設計成不變物件,
2. 位置引數
我們先寫一個計算x^2的函式:
def power(x):
return x * x
對于power(x)函式,引數x就是一個位置引數,當我們呼叫power函式時,必須傳入有且僅有的一個引數x:
>>> power(5)
25
>>> power(15)
225
現在,如果我們要計算x^3怎么辦呢?可以再定義一個power3函式,但是如果要計算x^4、x^5、x^n,怎么辦?我們不可能定義無限多個函式,我們可以把power(x)修改為power(x, n),用來計算x^n,說寫就寫:
def power(x, n):
s = 1
while n > 0:
n = n - 1
s = s * x
return s
3. 關鍵字引數
可變引數允許我們傳入0個或任意個引數,這些可變引數在函式呼叫時自動組裝為一個tuple,而關鍵字引數允許你傳入0個或任意個含引數名的引數,這些關鍵字引數在函式內部自動組裝為一個dict,示例如下:
def person(name, age, **kwargs):
print('name:', name, 'age:', age, 'other:', kwargs)
函式person除了必選引數name和age外,還接受關鍵字引數kwargs,在呼叫該函式時,可以只傳入必選引數:
>>> person('LavenLiu', 25)
name: LavenLiu age: 25 other: {}
也可以傳入任意個數的關鍵字引數:
>>> person('LavenLiu', 25)
name: LavenLiu age: 25 other: {}
>>> person('Taoqi', 25, city='Hebei')
name: Taoqi age: 25 other: {'city': 'Hebei'}
>>> person('James', 31, gender='M', job='NBA player')
name: James age: 31 other: {'gender': 'M', 'job': 'NBA player'}
關鍵字引數有什么用?它可以擴展函式的功能,比如,在person函式里,我們保證能接收到name和age這兩個引數,但是,如果呼叫者愿意提供更多的引數,我們也能收到,試想你正在做一個用戶注冊的功能,除了用戶名和年齡是必填項外,其他都是可選項,利用關鍵字引數來定義這個函式就能滿足注冊的需求,
和可變引數類似,也可以先組裝出一個dict,然后,把該dict轉換為關鍵字引數傳進去:
>>> kwargs = {'city': 'Hebei', 'job': 'Test'}
>>> person('Taoqi', 25, **kwargs)
name: Taoqi age: 25 other: {'city': 'Hebei', 'job': 'Test'}
4. 位置引數和關鍵字引數
位置引數和關鍵字引數是函式呼叫時的概念,
當默認引數和關鍵字引數結合起來用的時候,很有用,
關鍵字引數必須寫在位置引數之后,否則會拋出語法錯誤,
def minus(x, y):
return x - y
minus(3, 5) # 位置引數,位置傳參
minus(5, 3) # 位置引數,位置傳參
minus(x=5, y=3) # 關鍵字引數,關鍵字傳參
minus(y=3, x=5) # 關鍵字引數,關鍵字傳參
位置引數和關鍵字引數可以共存,但是關鍵字引數必須寫到位置引數之后,
5. 可變位置引數
可變位置引數用*定義,在函式體內,可變位置引數是一個元組,
可變位置引數,
In[1]: def fn(*args):
...: print(args)
...:
In[2]: fn((1, 2, 3, 4))
((1, 2, 3, 4),)
In[3]: tup01 = (1, 2, 3, 4)
In[4]: fn(tup01)
((1, 2, 3, 4),)
In[5]: fn(*tup01)
(1, 2, 3, 4)
在python的函式中,還可以定義可變引數,可變引數就是傳入的引數個數是可變的,
In[6]: def cacl(*numbers):
...: sum = 0
...: for n in numbers:
...: sum = sum + n * n
...: return sum
...:
In[7]: nums = [1, 2, 3]
In[8]: cacl(*nums) # 這里如果不在nums前面加*,有問題嗎?
Out[8]: 14
6. 可變關鍵字引數
可變關鍵字引數使用**定義,在函式體內,可變關鍵字引數是一個字典,可變關鍵字引數的key都是字串,并且符合識別符號定義規范,
def fn(**kwargs):
print(kwargs)
dict01 = {'name': 'Laven Liu', 'age': 29}
fn(**dict01)
# fn(dict01)
fn(name='Laven Liu', age=29)
{'name': 'Laven Liu', 'age': 29}
{'name': 'Laven Liu', 'age': 29}
可變位置引數只能以位置引數的形式呼叫
可變關鍵字引數只能以關鍵字引數的形式呼叫
可變位置引數必須在可變關鍵字引數之前
In[18]: def fn(*args, **kwargs):
...: print(args)
...: print(kwargs)
...:
In[19]: fn(1, 2, 3, a=1, b=2)
(1, 2, 3)
{'a': 1, 'b': 2}
In[20]: def fn(*args, x, y):
...: print(args)
...: print(x, y)
...:
In[21]: fn(1, 2, 3, 4)
---------------------------------------------------------------------------
TypeError Traceback (most recent call last)
<ipython-input-21-0ab4fbc96a17> in <module>()
----> 1 fn(1, 2, 3, 4)
TypeError: fn() missing 2 required keyword-only arguments: 'x' and 'y'
In[22]: fn(1, 2, x=3, y=4)
(1, 2)
3 4
可變引數后置
可變引數不和默認引數一起出現
7. 引陣列合
在Python中定義函式,可以用必選引數、默認引數、可變引數和關鍵字引數,這4種引數都可以一起使用,或者只用其中某些,但是請注意,引數定義的順序必須是: 必選引數、默認引數、可變引數和關鍵字引數
比如定義一個函式,包含上述4種引數:
>>> def func(a, b, c=0, *args, **kwargs):
... print('a =', a, 'b =', b, 'c =', c, 'args = ', args, 'kwargs = ', kwargs)
在函式呼叫的時候,Python解釋器自動按照引數位置和引數名把對應的引數傳進去,
>>> func(1, 2)
a = 1 b = 2 c = 0 args = () kwargs = {}
>>> func(1, 2, c=3)
a = 1 b = 2 c = 3 args = () kwargs = {}
>>> func(1, 2, 3, 'a', 'b')
a = 1 b = 2 c = 3 args = ('a', 'b') kwargs = {}
>>> func(1, 2, 3, 'a', 'b', x=99)
a = 1 b = 2 c = 3 args = ('a', 'b') kwargs = {'x': 99}
>>>
最神奇的是通過一個tuple和dict,我們也可以呼叫該函式:
>>> args = (1, 2, 3, 4)
>>> kwargs = {'x': 99}
>>> func(*args, **kwargs)
a = 1 b = 2 c = 3 args = (4,) kwargs = {'x': 99}
所以,對于任意函式,都可以通過類似func(*args, **kwargs)的形式呼叫它,無論它的引數是如何定義的,
8. 引數解構
引數解構發生在函式呼叫時,可變引數發生函式定義的時候,引數解構分為兩種形式,一種是位置引數解構,另一種是關鍵字引數解構,
引數結構的兩種形式:
位置引數解構,使用一個星號,解構的物件為可迭代物件,解構的結果為位置引數,
關鍵字引數解構,使用兩個星號,解構的物件為字典,解構的結果為關鍵字引數,
位置引數解構的一個例子:
In[23]: def fn(a, b, c):
...: print(a, b, c)
...:
In[24]: lst = [1, 2, 3]
In[25]: fn(lst[0], lst[1], lst[2])
1 2 3
# 也可以進行如下形式的呼叫
In[26]: fn(*lst) # 這種做法就叫引數解構
1 2 3
# *號可以把線性結構解包成位置引數
lst = [1, 2, 3, 4]
fn(*lst) # -> fn(lst[0], lst[1], lst[2], lst[3])
TypeError: fn() takes 3 positional arguments but 4 were given
# 這里就報錯了,本來這個函式只能接收3個位置引數,lst有四個元素,通過引數解構之后,就變成了4個引數,所以就報錯了,
接下來看字典解構的例子:
In[27]: d = {'a': 1, 'b': 2, 'c': 3}
In[28]: fn(**d)
1 2 3
# **可以把字典解構成關鍵字引數
引數解構發生在函式呼叫時,解構的時候,線性結構的解構是位置引數,字典解構是關鍵字引數,
傳參的順序:位置引數,線性結構解構;關鍵字引數,字典解構,盡量的少的同時使用兩種解構,除非你真的知道在做什么,
In[29]: def fn(a, b, c, d):
...: print(a, b, c, d)
...:
In[30]: fn(0, *[2], c=1, **{'d': 3})
0 2 1 3
9. 引數槽(keyword-only引數)
Python3中引入的,
def fn(a, b, c):
print(a, b, c)
fn(a=1, b=2, c=3)
如果要強制傳入的引數為關鍵字引數:
def fn(*, a, b, c):
print(a, b, c)
>>> fn(1, 2, 3)
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#17>", line 1, in <module>
fn(1, 2, 3)
TypeError: fn() takes 0 positional arguments but 3 were given
>>> fn(a=1, b=2, c=3)
1 2 3
# *之后的引數,必須以關鍵字引數的形式傳遞,稱之為引數槽,
引數槽通常和默認引數搭配使用,
>>> def fn(a, b, *, x, y):
print(a, b)
print(x, y)
>>> fn(1, 2, 3, 4)
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#23>", line 1, in <module>
fn(1, 2, 3, 4)
TypeError: fn() takes 2 positional arguments but 4 were given
>>> fn(1, 2, x=3, y=4)
1 2
3 4
>>> fn(1, 2, **{'x': 3, 'y': 4})
1 2
3 4
def fn(a, b, *):
print(a, b)
def fn(a, b, *):
... print(a, b)
File "<stdin>", line 1
SyntaxError: named arguments must follow bare *
幾個例子:
def fn01(*, x=1, y=5):
print(x)
print(y)
>>> fn01()
1
5
def fn02(x=1, *, y):
print(x)
print(y)
>>> fn02(y=3)
1
3
引數槽之坑:
*之后必須有引數
非命名引數有默認值時,命名引數可以沒有默認值
默認引數應該在每段引數的最后
使用引數槽時,不能使用可變位置引數,可變關鍵之引數必須放在命名引數之后
三、高級用法
1. 遞回函式
在函式內部,可以呼叫其他函式,如果一個函式在內部呼叫自身本身,這個函式就是遞回函式,
def fact(n):
if n==1:
return 1
return n*fact(n-1)
使用遞回函式的優點是邏輯簡單清晰,缺點是過深的呼叫會導致堆疊溢位,
針對尾遞回優化的語言可以通過尾遞回防止堆疊溢位,尾遞回事實上和回圈是等價的,沒有回圈陳述句的編程語言只能通過尾遞回實作回圈,
2. 匿名函式 lambda
python 使用lambda 來創建匿名函式,
lambda只是一個運算式,函式體比def簡單很多,
lambda的主體是一個運算式,而不是一個代碼塊,僅僅能在lambda運算式中封裝有限的邏輯進去,
lambda函式擁有自己的名字空間,且不能訪問自有引數串列之外或全域名字空間里的引數,
雖然lambda函式看起來只能寫一行,卻不等同于C或C++的行內函式,后者的目的是呼叫小函式時不占用堆疊記憶體從而增加運行效率,
fib = lambda n,x=0,y=1:x if not n else fib(n-1,y,x+y)
print(fib(20))
3. Python函式中的多型
一個操作的意義取決于被操作物件的型別:
def times(x,y):
return x*y
>>>times(2,4)
>>>8
times('Python',4) # 傳遞了與上不同的資料型別 'PythonPythonPythonPython'
四、總結
Python的函式具有非常靈活的引數形態,既可以實作簡單的呼叫,又可以傳入非常復雜的引數,
默認引數一定要用不可變物件,如果是可變物件,運行會有邏輯錯誤!
要注意定義可變引數和關鍵字引數的語法:
*args是可變引數,args接收的是一個tuple;
**kwargs是關鍵字引數,kwargs接收的是一個dict,
以及呼叫函式時如何傳入可變引數和關鍵字引數的語法:
可變引數既可以直接傳入:func(1, 2, 3),又可以先組裝list或tuple,再通過*args傳入:func(*(1, 2, 3));
關鍵字引數既可以直接傳入:func(a=1, b=2),又可以先組裝dict,再通過kwargs傳入:func({'a': 1, 'b': 2}),
使用*args和 **kwargs是Python的習慣寫法,當然也可以用其他引數名,但最好使用習慣用法,
注意:很多人學Python程序中會遇到各種煩惱問題,沒有人幫答疑容易放棄,為此小編建了個Python全堆疊免費答疑.裙 :七衣衣九起起巴而五(數字的諧音)轉換下可以找到了,不懂的問題有老司機解決里面還有最新Python教程專案可拿,,一起相互監督共同進步!
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