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 mathdef 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, 关键字参数和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、命名关键字参数和关键字参数。　

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)===>1fact(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