Python入门(6)——函数

函数是组织好的,可重复使用的,用来实现单一,或相关联功能的代码段。函数能提高应用的模块性,和代码的重复利用率。

 

一、调用函数

Python内置了很多有用的函数,我们可以直接调用。

要调用一个函数,需要知道函数的名称和参数,比如求绝对值的函数abs,只有一个参数。

调用abs函数:

In [2]:

abs(-100)
Out[2]:

100

 

调用函数的时候,如果传入的参数数量不对,会报TypeError的错误,并且Python会明确地告诉你:abs()有且仅有1个参数,但给出了两个:

In [3]:

abs(1, 2)
---------------------------------------------------------------------------TypeError                                 Traceback (most recent call last)<ipython-input-3-05b55862d84c> in <module>()----> 1 abs(1, 2)TypeError: abs() takes exactly one argument (2 given)

 

如果传入的参数数量是对的,但参数类型不能被函数所接受,也会报TypeError的错误,并且给出错误信息:str是错误的参数类型:

In [4]:

abs('a')
---------------------------------------------------------------------------TypeError                                 Traceback (most recent call last)<ipython-input-4-3b9a69fe3abb> in <module>()----> 1 abs('a')TypeError: bad operand type for abs(): 'str'

 

二、定义函数

在Python中,定义一个函数要使用def语句,依次写出函数名、括号、括号中的参数和冒号:,然后,在缩进块中编写函数体,函数的返回值用return语句返回。

我们以自定义一个求绝对值的my_abs函数为例:

In [5]:

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

 

测试并调用my_abs看看返回结果是否正确:

In [6]:

my_abs(-100)
Out[6]:

100

 

请注意,函数体内部的语句在执行时,一旦执行到return时,函数就执行完毕,并将结果返回。因此,函数内部通过条件判断和循环可以实现非常复杂的逻辑。

如果没有return语句,函数执行完毕后也会返回结果,只是结果为None

return None可以简写为return

 

三、函数的参数

定义函数的时候,我们把参数的名字和位置确定下来,函数的接口定义就完成了。对于函数的调用者来说,只需要知道如何传递正确的参数,以及函数将返回什么样的值就够了,函数内部的复杂逻辑被封装起来,调用者无需了解。

Python的函数定义非常简单,但灵活度却非常大。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。

 

3.1 默认参数

我们仍以具体的例子来说明如何定义函数的默认参数。先写一个计算x2x2的函数:

In [7]:

def power(x):
    return x * x

 

当我们调用 power 函数时,必须传入有且仅有的一个参数 x

In [8]:

power(5)
Out[8]:

25

 

现在,如果我们要计算 x3x3 怎么办?可以再定义一个power3函数,但是如果要计算 x4x4、x5x5……怎么办?我们不可能定义无限多个函数。

你也许想到了,可以把 power(x) 修改为 power(x, n),用来计算 xn ,说干就干:

In [9]:

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

 

对于这个修改后的 power 函数,可以计算任意 n 次方:

In [10]:

power(5, 3)
Out[10]:

125

 

但是,旧的调用代码失败了,原因是我们增加了一个参数,导致旧的代码无法正常调用:

In [11]:

power(5)
---------------------------------------------------------------------------TypeError                                 Traceback (most recent call last)<ipython-input-11-1fcd865a69f9> in <module>()----> 1 power(5)TypeError: power() takes exactly 2 arguments (1 given)

 

这个时候,默认参数就排上用场了。由于我们经常计算 x2x2,所以,完全可以把第二个参数 n 的默认值设定为 2:

In [12]:

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)

In [13]:

power(5)
Out[13]:

25
In [14]:

power(5, 2)
Out[14]:

25

 

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。

 

3.2 可变参数

在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。

我们以数学题为例子,给定一组数字a,b,c……,请计算 a2+b2+c2+……a2+b2+c2+……。

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a,b,c……作为一个 list 或 tuple 传进来,这样,函数可以定义如下:

In [15]:

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:

In [16]:

calc([1, 2, 3])
Out[16]:

14
In [17]:

calc((1, 3, 5, 7))
Out[17]:

84

 

如果利用可变参数,我们把函数的参数改为可变参数:

In [19]:

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

 

调用函数的方式可以简化成这样:

In [20]:

calc(1, 2, 3)
Out[20]:

14
In [21]:

calc(1, 3, 5, 7)
Out[21]:

84

 

定义可变参数和定义 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:

In [22]:

calc()
Out[22]:

0

 

如果已经有一个 list 或者 tuple,要调用一个可变参数怎么办? Python允许你在 list 或 tuple 前面加一个 * 号,把 list 或 tuple 的元素变成可变参数传进去,可以这样做:

In [23]:

nums = [1, 2, 3]calc(*nums)
Out[23]:

14

 

这种写法相当有用,而且很常见。

 

3.3 关键字参数

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:

In [24]:

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:

In [25]:

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

 

也可以传入任意个数的关键字参数:

In [26]:

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。

 

3.4 混合参数

在Python中定义函数,可以用必选参数、默认参数、可变参数和关键字参数,这4种参数都可以一起使用,或者只用其中某些,但是请注意,参数定义的顺序必须是:必选参数、默认参数、可变参数和关键字参数。

比如定义一个函数,包含上述4种参数:

In [27]:

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

 

在函数调用的时候,Python解释器自动按照参数位置和参数名把对应的参数传进去。

In [28]:

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

 

小结

Python的函数具有非常灵活的参数形态,既可以实现简单的调用,又可以传入非常复杂的参数。

默认参数一定要用不可变对象,如果是可变对象,运行会有逻辑错误!

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。

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})。

使用*args和**kw是Python的习惯写法,当然也可以用其他参数名,但最好使用习惯用法。

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