python3 第十六章 - 函數

来源:https://www.cnblogs.com/mrbug/archive/2018/01/21/8322423.html
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函數是組織好的，可重覆使用的，用來實現單一，或相關聯功能的代碼段。函數能提高應用的模塊性，和代碼的重覆利用率。你已經知道Python提供了許多內建函數，比如print()。但你也可以自己創建函數，這被叫做用戶自定義函數。 1、語法 Python 定義函數使用 def 關鍵字，一般格式如下： 預設情況 ...


函數是組織好的，可重覆使用的，用來實現單一，或相關聯功能的代碼段。
函數能提高應用的模塊性，和代碼的重覆利用率。你已經知道Python提供了許多內建函數，比如print()。但你也可以自己創建函數，這被叫做用戶自定義函數。

 

1、語法

Python 定義函數使用 def 關鍵字，一般格式如下：

def 函數名（參數列表）:
    函數體

 

預設情況下，參數值和參數名稱是按函數聲明中定義的的順序匹配起來的。

定義一個由自己想要功能的函數，以下是簡單的規則：

  • 函數代碼塊以 def 關鍵詞開頭，後接函數標識符名稱和圓括弧 ()。
  • 任何傳入參數和自變數必須放在圓括弧中間，圓括弧之間可以用於定義參數。
  • 函數的第一行語句可以選擇性地使用文檔字元串——用於存放函數說明。
  • 函數內容以冒號起始，並且縮進。
  • return [表達式] 結束函數，選擇性地返回一個值給調用方。不帶表達式的return相當於返回 None。

 

實例：

def hello():
    return 'Hello world'

def say(msg):
    print(msg)

def sun(num1, num2):
    print('num1 + num2 =', num1, num2)

 

2、函數調用

Python內置了很多有用的函數，我們可以直接調用。要調用一個函數，需要知道函數的名稱和參數，比如求絕對值的函數abs，只有一個參數：

print('100的絕對值：', abs(100))
print('-20的絕對值：', abs(-20))

以上代碼，輸出：

100的絕對值： 100
-20的絕對值： 20

定義一個函數：給了函數一個名稱，指定了函數里包含的參數，和代碼塊結構。
這個函數的基本結構完成以後，你可以通過另一個函數調用執行，也可以直接從 Python 命令提示符執行。

3、參數傳遞 

在 python 中，類型屬於對象，變數是沒有類型的：

a=[1,2,3]

a="Python"

以上代碼中，[1,2,3] 是 List 類型，"Python" 是 String 類型，而變數 a 是沒有類型，它僅僅是一個對象的引用（一個指針），可以是 List 類型對象，也可以指向 String 類型對象。

 

python 函數的參數傳遞：

  • 不可變類型：類似 c++ 的值傳遞，如 整數、字元串、元組。如fun（a），傳遞的只是a的值，沒有影響a對象本身。比如在 fun（a）內部修改 a 的值，只是修改另一個複製的對象，不會影響 a 本身。
  • 可變類型：類似 c++ 的引用傳遞，如 列表，字典。如 fun（la），則是將 la 真正的傳過去，修改後fun外部的la也會受影響

python 中一切都是對象，嚴格意義我們不能說值傳遞還是引用傳遞，我們應該說傳不可變對象和傳可變對象。

 

什麼是可更改(mutable)與不可更改(immutable)對象？

在 python 中，str, tuple, 和 number 是不可更改的對象，而 list,dict 等則是可以修改的對象。例如：

不可變類型：變數賦值 a=5 後再賦值 a=10，這裡實際是新生成一個 int 值對象 10，再讓 a 指向它，而 5 被丟棄，不是改變a的值，相當於新生成了a。

可變類型：變數賦值 la=[1,2,3,4] 後再賦值 la[2]=5 則是將 list la 的第三個元素值更改，本身la沒有動，只是其內部的一部分值被修改了。

 

不可變對象在函數里修改了參數，原始的參數是不會改變的。例如：

def ChangeInt(a):
    a = 10

b = 2
ChangeInt(b)
print(b) # 結果是 2

實例中有 int 對象 2，指向它的變數是 b，在傳遞給 ChangeInt 函數時，按傳值的方式複製了變數 b，a 和 b 都指向了同一個 Int 對象，在 a=10 時，則新生成一個 int 值對象 10，並讓 a 指向它。

 

可變對象在函數里修改了參數，那麼原始的參數也被改變了。例如：

# 可寫函數說明
def changeme(mylist):
    "修改傳入的列表"
    mylist.append([1, 2, 3, 4])
    print("函數內取值: ", mylist)
    return


# 調用changeme函數
mylist2 = [10, 20, 30]
changeme(mylist2)
print("函數外取值: ", mylist2)

傳入函數的和在末尾添加新內容的對象用的是同一個引用。故輸出結果如下：

函數內取值:  [10, 20, 30, [1, 2, 3, 4]]
函數外取值:  [10, 20, 30, [1, 2, 3, 4]]

 

4、參數

  • 必需參數
  • 關鍵字參數
  • 預設參數
  • 不定長參數

 

什麼是必需參數？必需參數須以正確的順序傳入函數。調用時的數量必須和聲明時的一樣。下麵的實例中調用say()函數，你必須傳入一個參數，不然會出現語法錯誤：

def say(msg):
    print(msg)  # 列印傳入的參數

#調用say
say('hello world')

以上代碼，輸出：

hello world

但，我們如下調用時，就會報錯：

def say(msg):
    print(msg)  # 列印傳入的參數

#調用say
say()

以上代碼，報錯：

TypeError: say() missing 1 required positional argument: 'msg'

調用函數的時候，如果傳入的參數數量不對，會報TypeError的錯誤，並且Python會明確地告訴你。

 

如果傳入的參數數量是對的，但參數類型不能被函數所接受，也會報TypeError的錯誤，並且給出錯誤信息：str是錯誤的參數類型：

print(abs('abc'))

以上代碼，會報錯：

TypeError: bad operand type for abs(): 'str'

 

什麼是關鍵字參數？關鍵字參數和函數調用關係緊密，函數調用使用關鍵字參數來確定傳入的參數值。使用關鍵字參數允許函數調用時參數的順序與聲明時不一致，因為 Python 解釋器能夠用參數名匹配參數值。

我們來看實例：

#  申明一個函數say，第一個參數為：name，第二個參數為：msg
def say(name, msg):
    print('%s 說：%s' %(name, msg))  # 列印傳入的參數

# 普通方式調用say()
say('roy', 'hello world')

# 用關鍵字參數的方式調用say()
say(msg='這是用關鍵字參數的方式調用的', name='roy')

以上代碼，輸出：

roy 說：hello world
roy 說：這是用關鍵字參數的方式調用的

我們可以看出，在第二次調用的時候，我們根本沒有按照函數申明時的參數順序去傳遞參數，但也是正確的輸出了內容。

 

什麼是預設參數？調用函數時，如果沒有傳遞參數，則會使用預設參數。以下實例中如果沒有傳入 msg 參數，則使用預設值：

#  申明一個函數say，第一個參數為：name，第二個參數為：msg
def say(name, msg='hello world'):
    print('%s 說：%s' %(name, msg))  # 列印傳入的參數

# 調用
say('roy')

以上代碼，輸出：

roy 說：hello world

設置預設參數時，有幾點要註意：

一是必選參數在前，預設參數在後，否則Python的解釋器會報錯（思考一下為什麼預設參數不能放在必選參數前面）；

二是如何設置預設參數。當函數有多個參數時，把變化大的參數放前面，變化小的參數放後面。變化小的參數就可以作為預設參數。

 

什麼是不定長參數？你可能需要一個函數能處理比當初聲明時更多的參數。這些參數叫做不定長參數，和上述幾種參數不同，聲明時不會命名。基本語法如下：

def functionname([formal_args,] *var_args_tuple ):
   "函數_文檔字元串"
   function_suite
   return [expression]

加了星號（*）的變數名會存放所有未命名的變數參數。如果在函數調用時沒有指定參數，它就是一個空元組。我們也可以不向函數傳遞未命名的變數。如下實例：

# 可寫函數說明
def printinfo(arg1, *vartuple):
    "列印任何傳入的參數"
    print("輸出: ")
    print(arg1)
    for var in vartuple:
        print(var)
    return


# 調用printinfo 函數
printinfo(10)
printinfo(70, 60, 50)

以上代碼，輸出：

輸出: 
10
輸出: 
70
60
50

 

5、匿名函數

python 使用 lambda 來創建匿名函數。

所謂匿名，意即不再使用 def 語句這樣標準的形式定義一個函數。

  • lambda 只是一個表達式，函數體比 def 簡單很多。
  • lambda的主體是一個表達式，而不是一個代碼塊。僅僅能在lambda表達式中封裝有限的邏輯進去。
  • lambda 函數擁有自己的命名空間，且不能訪問自己參數列表之外或全局命名空間里的參數。
  • 雖然lambda函數看起來只能寫一行，卻不等同於C或C++的內聯函數，後者的目的是調用小函數時不占用棧記憶體從而增加運行效率。


lambda 函數的語法只包含一個語句，如下：

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

實例：

# 可寫函數說明
sum = lambda arg1, arg2: arg1 + arg2

# 調用sum函數
print("相加後的值為 : ", sum(10, 20))
print("相加後的值為 : ", sum(20, 20))

以上代碼，輸出：

相加後的值為 :  30
相加後的值為 :  40

 

有些時候，當我們在傳入函數時，不需要顯式地定義函數，直接傳入匿名函數更方便。匿名函數有個限制，就是只能有一個表達式，無需寫return，返回值就是該表達式的結果。用匿名函數有個好處，因為函數沒有名字，不必擔心函數名衝突。此外，匿名函數也是一個函數對象，也可以把匿名函數賦值給一個變數，再利用變數來調用該函數

 

6、return語句

return [表達式] 語句用於退出函數，選擇性地向調用方返回一個表達式。不帶參數值的return語句返回None。

實例：

#  這是一個有return語句的函數
def hello():
    return 'Hello world'

#  這是一個有return語句的函數，預設返回None
def say(msg):
    print(msg)

#  調用 hello 並把它的結果賦值給 變數
msg = hello()
print(msg)

# 調用 say
say('您好')

以上代碼，輸出：

Hello world
您好

 

 

7、註釋

函數的第一行語句可以選擇性地使用文檔字元串——用於存放函數說明，例如：

def test():
    """
    this is test
    :return: int string
    """
    return 1

可以調用 __doc__ 查看函數的文檔：

def test():
    """
    this is test
    :return: int string
    """
    return 1

print(test.__doc__)

以上代碼，輸出：

    this is test
    :return: int string

 

在python3中你還可以這樣為函數添加註釋：

def dog(name:str, age:(1, 99), species:'狗狗的品種') -> tuple:
    return (name, age, species)

如上，可以使用:對參數逐個進行註釋，註釋內容可以是任何形式，比如參數的類型、作用、取值範圍等等，返回值使用->標註，所有的註釋都會保存至函數的屬性。

查看這些註釋可以通過 __annotations__ 獲取，結果會議字典的形式返回：

def dog(name:str, age:(1, 99), species:'狗狗的品種') -> tuple:
    return (name, age, species)


print(dog.__annotations__)

以上代碼，輸出：

{'name': <class 'str'>, 'age': (1, 99), 'species': '狗狗的品種', 'return': <class 'tuple'>}

另外，使用函數註釋並不影響預設參數的使用：

def dog(name:str ='dobi', age:(1, 99) =3, species:'狗狗的品種' ='Labrador') -> tuple:
    return (name, age, species)

print(dog())

以上代碼，輸出：

('dobi', 3, 'Labrador')

 


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