Python函数

二，函数 2.1 调用函数

Python内置函数：

abs(x)--------返回绝对值函数（数值，且仅接收一个参数）

>>> abs(100)
100
>>> abs(-20)
20
>>> abs(12.34)
12.34

all(iterable)--------如果可迭代对象的所有元素都为真-true（或者可迭代对象为空）-false

ascii(object)函数采用一个参数，并返回该对象的可打印表示形式

max()---------可以接受任意多个参数，并返回最大的那个。

>>> max(1, 2)
2
>>> max(2, 3, 1, -5)
3

hex()-----------把一个整数转换为十六进制表示的字符串。

type()----------返回数据类型，不考虑继承。子类，父类不相同。

isinstance(object,classinfo)---------数据类型检查，判断一个函数是否是一个已知的类型。考虑继承关系，认为子类是一种父类类型。eg：

a = 2
isinstance(a,int)      # 结果返回 True

isinstance(a,str)      # 结果返回 False

isinstance(a,(str,int,list))      # 是元组中的一个，结果返回 True

数据类型转换：

>>> int('123')
123
>>> int(12.34)
12
>>> float('12.34')
12.34
>>> str(1.23)
'1.23'
>>> str(100)
'100'
>>> bool(1)
True
>>> bool('')
False

函数名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

2.2 定义函数

1. 定义一个函数要使用def语句。

2. 依次写出函数名，括号，括号中的参数和冒号：

3. 然后在缩进块中编写函数体，函数的返回值用return语句返回。

   自定义求绝对值的my_abs函数为例：

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

   注意：

   • return None可以简写为return

   • 函数保存在abstest.py。在其他文件，调用自定义函数，用from abstest import my_abs来导入my_abs()函数，

空函数

pass函数-------定义一个什么事也不做的空函数。作用：作为占位符，提前为将要写的函数代码占位置，让代码先运行起来。

if age >= 18:
    pass

raise（Python允许程序自行引发异常）

1. 基本语法格式raise [exceptionName [(reason)]]

2. 常用用法（均每次只能引发一个异常实例）：

   • 单独一个raise。该语句引发当前上下文中捕获的异常(比如在 except 块中)，或默认引发 RuntimeError 异常。
   • raise[exceptionName]异常类名称：raise 后带一个异常类名称。该语句引发指定异常类的默认实例。
   • raise 异常类名称(描述信息)：在引发指定异常的同时，附带异常的描述信息。描述信息=reason。

返回多个值：其实就是返回一个tuple。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。

2.3 函数的参数

函数的调用者：只需知道如何传递正确的参数及返回值。

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。

2.3.1 位置参数

定义：调用函数时，传入值按照位置顺序一次赋给参数。

eg：x的n次方：

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

2.3.2 默认参数（用不可变对象！）

用于简化函数的调用。例子：

def enroll(name, gender, age=6, city='Beijing'):
    print('name:', name)
    print('gender:', gender)
    print('age:', age)
    print('city:', city)
#调用：enroll('Sarah', 'F')
#无特别信息，可简化调用。

注意：

• 必选参数在前，默认参数在后

• 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。（变化小的参数一般具有共性，比如同一城市。）

• 定义默认参数要牢记一点：默认参数必须指向不变对象！（若指向list，每次调用函数，均会在新的基础上重复调用--应做特殊处理）eg：

  def add_end(L=[]):
      L.append('END')
      return L
  #正常调用：
  >>> add_end([1, 2, 3])
  [1, 2, 3, 'END']
  >>> add_end(['x', 'y', 'z'])
  ['x', 'y', 'z', 'END']
  #默认参数调用：
  >>> add_end()
  ['END']
  >>> add_end()
  ['END', 'END']
  #默认参数是[]，但是默认参数L也是一个变量，指向对象[]。这样 *** 作使默认参数的内容变了，不再是函数定义时的[]。
  >>> add_end()
  ['END', 'END', 'END']
  #特殊处理(保证调用之后，默认参数仍然为[])None是不变对象：
  def add_end(L=None):
      if L is None:
          L = []
      L.append('END')
      return L
  
  
  

• 再次强调str，None是不变对象。因为不变对象一旦创建，对象内部的数据就不能修改，这样就减少了由于修改数据导致的错误。尽量设计成不变对象。

2.3.4 可变参数

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。

实现方法：

• 可以把参数a，b，c……作为一个list或tuple传进来，调用函数前组装一个list或tuple。eg：

  def calc(numbers):
      sum = 0
      for n in numbers:
          sum = sum + n * n
      return sum
  >>> calc([1, 2, 3])
  14
  >>> calc((1, 3, 5, 7))
  84
  

• 函数参数->可变参数。调用函数时，，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。eg：

  def calc(*numbers):
      sum = 0
      for n in numbers:
          sum = sum + n * n
      return sum
  >>> calc(1, 2)
  5
  >>> calc()
  0
  #或者有现存的list或tuple。
  #调用方式1：
  >>> nums = [1, 2, 3]
  >>> calc(nums[0], nums[1], nums[2])
  14
  #调用方式2：
  >>> nums = [1, 2, 3]
  >>> calc(*nums)
  14
  

2.3.5 关键字参数

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（字典key-value）。

功能：扩展函数的功能。例如人员注册信息中，名字和年龄必填，其他信息是可选。

示例：

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

1. 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: {}
   

2. 传入任意个数的关键字参数（多个非必选参数均存入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'}
   

3. dict调用方法：

   • 组装dict+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'}
     

   • 简化调用！！推荐：

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

2.3.6 命名关键字参数

对传入的关键字参数，可以在函数内部通过kw检查。

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)

用命名关键字参数，限制关键字参数的名字(key)。命名关键字参数需要一个特殊分隔符“ * ”。只接受city和job作为关键字参数（之前是**kw，一股脑接受不做限制）例子：

def person(name, age, *, city, job):
    print(name, age, city, job)
#调用方式：
>>> person('Jack', 24, city='Beijing', job='Engineer')
Jack 24 Beijing Engineer

函数定义参数（位置参数，可变参数，命名关键字参数）形式定义：命名关键字参数不再需要一个特殊分隔符“ * ”。示例：

def person(name, age, *args, city, job):
    print(name, age, args, city, job)

注意：

• 命名关键字参数必须传入参数名，这和位置参数不同。若调用时缺少参数名（city='', job=''），Python解释器就会识别不了命名关键字参数（city, job），将其参数传给可变参数（*args）

• 命名关键字可以有缺省值（默认值,调用时可不传入参数），简化调用。示例：

  def person(name, age, *, city='Beijing', job):
      print(name, age, city, job)
  >>> person('Jack', 24, job='Engineer')
  Jack 24 Beijing Engineer  
  

2.3.7 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(city=‘ ’）、可变参数（*numbers------list或tuple形式）、命名关键字参数和关键字参数(**kw----字典形式)。

对于任意函数，都可以通过类似func(*args, **kw)的形式调用它，无论它的参数是如何定义的。示例：

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)

函数调用的两种方法：

• 直接调用

  >>> 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}
  

• 通过tuple和dict

  >>> 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': '#'}
  

ticks

*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。

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})。

命名的关键字参数是为了限制调用者可以传入的参数名，同时可以提供默认值。

定义命名的关键字参数在没有可变参数的情况下不要忘了写分隔符*，否则定义的将是位置参数。

2.4 递归函数

定义:一个函数在内部调用自身本身。

优点：定义简单，逻辑清晰。

阶乘n! = 1 x 2 x 3 x ... x n，用函数fact(n)表示。fact(n)可以表示为n x fact(n-1)。

用递归函数：

def fact(n):
    if n==1:
        return 1
    return n * fact(n - 1)

如果计算fact(5),计算过程（利用栈的原理）如下：

===> 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

注意：防止栈溢出，函数调用时通过栈（stack）实现的，递归调用的次数过多，会导致栈溢出。尾递归方法。

尾递归：在函数返回（return）的时候，调用自身本身，并且，return语句不能包含表达式。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。

上面的fact(n)函数由于return n * fact(n - 1)引入了乘法表达式，所以就不是尾递归了。要改成尾递归方式，需要多一点代码，主要是要把每一步的乘积传入到递归函数中：

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。

fact(5)对应的fact_iter(5, 1)的调用如下：

===> fact_iter(5, 1)
===> fact_iter(4, 5)
===> fact_iter(3, 20)
===> fact_iter(2, 60)
===> fact_iter(1, 120)
===> 120

尾递归调用时，如果做了优化，栈不会增长，因此，无论多少次调用也不会导致栈溢出。

遗憾的是，大多数编程语言没有针对尾递归做优化，Python解释器也没有做优化，所以，即使把上面的fact(n)函数改成尾递归方式，也会导致栈溢出。