python--3、函數，python--3函數

python--3、函數，python--3函數
定義:

定義函數時，也相當於定義變數。會把函數體內的代碼存入開闢的記憶體空間中。使用函數時，通過func() 聲明是函數，其對應的值為代碼。函數是指將一組語句的集合通過一個名字(函數名)封裝起來，要想執行這個函數，只需調用其函數名即可。

特性:

在Python中，定義一個函數要使用def語句，依次寫出函數名、括弧、括弧中的參數和冒號:，然後，在縮排塊中編寫函數體，函數的傳回值用return語句返回。

函數中傳入的參數，可以是任意資料類型的值。參數分為實參和形參。

實參和形參

形參變數只有在被調用時才分配記憶體單元，在調用結束時，即刻釋放所分配的記憶體單元。因此，形參只在函數內部有效。函數調用結束返回主調用函數後則不能再使用該形參變數

實參可以是常量、變數、運算式、函數等，無論實參是何種類型的量，在進行函數調用時，它們都必須有確定的值，以便把這些值傳送給形參。因此應預先用賦值，輸入等辦法使參數獲得確定值

 

我們以自訂一個求絕對值的func函數為例：

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

註：函數體內部的語句在執行時，一旦執行到return時，函數就執行完畢，並將結果返回。因此，函數內部通過條件判斷和迴圈可以實現非常複雜的邏輯。

如果沒有return語句，函數執行完畢後也會返回結果，只是結果為None。

return None可以簡寫為return。

 return返回多個值

return x,y

傳回值會是一個tuple！但是，在文法上，返回一個tuple可以省略括弧，而多個變數可以同時接收一個tuple，按位置賦給對應的值，所以，Python的函數返回多值其實就是返回一個tuple，但寫起來更方便。

 

空函數及其作用

def func1():    pass

pass即執行時什麼也不做。但缺少了pass，代碼運行就會有語法錯誤。

定義空函數的意義在於寫程式架構時屢清楚需要的各個功能。

 小結

定義函數時，需要確定函數名和參數個數；

如果有必要，可以先對參數的資料類型做檢查；

函數體內部可以用return隨時返回函數結果；

函數執行完畢也沒有return語句時，自動return None。

函數可以同時返回多個值，但其實就是一個tuple。

 函數的參數

除了正常定義的必選參數外，還可以使用預設參數、可變參數和關鍵字參數，使得函數定義出來的介面，不但能處理複雜的參數，還可以簡化調用者的代碼。

參數檢查

調用函數時，如果參數個數不對，Python解譯器會自動檢查出來，並拋出TypeError。

但是如果參數類型不對，Python解譯器就無法幫我們檢查。

預設參數

我們仍以具體的例子來說明如何定義函數的預設參數。先寫一個計算x2的函數：

def power(x):    return x * x

當我們調用power函數時，必須傳入有且僅有的一個參數x：

>>> power(5)25>>> power(15)225

現在，如果我們要計算x3怎麼辦？可以再定義一個power3函數，但是如果要計算x4、x5……怎麼辦？我們不可能定義無限多個函數。

你也許想到了，可以把power(x)修改為power(x, n)，用來計算xn，說幹就幹：

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

對於這個修改後的power函數，可以計算任意n次方：

>>> power(5, 2)25>>> power(5, 3)125

但是，這時調用代碼只輸入x的值就會失敗，因為增加了一個參數，導致無法正常調用。

 

這個時候，預設參數就排上用場了。由於我們經常計算x2，所以，完全可以把第二個參數n的預設值設定為2：

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

這樣，當我們調用power(5)時，相當於調用power(5, 2)：

>>> power(5)25>>> power(5, 2)25

而對於n > 2的其他情況，就必須明確地傳入n，比如power(5, 3)。

從上面的例子可以看出，預設參數可以簡化函數的調用。設定預設參數時，有幾點要注意：

一是必選參數在前，預設參數在後，否則Python的解譯器會報錯（思考一下為什麼預設參數不能放在必選參數前面）；

二是如何設定預設參數。

當函數有多個參數時，把變化大的參數放前面，變化小的參數放後面。變化小的參數就可以作為預設參數。

使用預設參數有什麼好處？最大的好處是能降低調用函數的難度。

 有多個預設參數時，調用的時候，既可以按順序提供預設參數。

但

預設參數有個最大的坑，示範如下：

先定義一個函數，傳入一個list，添加一個END再返回：

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

當你正常調用時，結果似乎不錯：

>>> add_end([1, 2, 3])[1, 2, 3, 'END']>>> add_end(['x', 'y', 'z'])['x', 'y', 'z', 'END']

當你使用預設參數調用時，一開始結果也是對的：

>>> add_end()['END']

但是，再次調用add_end()時，結果就不對了：

>>> add_end()['END', 'END']>>> add_end()['END', 'END', 'END']

很多初學者很疑惑，預設參數是[]，但是函數似乎每次都“記住了”上次添加了'END'後的list。

原因解釋如下：

Python函數在定義的時候，預設參數L的值就被計算出來了，即[]，因為預設參數L也是一個變數，它指向對象[]，每次調用該函數，如果改變了L的內容，則下次調用時，預設參數的內容就變了，不再是函數定義時的[]了。

所以，定義預設參數要牢記一點：預設參數必須指向不變對象！

註：設計str、None這樣的不變對象的意義：因為不變對象一旦建立，對象內部的資料就不能修改，這樣就減少了由於修改資料導致的錯誤。此外，由於對象不變，多任務環境下同時讀取對象不需要加鎖，同時讀一點問題都沒有。我們在編寫程式時，如果可以設計一個不變對象，那就盡量設計成不變對象。

可變參數

在Python函數中，還可以定義可變參數。顧名思義，可變參數就是傳入的參數個數是可變的，可以是1個、2個到任意個，還可以是0個。

我們以數學題為例子，給定一組數字a，b，c……，請計算a2 + b2 + c2 + ……。

要定義出這個函數，我們必須確定輸入的參數。由於參數個數不確定，我們首先想到可以把a，b，c……作為一個list或tuple傳進來，這樣，函數可以定義如下：

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

但是調用的時候，需要先組裝出一個list或tuple：

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

如果利用可變參數，調用函數的方式可以簡化成這樣：

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

所以，我們把函數的參數改為可變參數：

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

定義可變參數和定義list或tuple參數相比，僅僅在參數前面加了一個*號。在函數內部，參數numbers接收到的是一個tuple，因此，函數代碼完全不變。但是，調用該函數時，可以傳入任意個參數，包括0個參數：

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

如果已經有一個list或者tuple，要調用一個可變參數怎麼辦？可以這樣做：

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

這種寫法當然是可行的，問題是太繁瑣，所以Python允許你在list或tuple前面加一個*號，把list或tuple的元素變成可變參數傳進去：

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

這種寫法相當有用，而且很常見。

關鍵字參數

可變參數允許你傳入0個或任意個參數，這些可變參數在函數調用時自動組裝為一個tuple。而關鍵字參數允許你傳入0個或任意個含參數名的參數，這些關鍵字參數在函數內部自動組裝為一個dict。請看樣本：

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

函數person除了必選參數name和age外，還接受關鍵字參數kw。在調用該函數時，可以只傳入必選參數：

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

也可以傳入任意個數的關鍵字參數：

>>> 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'}

關鍵字參數有什麼用？它可以擴充函數的功能。比如，在person函數裡，我們保證能接收到name和age這兩個參數，但是，如果調用者願意提供更多的參數，我們也能收到。試想你正在做一個使用者註冊的功能，除了使用者名稱和年齡是必填項外，其他都是可選項，利用關鍵字參數來定義這個函數就能滿足註冊的需求。

和可變參數類似，也可以先組裝出一個dict，然後，把該dict轉換為關鍵字參數傳進去：

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

當然，上面複雜的調用可以用簡化的寫法：

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

參數組合

在Python中定義函數，可以用必選參數、預設參數、可變參數和關鍵字參數，這4種參數都可以一起使用，或者只用其中某些，但是請注意，參數定義的順序必須是：必選參數、預設參數、可變參數和關鍵字參數。

比如定義一個函數，包含上述4種參數：

def func(a, b, c=0, *args, **kw):    print 'a =', a, 'b =', b, 'c =', c, 'args =', args, 'kw =', kw

在函數調用的時候，Python解譯器自動按照參數位置和參數名把對應的參數傳進去。

>>> func(1, 2)a = 1 b = 2 c = 0 args = () kw = {}>>> func(1, 2, c=3)a = 1 b = 2 c = 3 args = () kw = {}>>> func(1, 2, 3, 'a', 'b')a = 1 b = 2 c = 3 args = ('a', 'b') kw = {}>>> func(1, 2, 3, 'a', 'b', x=99)a = 1 b = 2 c = 3 args = ('a', 'b') kw = {'x': 99}

最神奇的是通過一個tuple和dict，你也可以調用該函數：

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

所以，對於任意函數，都可以通過類似func(*args, **kw)的形式調用它，無論它的參數是如何定義的。

小結

Python的函數具有非常靈活的參數形態，既可以實現簡單的調用，又可以傳入非常複雜的參數。

預設參數一定要用不可變對象，如果是可變對象，運行會有邏輯錯誤！

要注意定義可變參數和關鍵字參數的文法：

*args是可變參數，args接收的是一個tuple；

**kw是關鍵字參數，kw接收的是一個dict。

以及調用函數時如何傳入可變參數和關鍵字參數的文法：

可變參數既可以直接傳入：func(1, 2, 3)，又可以先組裝list或tuple，再通過*args傳入：func(*(1, 2, 3))；

關鍵字參數既可以直接傳入：func(a=1, b=2)，又可以先組裝dict，再通過**kw傳入：func(**{'a': 1, 'b': 2})。

使用*args和**kw是Python的習慣寫法，當然也可以用其他參數名，但最好使用習慣用法。

 

全域與局部變數

在子程式中定義的變數稱為局部變數，在程式的一開始定義的變數稱為全域變數。全域變數範圍是整個程式，局部變數範圍是定義該變數的子程式。當全域變數與局部變數同名時：在定義局部變數的子程式內，局部變數起作用；在其它地方全域變數起作用。