函数

调用函数

函数名其实就是指向一个函数对象的引用完全可以把函数名赋给一个变量相当于给这个函数起了一个“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

定义函数

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。

返回多个值

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。

import math

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

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

函数的参数

除了正常定义的必选参数外还可以使用默认参数、可变参数和关键字参数使得函数定义出来的接口不但能处理复杂的参数还可以简化调用者的代码。

默认参数

定义默认参数要牢记一点默认参数必须指向不变对象

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

这样当我们调用power(5)时相当于调用power(5, 2)

而对于n > 2的其他情况就必须明确地传入n比如power(5, 3)。

从上面的例子可以看出默认参数可以简化函数的调用。设置默认参数时有几点要注意

一是必选参数在前默认参数在后否则Python的解释器会报错思考一下为什么默认参数不能放在必选参数前面

二是如何设置默认参数。

当函数有多个参数时把变化大的参数放前面变化小的参数放后面。变化小的参数就可以作为默认参数。

使用默认参数有什么好处最大的好处是能降低调用函数的难度。

有多个默认参数时

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。

可变参数(*args)

*args

Python函数中还可以定义可变参数。顾名思义可变参数就是传入的参数个数是可变的可以是1个、2个到任意个还可以是0个。

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abc……作为一个list或tuple传进来[他们天生可变]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

*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。

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

关键字参数(**kw)

**kw

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name和age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name和age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city和job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city和job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

---

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

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。

递归函数

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

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。在计算机中函数调用是通过栈stack这种数据结构实现的每当进入一个函数调用栈就会加一层栈帧每当函数返回栈就会减一层栈帧。由于栈的大小不是无限的所以递归调用的次数过多会导致栈溢出。

​ 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

​ 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)

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