• 第二章-函数


    1 函数的定义

    1.1 函数

      使用函数可以参照Python的官方说明文档

      常用的两个方法 abs和max, 分别表示取绝对值和最大值

      常用的类型转换函数有

        int()

        float()

        str()

        bool()

        其中bool()的使用范例如下

    >>> bool(1)
    True
    >>> bool('')
    False
    

    1.2 函数的实质

      函数的实质就是一个函数对象的引用, 所以完全可以把这个函数名给一个变量,相当于给这个函数取了一个别名

    >>> a = abs       # 变量a指向abs函数
    >>> a(-1)           # 所以也可以通过a调用abs函数
    1
    

    1.3 定义函数

      定义方法:

        def 函数名(参数列表):

          函数体

          return

    def my_abs(x):
        if x >= 0:
            return x
        else:
            return -x
    

      其中一定要注意, 函数体要写在缩进里面

      当没有return语句的时候, 函数执行完毕之后也会返回结果, 不过该结果为None

      return None就可以直接简写为 return

    1.4 空函数

      有的时候在函数体里并不需要执行什么操作的时候, 可以用pass来表示

    def nop():
        pass
    

    1.5 类型检查

      函数在执行方法体之前, 应该先检查一下传入的参数是否符合类型要求, 增加函数的健壮性

      检查类型有一个方法 isinstance()

        isinstance(检验的变量, (允许的类型, 允许的类型))

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

      如果变脸在类型列表中, 则返回True, 否则返回False

    1.6 函数的返回值

      函数的返回值可以是一个, 也可以是多个, 多个的时候实际上是tuple类型

    import math
    
    def move(x, y, step, angle=0):
        nx = x + step * math.cos(angle)
        ny = y - step * math.sin(angle)
        return nx, ny
    
    >>> x, y = move(100, 100, 60, math.pi / 6)
    >>> print(x, y)
    151.96152422706632 70.0
    
    >>> r = move(100, 100, 60, math.pi / 6)
    >>> print(r)
    (151.96152422706632, 70.0)

    2 函数的参数

    2.1 位置参数

      位置参数表示调用的时候通过定义的参数位置来传递参数

      例如定义一个xn的函数

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

      其中x, n都是位置函数

    2.2 默认参数

      默认参数就是, 该参数允许不传入参数值, 该值使用默认的值

      例如上述的xn的函数常用的是x2的函数, 可以定义成

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

      注意: 默认参数要放在必选参数之后

      注意2:默认参数的默认值最好不要设为可变的

        默认参数的默认值是在函数定义的时候创建的, 如果默认参数的值给定的是一个可变的变量, 则返回的结果会不正确.

      例如

    def add_end(L=[]):
        L.append('END')
        return L
    
    >>> add_end()
    ['END']
    >>> add_end()
    ['END', 'END']
    >>> add_end()
    ['END', 'END', 'END']

      上述的函数还可以通过修改函数定义来解决

      解决的方法的核心思想是, 将默认的可变参数改为不可变参数, 需要用的可变参数放在函数体内

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

    2.3 可变参数

      在定义参数的时候在形参前面加上*就表示定义了可变参数

      在调用的时候只需要将任意多少的参数放入参数列表就可以了, 相应的参数会被装配成tuple

      如果调用的时候有一个list或者tuple, 此时可以在传入的时候前面加上*传入参数

      例如

    def calc(*numbers):
        sum = 0
        for n in numbers:
            sum = sum + n * n
        return sum
    
    >>> calc(1, 2)
    5
    >>> calc()
    0
    >>> calc(1, 2, 3, 4, 5)
    55
    
    >>>nums = [1, 2, 3]
    >>>calc(*nums)
    14
    

    2.4 关键字参数

      关键参数是在调用时可以传入任意多的参数, 函数定义时用**表示

      这些参数会被自动组装为一个dict

      和可变参数类似, 当传入的本身就是一个dict时, 可以用加上**来传入

      例如

    def person(name, age, **kw):
        print('name:', name, 'age:', age, 'other:', kw)
    
    >>> person('Michael', 30)
    name: Michael age: 30 other: {}
    
    >>> 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'}
    
    >>> extra = {'city': 'Beijing', 'job': 'Engineer'}
    >>> person('Jack', 24, **extra)
    name: Jack age: 24 other: {'city': 'Beijing', 'job': 'Engineer'}
    

    2.5 命名关键字参数

      命令关键字参数, 主要是在调用的时候需要输入参数名字 

      如果没有设置默认值, 则命名关键字需要都传入, 不能像关键字参数那样想输入就输入

      作用

        限制传入的参数的名字

      定义方式1

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

        此时city和job就是命名关键字参数, 主要是位置参数与命名关键字参数用*隔开

      定义方式2

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

        此时的*args表示可变参数

      定义方式3

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

        此时设置了city默认值为Beijing

     

      之所以叫做命名关键字参数, 它实际上与关键字参数有一定的关系

        在调用的时候, 关键字参数命名关键字参数都是输入键值对 (参数名=参数值)

    2.6 总结

      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、命名关键字参数关键字参数。 

    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)
    
    >>> 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}
    
    >>> 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': '#'}
    

      总结1: 默认参数一定要用不可变对象, 如果是可变对象, 程序运行时会有逻辑错误

    总结2:要注意定义可变参数和关键字参数的语法

    *args是可变参数,args接收的是一个tuple
    **kw是关键字参数,kw接收的是一个dict

    总结3:以及调用函数时如何传入可变参数和关键字参数的语法

    可变参数既可以直接传入:func(1, 2, 3),又可以先组装list或tuple,再通过*args传入:func(*(1, 2, 3))
    关键字参数既可以直接传入:func(a=1, b=2),又可以先组装dict,再通过**kw传入:func(**{'a': 1, 'b': 2})

    3 递归函数

      递归函数就是, 一个函数在内部运行的时候调用自己本身

      例如计算n!的函数

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

      实际执行的过程如

    ===> fact(5)
    ===> 5 * fact(4)
    ===> 5 * (4 * fact(3))
    ===> 5 * (4 * (3 * fact(2)))
    ===> 5 * (4 * (3 * (2 * fact(1))))
    ===> 5 * (4 * (3 * (2 * 1)))
    ===> 5 * (4 * (3 * 2))
    ===> 5 * (4 * 6)
    ===> 5 * 24
    ===> 120
    

      理论上, 所有得递归函数都可以写成循环的方式

      在使用递归函数的时候, 要注意递归的层数不能太多,否则容易造成栈溢出

     

      解决栈溢出的方法就是使用 尾递归 的方式

      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。

    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)
    

      具体执行如下

    fact(1)===>fact_iter(1, 1)===>1
    fact(2)===>fact_iter(2, 1)===>fact_iter(1, 2*1)
    fact(3)===>fact_iter(3, 1)===>fact_iter(2, 3*1)===>fact_iter(1, 2*3*1)
    fact(4)===>fact_iter(4, 1)===>fact_iter(3, 4*1)===>fact_iter(2, 3*4*1)===>fact_iter(1, 2*3*4*1)
    

     

    ===> fact_iter(5, 1)
    ===> fact_iter(4, 5)
    ===> fact_iter(3, 20)
    ===> fact_iter(2, 60)
    ===> fact_iter(1, 120)
    ===> 120
    人若有恒 无所不成
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