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    Python之--自定义函数

    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。

    以下自定义一个函数用于判断一个人是成年人好事青少年:

     1 >>> def judge_person(age):
     2 ...     if age < 18:
     3 ...         print("teenager!")
     4 ...     else:
     5 ...         print("adult!")
     6 ... 
     7 >>> judge_person(12)
     8 teenager!
     9 >>> judge_person(23)
    10 adult!
    11 >>> 

    请注意,函数体内部的语句在执行时,一旦执行到return时,函数就执行完毕,并将结果返回。因此,函数内部通过条件判断和循环可以实现非常复杂的逻辑。

    如果没有return语句,函数执行完毕后也会返回结果,只是结果为None

    return None可以简写为return

     1 >>> def get_age(age):
     2 ...     if age > 18:
     3 ...         return "older"
     4 ...     else:
     5 ...         return 
     6 ... 
     7 >>> get_age(12)
     8 >>> get_age(56)
     9 'older'
    10 >>> 

    空函数:

      什么叫做”空函数“?所谓的空函数就是你定义一个函数,但是什么也不用做,就是定义了一个空函数!例如:

    1 >>> def Empty():
    2 ...     pass
    3 ... 
    4 >>> def Empty2():
    5 ...     pass
    6 ... 
    7 >>> 

    pass语句什么都不做,那有什么用?实际上pass可以用来作为占位符,比如现在还没想好怎么写函数的代码,就可以先放一个pass,让代码能运行起来。

    pass还可以用在其他语句里,比如:

     1 >>> age = 90
     2 >>> if age:
     3 ...     pass
     4 ... 
     5 >>> #如果没有pass就会报错。
     6 ... 
     7 >>> if age:
     8 ... 
     9   File "<stdin>", line 2
    10     
    11     ^
    12 IndentationError: expected an indented block
    13 >>> 

    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。

    当传入了不恰当的参数时,内置函数abs会检查出参数错误,而我们定义没有参数检查,所以,这个函数定义不够完善。

    以下定义一个求绝对值的函数:

     1 >>> def get_abs(value):
     2 ...     if value < 0:
     3 ...         return -value
     4 ...     else:
     5 ...         return value
     6 
     7 >>> get_abs(2)
     8 2
     9 >>> get_abs(-3)
    10 3
    11 >>> get_abs(0)
    12 0
    13 >>> 

    让我们修改一下我们函数定义get_abs,对参数类型做检查,只允许整数和浮点数类型的参数。数据类型检查可以用内置函数isinstance实现:

     1 >>> get_abs(dada)
     2 Traceback (most recent call last):
     3   File "<stdin>", line 1, in <module>
     4 NameError: name 'dada' is not defined
     5 >>> #在没有进行参数检查之前,报出了一个NameError:的错误
     6 ... #以下我们对函数进行参数检查,提高函数的健壮性。
     7 ... 
     8 >>> def get_abc(value):
     9 ...     if not isinstance(value,(int,float)):
    10 ...         raise TypeError('参数类型不对,不好意思啊!')
    11 ...     if value >= 0:        
    12 ...         return value
    13 ...     else:
    14 ...         return -value
    15 ... 
    16 >>> #传入正确的参数:
    17 ... 
    18 >>> get_abc(12)
    19 12
    20 >>> get_abc(-12)
    21 12
    22 >>> #传入错误的参数:
    23 >>> get_abc('gn')
    24 Traceback (most recent call last):
    25   File "<stdin>", line 1, in <module>
    26   File "<stdin>", line 3, in get_abc
    27 TypeError: 参数类型不对,不好意思啊!
    28 >>> 

    返回多个值:

    比如在游戏中经常需要从一个点移动到另一个点,给出坐标、位移和角度,就可以计算出新的新的坐标:

    1 import math
    2 
    3 def move(x, y, step, angle=0):
    4     nx = x + step * math.cos(angle)
    5     ny = y - step * math.sin(angle)
    6     return nx, ny

    例子:

     1 >>> import math
     2 >>> 
     3 >>> def move(x,y,step,angle = 0):
     4 ...     nx = x + step*math.cos(angle)
     5 ...     ny = y - step*math.sin(angle)
     6 ...     return nx,ny
     7 ... 
     8 >>> x1,y1 = move(100,10,60,math.pi/6) 
     9 >>> print x1,y1
    10 151.961524227 -20.0
    11 >>> 

    其实,返回的值是一个元组(tuple)。

    函数的参数:

    定义函数的时候,我们把参数的名字和位置确定下来,函数的接口定义就完成了。对于函数的调用者来说,只需要知道如何传递正确的参数,以及函数将返回什么样的值就够了,函数内部的复杂逻辑被封装起来,调用者无需了解。

    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,使得函数定义出来的接口,不但能处理复杂的参数,还可以简化调用者的代码。

    1.默认参数:

    定义一个计算平方的函数:power()

    1 >>> def power(x):
    2 ...     return x*x
    3 ... 
    4 >>> power(5)
    5 25
    6 >>> power(7)
    7 49
    8 >>> 

    当我们调用power函数时,必须传入有且仅有的一个参数x.但是此时我们要定义一个计算x的三次方甚至更多的次方该怎么办呢,或许聪明的读者已经想到了把power(x)修改为:power(x,n)实例如下:

     1 >>> def power(x,n):
     2 ...     s = 1
     3 ...     while n > 0:
     4 ...         n = n-1
     5 ...         s = s * x
     6 ...     print s
     7 ... 
     8 >>> power(2,2)
     9 4
    10 >>> power(2,9)
    11 512
    12 >>> #但是此时想要使用power(x)求x的平方的话,该方法已经没有效果了。
    13 ... 
    14 >>> power(5)
    15 Traceback (most recent call last):
    16   File "<stdin>", line 1, in <module>
    17 TypeError: power() takes exactly 2 arguments (1 given)
    18 >>> #此处我们可以引入默认参数来解决这个问题:
    19 ... 
    20 >>> def power(x,n = 2):
    21 ...     s = 1
    22 ...     while n > 0:
    23 ...         n -= 1
    24 ...         s *= x
    25 ...     print s
    26 ... 
    27 >>> power(5,2)
    28 25
    29 >>> power(5)
    30 25
    31 >>> #这样就可以实现效果了!是不是很帅!

    而对于n > 2的其他情况,就必须明确地传入n,比如power(5, 3)

    从上面的例子可以看出,默认参数可以简化函数的调用。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(思考一下为什么默认参数不能放在必选参数前面);

    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。

    可见,默认参数降低了函数调用的难度,而一旦需要更复杂的调用时,又可以传递更多的参数来实现。无论是简单调用还是复杂调用,函数只需要定义一个。

    默认参数虽然可以带来很大的便利,但是也有一个相当大的弊端:

    先定义一个函数,传入一个list,添加一个END再返回:

     1 >>> def add_end(L=[]):
     2 ...     L.append(['END'])
     3 ...     return L
     4 ... 
     5 >>> add_end([1,2,3])
     6 [1, 2, 3, ['END']]
     7 >>> add_end(['x','y','z'])
     8 ['x', 'y', 'z', ['END']]
     9 >>> #当你使用默认参数的时候,刚开始是对的:
    10 ... 
    11 >>> add_end()
    12 [['END']]
    13 >>> #但是再次调用add_end()时,结果就不对了
    14 ... 
    15 >>> add_end()
    16 [['END'], ['END']]
    17 >>> add_end()
    18 [['END'], ['END'], ['END']]
    19 >>> 

    默认参数是[],但是函数似乎每次都“记住了”上次添加了'END'后的list。这是为什么呢?

    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。

    所以,定义默认参数要牢记一点:默认参数必须指向不变对象!

    要修改上面的例子,我们可以用None这个不变对象来实现:

     1 >>> def add_end(L = None):
     2 ...     if L is None:
     3 ...         L = []
     4 ...     L.append('END')
     5 ...     return L
     6 ... 
     7 >>> #演示:
     8 ... 
     9 >>> add_end()
    10 ['END']
    11 >>> add_end()
    12 ['END']
    13 >>> add_end()
    14 ['END']
    15 >>> 

    为什么要设计str、None这样的不变对象呢?因为不变对象一旦创建,对象内部的数据就不能修改,这样就减少了由于修改数据导致的错误。此外,由于对象 不变,多任务环境下同时读取对象不需要加锁,同时读一点问题都没有。我们在编写程序时,如果可以设计一个不变对象,那就尽量设计成不变对象。

    2. 可变参数:

    在Python函数中可以传入默认参数,但是也可以传入可变参数.不难理解,可变参数的含义就是说,参数的个数时可以改变的,可以是1个、2个到任意个,还可以是0个。

    我们以数学题为例子,给定一组数字a,b,c……,请计算a2 + b2 + c2 + ……。

    要定义出这个函数,我们必须确定输入的参数。由于参数个数不确定,我们首先想到可以把a,b,c……作为一个list或tuple传进来,这样,函数可以定义如下:

    在没有使用可变参数的情况:

     1 >>> def get_value(numbers):
     2 ...    sum = 0
     3 ...    for n in numbers:    
     4 ...        sum += n * n
     5 ...    return sum
     6 ... 
     7 >>> #但是调用的时候要先拼接一个元组或者列表
     8 ... 
     9 >>> get_value([1,2,3,4,5,6,7,8,9,10])
    10 385
    11 >>> get_value((1,2,3,3,4,5,6))
    12 100

    使用可变参数,把函数修改为如下:

    1 >>> def get_value(*numbers):
    2 ...     sum = 0
    3 ...     for n in numbers:
    4 ...         sum += n*n
    5 ...     return sum
    6 ... 
    7 >>> get_value(1,2,3,4,5,6)
    8 91

    定义可变参数和定义list或tuple参数相比,仅仅在参数前面加了一个*号。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:

     1 >>> get_value(1) 2 1 3 >>> get_value(0) 4 0 

    但是,当你传入一个列表或者元组会出现错误:

     1 >>> get_value([1,2,3,4,5,6])
     2 Traceback (most recent call last):
     3   File "<stdin>", line 1, in <module>
     4   File "<stdin>", line 4, in get_value
     5 TypeError: can't multiply sequence by non-int of type 'list'
     6 >>> get_value((1,2,3,4,5,6))
     7 Traceback (most recent call last):
     8   File "<stdin>", line 1, in <module>
     9   File "<stdin>", line 4, in get_value
    10 TypeError: can't multiply sequence by non-int of type 'tuple'
    11 >>> 

    可以这样解决列表和元组的问题:

     1 >>> list1 = [8,9]
     2 >>> tuple1 = (1,2,3)
     3 >>> list1
     4 [8, 9]
     5 >>> tuple1
     6 (1, 2, 3)
     7 >>> get_value(list1[0],list1[1])
     8 145
     9 >>> get_value(tuple1[0],tuple1[1],tuple1[2])
    10 14
    11 >>> 

    但是,这种方法不是最好的,假如元组或者列表很大的时候就会出现工作量的问题,因此有一个更好的办法就是: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:

    1 >>> list1
    2 [8, 9]
    3 >>> tuple1
    4 (1, 2, 3)
    5 >>> get_value(*tuple1)
    6 14
    7 >>> get_value(*list1)
    8 145
    9 >>> 

    有木有感觉python真的是无可挑剔啊,确实是这样的。

    3. 关键字参数:

    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。而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。请看示例:

    1 >>> def person(name,age,**kw):
    2 ...     print 'name:',name,'age:',age,'other:',kw
    3 ... 
    4 >>> #函数person除了必选参数name和age外,还接受关键字参数kw。在调用该函数时,可以只传入必选参数:
    5 ... 
    6 >>> person('lt',20)
    7 name: lt age: 20 other: {}
    8 >>> 

    也可以传入任意个关键字参数:

    1 >>> person('lt',20,city = 'shanghai',height = 178,love = 'lt')
    2 name: lt age: 20 other: {'city': 'shanghai', 'love': 'lt', 'height': 178}
    3 >>> person('lt',20,city = 'shanghai',height = 178,love = 'lt',salary = 200000)
    4 name: lt age: 20 other: {'salary': 200000, 'city': 'shanghai', 'love': 'lt', 'height': 178}
    5 >>> 

    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nameage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。

    和可变参数类似,也可以先组装出一个dict,然后,把该dict转换为关键字参数传进去:

    1 >>> kw = {'name':'lt','city':'shanghai','hometown':'xinnong','age':20}
    2 >>> kw
    3 {'city': 'shanghai', 'age': 20, 'name': 'lt', 'hometown': 'xinnong'}
    4 >>> person('jack',20,city=kw['city'],hometown = kw['hometown'])
    5 name: jack age: 20 other: {'city': 'shanghai', 'hometown': 'xinnong'}

    但是,更简单便捷的方法时这样的:

    1 >>> kw = {'city':'shanghai','hometown':'xingnong'}
    2 >>> kw
    3 {'city': 'shanghai', 'hometown': 'xingnong'}
    4 >>> person('Jack',12,**kw)
    5 name: Jack age: 12 other: {'city': 'shanghai', 'hometown': 'xingnong'}
    6 >>> 

    4.参数组合:

    在Python中定义函数,可以用必选参数、默认参数、可变参数和关键字参数,这4种参数都可以一起使用,或者只用其中某些,但是请注意,参数定义的顺序必须是:必选参数、默认参数、可变参数和关键字参数。

    比如定义一个函数,包含上述4种参数:

    1 >>> def func(a,b,c=0,*args,**kw):
    2 ...     print 'a=',a,'b=',b,'c=',c,'args = ',args,'kw = ',kw
    3 ... 
    4 >>> func(1,2)
    5 a= 1 b= 2 c= 0 args =  () kw =  {}
    1 >>> func(1,2,c=3)
    2 a= 1 b= 2 c= 3 args =  () kw =  {}
    3 >>> func(1,2,3,'a','b')
    4 a= 1 b= 2 c= 3 args =  ('a', 'b') kw =  {}
    5 >>> func(1,2,3,'a','b',x = 45,y = 65,z = 32)
    6 a= 1 b= 2 c= 3 args =  ('a', 'b') kw =  {'y': 65, 'x': 45, 'z': 32}
    7 >>> 

    最神奇的是通过一个tuple和dict,你也可以调用该函数:

    1 >>> args = (1, 2, 3, 4)
    2 >>> kw = {'x': 99}
    3 >>> func(*args, **kw)
    4 a = 1 b = 2 c = 3 args = (4,) kw = {'x': 99}

    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。

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