Python 基础知识----函数

一、数学定义的函数与Python中定义的函数 

# 1.数学中定义一个简单地函数定义：
# y=2*x+2
# 其中x是自变量，y是因变量。给x传不同的值，y回得到不同的特定的值

Python中的函数是带名字的代码块，用于完成具体的工作。

 # 下面是一个打印问候语的简单函数，名为greet_user():
1 def greet_user():
2     """显示简单的问候语"""
3     print("Hello") 
4 greet_user()

    1处的代码行使用关键字def来告诉Python你要定义一个函数。这是函数，向Python指出了函数名，还可能在括号内指出函数为完成其任务需要什么样的信息。在这里，函数名为greet_user()，它不需要任何信息就能完成其工作，因此括号是空的（即便如此，括号也不可少）。最后，定义以冒号结尾。

    紧跟在def greet_user():后面的所有缩进行构成了函数体。2处的文本是被称为文档字符串（docstring）的注释，描述了函数是做什么的。文档字符串用三引号括起，Python使用它们来生成有关程序中函数的文档。

    代码行print("Hello") 3处是函数体内唯一一行代码，greet_user()只做一项工作：打印Hello。

    要使用这个函数，可调用它。函数调用让Python执行函数的代码。要调用函数，可依次指定函数名以及括号的必要信息，如4处所示。由于函数不需要任何信息，因此调用它时只需要输入greet_user()即可。和预期的一样，它打印Hello。

为什么要有函数？

　　1.可以减少代码重用

　　2.保持一致性，易维护

　　3.可扩展性

函数与过程：

    什么是过程，过程就是没有返回值的函数。

二、函数的返回值

    函数并非总是直接显示输出，相反，它可以处理一些数据，并返回一个获一组值。函数返回的值被称为返回值。在函数中，可使用return语句将值返回到调用函数的代码行。返回值让你能够将程序的大部分繁重工作移到函数中去完成，从而简化主程序。

    下面来看一个函数，它接受名和姓并返回整洁的姓名：

def get_formatted_name(first_name,last_name):
    """返回整洁的姓名"""
    full_name = first_name + " " + last_name
    return full_name.title()

musician = get_formatted_name('zhang','renguo')
print(musician)


print(get_formatted_name)

　　1处函数get_formatted_name（）的定义通过形参接受名和姓。它将姓和名合而为一，在它们之间加上一个空格，并将结果存储到3处变量full_name中。然后。将full_name的制转为首字母大写格式，并将结果返回到函数条用行4处。

　　调用返回值的函数时，需要提供一个变量，用于存储返回的值。在这里，将返回值存储在了6处变量musician中。输出为整洁的姓名。

　　函数的内存地址是8处的。

我们原本只需编写下面的代码就可输出整洁的姓名，相比与此，前面的工作好像太多了：

print('Zhang Renguo')

但在需要分别存储大量名和姓的大型程序中，像get_formatted_name（）这样的函数非常有用。你分别存储名和姓，每当需要显示姓名时都调用这个函数。

返回字典

　　函数可返回任何类型的值，包括列表和字典等较复杂的数据结构。例如，下面的函数接受姓名的组成部分，并返回一个表示人字典：

# 返回字典
def build_person(first_name,last_name):
    """返回一个字典，其中包含有关一个人的信息"""
    person = {'first':first_name,'last':last_name}
    return person
musician = build_person('zhang','renguo')
print(musician)

　　函数build_person()接受名和姓，并将这些值封装到4处字典中。存储first_name的值时，使用键为'first'，而存储last_name的值时，使用的键为'last'。最后，返回表示人的整个字典（5处）。在7处，打印这个返回的值，此时原来的两项文本信息存储在一个字典中：

　　这个函数接受简单的文本信息，将其放在一个更合适的数据结构中，让你不仅能打印这些信息，还能以其他形式处理它们。当前。字符串'zhang'和'renguo'被标记为名和姓。你可以轻松地扩展这个函数，使其接受可选值，如中间名、年龄、职业或你要存储的其他任何信息。例如，下面的修改让你还能存储年龄：

def build_person(first_name,last_name,age=''):
    """返回一个字典，其中包含有关一个人的信息"""
    person = {'first':first_name,'last':last_name}
    if age:
        person['age'] = age
    return person
musician = build_person('zhang','renguo',age=26)
print(musician)

　　在函数定义中，我们新增了一个可选形参age，并将其默认值设置为空字符串。如果函数调用中包含这个形参的值，这个值将存到字典中。在任何情况下，这个函数都会存储人的姓名，但可对其进行修改，使其也存储有关人的其他信息。

　　结合使用函数和while循环

　　可将函数与任何Python结构结合起来使用。例如，下面将结合使用函数get_formatted_name（）和while循环，以正规的方式问候用户。下面尝试使用名和姓跟用户打招呼：

def get_formatted_name(first_name,last_name):
    """返回简洁的姓名"""
    full_name = first_name + " " + last_name
    return full_name.title()
# 这是一个无限循环
while True:
    print("
Please tell me your name: ")
    f_name = input('First_name: ')
    l_name = input('Last_name: ')

    formatted_name = get_formatted_name(f_name,l_name)
    print('
Hello,' + formatted_name + '!')

　　我们使用的是get_formatted_name（）的简单版本，不涉及中间名。其中的while循环让客户输入姓名：依次提示用户输入名和姓（7处）。

　　但这个while循环存在一个问题：没有定义退出条件。请用户提供一系列输入时，该在什么地方提供退出条件呢？我们要让用户能够尽可能容易地退出，因此每次提示用户输入时，都应提供退出路径。每次提示用户输入时，都使用break语句提供了退出循环的简单途径：

def get_formatted_name(first_name,last_name):
    """返回简洁的姓名"""
    full_name = first_name + " " + last_name
    return full_name.title()
# 这是一个无限循环
while True:
    print("
Please tell me your name: ")
    print("(enter 'q' at any time to quit)")
    f_name = input('First_name: ')
    if f_name == 'q':
        break
    l_name = input('Last_name: ')
    if f_name == 'q':
        break

    formatted_name = get_formatted_name(f_name,l_name)
    print('
Hello,' + formatted_name + '!')

　　我们添加了一条消息来告诉用户如何退出，然后在每次提示用户输入时，都检查他输入的是否是退出值，如果是，就退出循环。现在，这个程序不断地问候，直到用户输入的姓或名为'q'为止。

函数的返回值：

没有返回值时返回None，

一个返回值时返回值本身，

返回多个值时以元组形式返回。

三、函数参数

　　3.1 形参和实参

　　形参：形参变量只有在被调用时才分配内存单元，在调用结束时，即刻释放所分配的内存单元。因此，形参只在函数内部有效。函数调用结束返回主调函数后则不能再使用改形参变量。 

　　实参：可以是常量、变量、表达式、函数等，无论实参是何种类型的变量，在进行函数调用时，他们都必须有确定的值，以便把这些值传给形参。因此应预先用赋值，输入等办法是参数获得确定值。 

　　向函数传递信息：

　　　　只要稍作修改，就可以让函数greet_user()不仅向用户显示Hello，还将用户的名字用作抬头。为此，可在函数定义def greet_user():的括号内添加username。通过在这里添加usename，就可让函数接受你给username指定的任何值。现在，这个函数要求你调用它时给username指定一个值。调用greet_user（）时，可将一个名字传达给他，如下所示：

def greet_user(username):
    """显示简单的问候语"""
    print("Hello,"+ username.title() + '!')

greet_user('louis')

　　　　代码greet_user('louis')调用函数greet_user()，并向它提供执行print语句所需的信息。这个函数接受你传递的名字，并向这个人发出问候。

　　上面定义函数greet_user（）时，要求变量username指定一个值。调用这个函数并提供这种信息（人名）时，它将打印相应的问候语。

　　在函数greet_user()的定义中，变量username是一个形参----函数完成其工作所需的一项信息。在代码greet_user('louis')中，值'louis'是一个实参。实参是调用函数时传递给函数的信息。我们调用函数时，将要让函数使用的信息放在括号内。在greet_user('louis')中，将实参'louis'传递给函数greet_user（），这个值被存储在形参username中。

3.2 位置参数

    调用函数时，Python必须将函数调用中的每个实参都关联到函数定义中的一个形参。为此，最简单的关联方式是基于实参的顺序。这种关联方式被称为位置实参。

def describe_pet(animal_type,pet_name):
    """显示宠物的信息"""
    print("
I have a" + animal_type + ".")
    print("My " + animal_type + "'s name is " + pet_name.title() + ".")

describe_pet('hamster','harry')

    这个函数的定义表明，它需要一种动物类型和一个名字。调用describe_pet()时，需要按顺序提供一种动物类型和一个名字。实参'hamster'存储在形参animal_type中，而实参'harry'存储在形参pet_name中。在函数体内，是用来这两个形参来显示宠物的信息。

3.2.1 调用函数多次

　　可以根据需要调用函数任意次。要再描述一个宠物，只需再次调用describe_pet()即可：

　　第二次调用describe_pet()函数时，我们向它传递了实参'dog'和'james'。与第一次调用时一样，Python将实参'dog'关联到形参animal_tyoe，并将实参'james'关联到形参pet_name。

3.2.2 位置实参的顺序很重要

3.3 关键字参数

　　关键字实参是传递给函数的名称-值对。直接在实参中将名称和值关联起来，因此向函数传递实参时不会混淆。关键字实参无需考虑函数调用中的实参顺序，还清楚的指出了函数调用中各个值的用途。

# 关键字实参
def describe_pet(animal_type,pet_name):
    """显示宠物的信息"""
    print("
I have a" + animal_type + ".")
    print("My " + animal_type + "'s name is " + pet_name.title() + ".")

describe_pet(animal_type = 'hamster',pet_name = 'harry')
# 或者
describe_pet(pet_name = 'harry',animal_type = 'hamster')

位置参数和关键字参数混用使用需要注意：

　　1、位置参数一定要在关键字参数的左边 

　　2、位置参数必须一一对应

3.4 默认参数

　　编写函数时，可给每个形参指定默认值。在调用函数中给形参提供了实参对，Python将使用指定的实参值；否则，将使用形参的默认值。因此，给形参指定默认值后，可在函数调用中省略相应的实参。使用默认值可简化函数调用，还可清楚地指出函数的典型用法。

　　例如，如果你发现调用describe_pet()时，描述的大都是小狗，就可将形参animal_type的默认值设置为'dog'。这样，调用describe_pet()来描述小狗时，就可不提供这种信息：

# 默认参数
def describe_pet(pet_name,animal_type = 'dog'):
    """显示宠物的信息"""
    print("
I have a" + animal_type + ".")
    print("My " + animal_type + "'s name is " + pet_name.title() + ".")

describe_pet(pet_name = 'james')

　　这里修改了函数describe_pet()的定义，在其中给形参animal_type制定了默认值'dog'。这样调用这个函数时，如果没有给animal_type指定值，Python将把这个形参设置为'dog'

请注意，在这个函数的定义中，修改了形参的排列顺序。由于给animal_type制定了默认值，无需通过实参来指定动物类型，因此在函数调用中只包含一个实参——宠物的名字。然而，Python依然将这个实参视为位置实参，因此如果函数调用中只包含宠物的名字，这个实参将关联到函数定义中的第一个形参。这就是需要将pet_name放在形参列表开头的原因所在。

如果要描述的动物不是小狗，可使用类似于下面的函数调用：

def describe_pet(pet_name,animal_type = 'dog'):
    """显示宠物的信息"""
    print("
I have a" + animal_type + ".")
    print("My " + animal_type + "'s name is " + pet_name.title() + ".")

# describe_pet(pet_name = 'james')

describe_pet(pet_name = 'haha',animal_type= 'bird')

由于显示地给animal_type提供了实参，因此Python将忽略这个形参的默认值。

注意：使用默认值时，在形参列表中必须先列出没有默认值的形参，再列出有默认值的形参。这让Python依然能够正确的独处位置实参。