• Python实用笔记 (6)函数


      绝对值

    >>> abs(100)
    100
    >>> abs(-20)
    20

    max()可以接收任意多个参数,并返回最大的那个:

    >>> max(1, 2)
    2
    >>> max(2, 3, 1, -5)
    3
    

    数据类型转换

    >>> int('123')
    123
    >>> int(12.34)
    12
    >>> float('12.34')
    12.34
    >>> str(1.23)
    '1.23'
    >>> str(100)
    '100'
    >>> bool(1)
    True
    >>> bool('')
    False
    

    定义函数:

    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。

    如定义一个绝对值函数:

    def my_abs(x):
        if x >= 0:
            return x
        else:
            return -x
    如果你已经把my_abs()的函数定义保存为abstest.py文件了,那么,可以在该文件的当前目录下启动Python解释器,用from abstest import my_abs来导入my_abs()函数,注意abstest是文件名(不含.py扩展名):

    │>>> from abstest import my_abs                          │
    │>>> my_abs(-9)                                          │
    │9                                                       │
    │>>> _                                                   │
    │            

    空函数

    如果想定义一个什么事也不做的空函数,可以用pass语句:

    def nop():
        pass
    

    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:

    if age >= 18:
        pass
    

    缺少了pass,代码运行就会有语法错误。

    让我们修改一下my_abs的定义,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:

    def my_abs(x):
        if not isinstance(x, (int, float)):
            raise TypeError('bad operand type')
        if x >= 0:
            return x
        else:
            return -x
    

    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:

    import math
    
    def move(x, y, step, angle=0):
        nx = x + step * math.cos(angle)
        ny = y - step * math.sin(angle)
        return nx, ny
    

    然后,我们就可以同时获得返回值:

    >>> x, y = move(100, 100, 60, math.pi / 6)
    >>> print(x, y)
    151.96152422706632 70.0
    

    但其实这只是一种假象,Python函数返回的仍然是单一值:

    >>> r = move(100, 100, 60, math.pi / 6)
    >>> print(r)
    (151.96152422706632, 70.0)
    

    原来返回值是一个tuple!但是,在语法上,返回一个tuple可以省略括号,而多个变量可以同时接收一个tuple,按位置赋给对应的值,所以,Python的函数返回多值其实就是返回一个tuple,但写起来更方便。

    计算xn

    def power(x, n):
        s = 1
        while n > 0:
            n = n - 1
            s = s * x
        return s

    函数有两个参数:xn,这两个参数都是位置参数,调用函数时,传入的两个值按照位置顺序依次赋给参数xn

    默认参数

    def power(x, n=2):
        s = 1
        while n > 0:
            n = n - 1
            s = s * x
        return s

    而对于n > 2的其他情况,就必须明确地传入n,比如power(5, 3)。(一是必选参数在前,默认参数在后,否则Python的解释器会报错)

    有多个默认参数时,调用的时候,既可以按顺序提供默认参数,比如调用enroll('Bob', 'M', 7),意思是,除了namegender这两个参数外,最后1个参数应用在参数age上,city参数由于没有提供,仍然使用默认值。

    也可以不按顺序提供部分默认参数。当不按顺序提供部分默认参数时,需要把参数名写上。比如调用enroll('Adam', 'M', city='Tianjin'),意思是,city参数用传进去的值,其他默认参数继续使用默认值。

    防止调用函数时,更改默认参数的内容:

    要修改上面的例子,我们可以用None这个不变对象来实现:

    def add_end(L=None):
        if L is None:
            L = []
        L.append('END')
        return L
    

    可变参数

    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:

    def calc(numbers):
        sum = 0
        for n in numbers:
            sum = sum + n * n
        return sum
    

    但是调用的时候,需要先组装出一个list或tuple:

    >>> calc([1, 2, 3])
    14
    >>> calc((1, 3, 5, 7))
    84
    

    如果利用可变参数,调用函数的方式可以简化成这样:

    >>> calc(1, 2, 3)
    14
    >>> calc(1, 3, 5, 7)
    84
    

    所以,我们把函数的参数改为可变参数:

    def calc(*numbers):
        sum = 0
        for n in numbers:
            sum = sum + n * n
        return sum
    

    定义可变参数和定义一个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:

    >>> calc(1, 2)
    5
    >>> calc()
    0
    

    如果已经有一个list或者tuple,要调用一个可变参数怎么办?可以这样做:

    >>> nums = [1, 2, 3]
    >>> calc(nums[0], nums[1], nums[2])
    14
    

    这种写法当然是可行的,问题是太繁琐,所以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:

    >>> nums = [1, 2, 3]
    >>> calc(*nums)
    14
    

    *nums表示把nums这个list的所有元素作为可变参数传进去。这种写法相当有用,而且很常见。

    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:

    def person(name, age, **kw):
        print('name:', name, 'age:', age, 'other:', kw)
    

    函数person除了必选参数nameage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:

    >>> person('Michael', 30)
    name: Michael age: 30 other: {}
    

    也可以传入任意个数的关键字参数:

    >>> person('Bob', 35, city='Beijing')
    name: Bob age: 35 other: {'city': 'Beijing'}
    >>> person('Adam', 45, gender='M', job='Engineer')
    name: Adam age: 45 other: {'gender': 'M', 'job': 'Engineer'}
    

    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:

    >>> extra = {'city': 'Beijing', 'job': 'Engineer'}
    >>> person('Jack', 24, city=extra['city'], job=extra['job'])
    name: Jack age: 24 other: {'city': 'Beijing', 'job': 'Engineer'}
    

    当然,上面复杂的调用可以用简化的写法:

    >>> extra = {'city': 'Beijing', 'job': 'Engineer'}
    >>> person('Jack', 24, **extra)
    name: Jack age: 24 other: {'city': 'Beijing', 'job': 'Engineer'}
    

    **extra表示把extra这个dict的所有key-value用关键字参数传入到函数的**kw参数,kw将获得一个dict,注意kw获得的dict是extra的一份拷贝,对kw的改动不会影响到函数外的extra

    命名关键字参数

    对于关键字参数,函数的调用者可以传入任意不受限制的关键字参数。至于到底传入了哪些,就需要在函数内部通过kw检查。

    仍以person()函数为例,我们希望检查是否有cityjob参数:

    def person(name, age, **kw):
        if 'city' in kw:
            # 有city参数
            pass
        if 'job' in kw:
            # 有job参数
            pass
        print('name:', name, 'age:', age, 'other:', kw)
    

    但是调用者仍可以传入不受限制的关键字参数:

    >>> person('Jack', 24, city='Beijing', addr='Chaoyang', zipcode=123456)
    

    如果要限制关键字参数的名字,就可以用命名关键字参数,例如,只接收cityjob作为关键字参数。这种方式定义的函数如下:

    def person(name, age, *, city, job):
        print(name, age, city, job)
    

    和关键字参数**kw不同,命名关键字参数需要一个特殊分隔符**后面的参数被视为命名关键字参数。

    调用方式如下:

    >>> person('Jack', 24, city='Beijing', job='Engineer')
    Jack 24 Beijing Engineer
    

    如果函数定义中已经有了一个可变参数,后面跟着的命名关键字参数就不再需要一个特殊分隔符*了:

    def person(name, age, *args, city, job):
        print(name, age, args, city, job)
    

    命名关键字参数必须传入参数名,这和位置参数不同。如果没有传入参数名,调用将报错:

    >>> person('Jack', 24, 'Beijing', 'Engineer')
    Traceback (most recent call last):
      File "<stdin>", line 1, in <module>
    TypeError: person() takes 2 positional arguments but 4 were given
    

    由于调用时缺少参数名cityjob,Python解释器把这4个参数均视为位置参数,但person()函数仅接受2个位置参数。

    命名关键字参数可以有缺省值,从而简化调用:

    def person(name, age, *, city='Beijing', job):
        print(name, age, city, job)
    

    由于命名关键字参数city具有默认值,调用时,可不传入city参数:

    >>> person('Jack', 24, job='Engineer')
    Jack 24 Beijing Engineer
    

    使用命名关键字参数时,要特别注意,如果没有可变参数,就必须加一个*作为特殊分隔符。如果缺少*,Python解释器将无法识别位置参数和命名关键字参数:

    def person(name, age, city, job):
        # 缺少 *,city和job被视为位置参数
        pass
    

    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、关键字参数和命名关键字参数,这5种参数都可以组合使用。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、命名关键字参数和关键字参数。

    比如定义一个函数,包含上述若干种参数:

    def f1(a, b, c=0, *args, **kw):
        print('a =', a, 'b =', b, 'c =', c, 'args =', args, 'kw =', kw)
    
    def f2(a, b, c=0, *, d, **kw):
        print('a =', a, 'b =', b, 'c =', c, 'd =', d, 'kw =', kw)
    

    在函数调用的时候,Python解释器自动按照参数位置和参数名把对应的参数传进去。

    >>> f1(1, 2)
    a = 1 b = 2 c = 0 args = () kw = {}
    >>> f1(1, 2, c=3)
    a = 1 b = 2 c = 3 args = () kw = {}
    >>> f1(1, 2, 3, 'a', 'b')
    a = 1 b = 2 c = 3 args = ('a', 'b') kw = {}
    >>> f1(1, 2, 3, 'a', 'b', x=99)
    a = 1 b = 2 c = 3 args = ('a', 'b') kw = {'x': 99}
    >>> f2(1, 2, d=99, ext=None)
    a = 1 b = 2 c = 0 d = 99 kw = {'ext': None}
    

    最神奇的是通过一个tuple和dict,你也可以调用上述函数:

    >>> args = (1, 2, 3, 4)
    >>> kw = {'d': 99, 'x': '#'}
    >>> f1(*args, **kw)
    a = 1 b = 2 c = 3 args = (4,) kw = {'d': 99, 'x': '#'}
    >>> args = (1, 2, 3)
    >>> kw = {'d': 88, 'x': '#'}
    >>> f2(*args, **kw)
    a = 1 b = 2 c = 3 d = 88 kw = {'x': '#'}
    

    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。

    递归函数(应该好好利用递归函数,在循环的时候考虑一下是否可以递归,简化流程,思路清晰)

    在函数内部,可以调用其他函数。如果一个函数在内部调用自身本身,这个函数就是递归函数。

    举个例子,我们来计算阶乘n! = 1 x 2 x 3 x ... x n,用函数fact(n)表示,可以看出:

    fact(n) = n! = 1 x 2 x 3 x ... x (n-1) x n = (n-1)! x n = fact(n-1) x n

    所以,fact(n)可以表示为n x fact(n-1),只有n=1时需要特殊处理。

    于是,fact(n)用递归的方式写出来就是:

    def fact(n):
        if n==1:
            return 1
        return n * fact(n - 1)
    

    使用递归函数需要注意防止栈溢出。

    解决递归调用栈溢出的方法是通过尾递归优化,事实上尾递归和循环的效果是一样的,所以,把循环看成是一种特殊的尾递归函数也是可以的。

    尾递归是指,在函数返回的时候,调用自身本身,并且,return语句不能包含表达式。这样,编译器或者解释器就可以把尾递归做优化,使递归本身无论调用多少次,都只占用一个栈帧,不会出现栈溢出的情况。

    上面的fact(n)函数由于return n * fact(n - 1)引入了乘法表达式,所以就不是尾递归了。要改成尾递归方式,需要多一点代码,主要是要把每一步的乘积传入到递归函数中:

    def fact(n):
        return fact_iter(n, 1)
    
    def fact_iter(num, product):
        if num == 1:
            return product
        return fact_iter(num - 1, num * product)
    

    可以看到,return fact_iter(num - 1, num * product)仅返回递归函数本身,num - 1num * product在函数调用前就会被计算,不影响函数调用。

    fact(5)对应的fact_iter(5, 1)的调用如下:

    ===> fact_iter(5, 1)
    ===> fact_iter(4, 5)
    ===> fact_iter(3, 20)
    ===> fact_iter(2, 60)
    ===> fact_iter(1, 120)
    ===> 120
    

    尾递归调用时,如果做了优化,栈不会增长,因此,无论多少次调用也不会导致栈溢出。

    遗憾的是,大多数编程语言没有针对尾递归做优化,Python解释器也没有做优化,所以,即使把上面的fact(n)函数改成尾递归方式,也会导致栈溢出。

  • 相关阅读:
    Echarts图表 相关技术点
    Jquery off() on() data()
    Js 正则表达式
    Java jar项目获取配置文件的项
    Java String.split 的坑,会忽略空值
    C# 工作流 状态机 门控制
    二维码SDK,高效率,高识别率,甩zxing,zbar几条街
    C#文本转语音,可导出在本地mp3或者wav文件
    api接口签名验证(MD5)
    C# 站点IP访问频率限制 针对单个站点的实现方法
  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/niulang/p/9002287.html
Copyright © 2020-2023  润新知