零基礎學習 Python 之函數

寫在以前

今天咱們又開始了新的篇章 -- 函數篇，在現代的任何科技門類，乃至於政治學，經濟學等都已經廣泛使用函數，能夠說函數的出現直接的加快了現代科技和社會的發展，下面就開始咱們與 Python 中的函數的初次相見吧。

函數是什麼？

在咱們學生時代的數學中，定義函數的方式通常是這樣的：y = ax + b，這是一個一次函數，固然咱們也能夠寫成 f(x) = ax + b，其中 x 是變量，能夠表明任何數，可是這個並非函數的所有，在函數中，其實變量並無規定只能是數，它能夠是豬狗牛羊，也能夠是花鳥木魚，說到這不知道你有沒有理解個人意思，其實，函數就是一種映射。

若是你嘗試着將變量 x 理解爲小豬佩奇，那麼 ax + b 就是 a 個佩奇再加上 b，這個結果對應着的是另外一個東西，好比熊大，即咱們能夠理解爲 a 個佩奇加上 b 就對應的是熊大，這就是咱們所說的映射關係。

若是你理解了這些，咱們下面用純粹的中學的數學方式，在 Python 中創建函數：

>>> x = 6
>>> y = 2 * x + 1
>>> y
13
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在咱們的學生時代咱們就是這麼用的，那麼在 Python 中這種方式還有用嗎？上面的例子咱們創建了一個所謂的函數，那麼咱們來嘗試改變一下 x 的值：

>>> x = 7
>>> y
13
複製代碼

結果是 y 的值並無改變，因此說用純粹的數學方式定義函數在 Python 中其實並無什麼用，因此咱們要用一種新的定義函數的方式，請接着向下看。

如何定義函數？

在 Python 中定義了函數的格式，下面我舉一個例子來講一下 Python 中函數的格式和調用的方法：

>>> def add(x,y):
...    return x + y
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上面的例子雖然短小，但內有乾坤，下面我以此函數爲例，詳述函數的組成。

1. def ：def 是函數的開始，也就是在聲明要建立一個函數的時候，必定要先使用 def，這就是告訴 Python 解析器，這裏要聲明的是一個函數。

2. add：add 是函數的名稱，在 Python 中起名字的講究就是要起的有意義，能從函數的名字上看出這個函數是幹什麼的。同時函數的命名規範和變量名是同樣的，必須使用字母和下劃線開頭，且僅能含有字母，數字和下劃線。

3. ( x,y )：這個是參數列表，要寫在括號裏，其中的參數指向函數的輸入，本例中函數有兩項輸入，可是一般狀況下，輸入的個數能夠是任意的，也包括 0 個。

4. : ：冒號很是重要，若是少了，會報錯，因此但願大家不要像我同樣。

5. return a + b：這一行，就是函數體了，函數體是縮進了 4 個空格的代碼塊，完成你須要完成的工做。 return 是函數的關鍵字，意思是要返回一個值，函數中的 return 也不是必需要寫的，若是不寫的話， Python 會默認返回一個值，那就是 None。

調用函數

在這以前，咱們想一下咱們爲何要寫函數？理論上來講，不用函數也能夠寫代碼，之因此用函數，大佬們給咱們總結了如下幾點，我在這借花獻佛：

1. 寫函數能夠下降編程的難度。一般將一個複雜的大問題分解成一系列更小的問題，而後小問題再分解成更小的問題，當問題細化到足夠簡單時，就能夠分而治之。

2. 代碼重用。其實咱們在編程的時候比較忌諱同一段代碼不斷重複，所以有必要將某個經常使用的功能抽象爲一段公用的代碼，也就是函數。

從上面來看，使用函數仍是頗有必要的，下面就來看看函數是怎麼調用的：

>>> def add(x,y):
...    print('x = {}'.format(x))
...    print('y = {}'.format(y))
...    return x + y
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咱們把以前的例子稍做改變，而後接下來看：

>>> add(10,3)
x = 10
y = 3
13
>>> add(3,10)
x = 3
y = 10
13
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函數調用，最關鍵的是要弄懂如何給函數的參數賦值，上面就是按照參數次序賦值，根據參數的位置，值與之相對應。

>>> add(x = 3,y = 10)
x = 3
y = 10
13
>>> add(y = 10,x = 3)
x = 3
y = 10
13
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還能夠像上面同樣直接把賦值語句寫到裏面，這就明確了參數和對象的關係，這個時候順序就不重要了。

固然還能夠在定義函數的時候就賦給一個默認值，若是不給那個有默認值的參數賦值，那麼它就用默認值，若是給它傳一個，則採用新傳給它的值：

>>> def add(x,y = 1):
...    print('x = {}'.format(x))
...    print('y = ',y)
...    return x + y
... 
>>> add(1)
x = 1
y =  1
2
>>> add(1,1000000)
x = 1
y =  1000000
1000001
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在這裏想在強調一次，參數和對象的關係與變量和對象的關係同樣，即在函數中的參數所傳的都是對象的引用，而不是對象自己。

函數是頗有深度的，須要咱們深刻探究，實踐過程當中，有不少對函數的不一樣理解，須要咱們在學習的過程當中不斷的思考，下面咱們學習一些函數的相關應用。

返回值

所謂的返回值，就是在調用函數的地方由函數返回的數據。下面咱們用咱們最熟悉的斐波那契數列爲例，咱們編寫一個函數來實現斐波那契數列：

>>> def fibs(n):
...    res = [0,1]
...    for i in range(n-2):
...            res.append(res[-2] + res[-1])
...    return res
... 
>>> if __name__ == "__main__":
...    now = fibs(10)
...    print(now)
...
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在上面的代碼中咱們首先定義了一個函數，名字叫作 fibs，參數是輸入一個整數（其實你輸入非整數也是能夠的，只是結果不一樣），而後經過 now = fibs(10) 調用這個函數。這裏的參數給的是 10，這就覺得着要獲得的是 n = 10 的斐波那契數列。運行之後的結果以下 ：

[0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34]
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固然若是你想換 n 的值，只須要在調用的時候修改一下參數就行了。而後咱們來觀察上面的函數，最後有一個語句 return res，意思是將 res 的值返回，可是返回給誰呢？這要看是在什麼位置調用的函數。在上面的代碼中，用 now = fibs(10) 調用了函數，那麼函數就將值返回到當前狀態，並記錄在內存中，而後把它賦值給變量 now。

須要注意的，上面雖然返回的是列表，但其實只是返回了一個返回值，有時候咱們須要返回多個的時候，要用元組的方式。

>>> def my_digit():
...    return 1,2,3
... 
>>> now = my_digit()
>>> now
(1, 2, 3)
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對於上面的這個函數，其實咱們還能夠像下面同樣：

>>> x,y,z = my_digit()
>>> x
1
>>> y
2
>>> z
3
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並非因此的函數都有 return，好比某些函數就只是執行一條語句或者乾脆什麼也不作，它們不須要返回值，其實看過昨天文章的朋友可能會有印象，其實它們也有，只不過是 None。好比下面的函數：

>>> def cau():
...    pass
... 
>>> now = cau()
>>> print(now)
None
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這個函數的做用就是什麼也不作，固然也就不須要 return。

咱們能夠特別注意一下那個 return，它其實還有一個做用，請看下面的例子：

>>> def my_info():
...    print('my name is rocky')
...    return
...    print('i like python')
... 
>>> my_info()
my name is rocky
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看出什麼了嗎？明明有兩個 print，在中間插入一個 return 之後，只執行了第一個 print，第二個並無執行。這是由於在第一個以後遇到 return，它告訴函數要終端函數體內的流程，因此 return 在這裏的做用就是：結束正在執行的流程，並離開函數體返回到調用的位置。

函數的文檔

函數的文檔，通常是寫在函數的名字下面，說明這個函數的用途，由於這個我感受很重要，以前雖然也說過註釋的重要性，但仍是感受有必要再次說明。

def fibs(n):
 """ 這是一個求斐波那契數列的函數 """
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在函數的下面，用三對引號的方式包裹着這個函數文檔，也叫函數的說明。

好比咱們用 dir 來查看函數對象，好比 dir(type),咱們會看到 doc，這個就是文檔：

>>> dir(type)
['__abstractmethods__', '__base__', '__bases__', '__basicsize__', '__call__', '__class__', '__delattr__', '__dict__', '__dictoffset__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__flags__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__instancecheck__', '__itemsize__', '__le__', '__lt__', '__module__', '__mro__', '__name__', '__ne__', '__new__', '__prepare__', '__qualname__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasscheck__', '__subclasses__', '__subclasshook__', '__text_signature__', '__weakrefoffset__', 'mro']
>>> type.__doc__
"type(object_or_name, bases, dict)\ntype(object) -> the object's type\ntype(name, bases, dict) -> a new type"
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若是上面的例子在交互模式下的話，用 help(fibs)，獲得的也是三對引號所包裹的文檔信息，感興趣的能夠嘗試一下。

函數的屬性

任何對象都具備屬性，咱們前面的文章說過函數是對象，那麼函數也有屬性。

>>> def cau():
...    """this is a cau function"""
...    pass
...
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對於上面的函數，最熟悉的屬性應該就是上面提到的函數文檔 doc，它能夠用英文句號的方式表示爲 cau.__doc__：

>>> cau.__doc__
'this is a cau function'
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這就能體現出這種方式表示函數屬性的優點，只要對象不一樣，無論你屬性的名字是否相同，用英文句號均可以說明屬性所對應的對象。

咱們還能夠給對象增長屬性，好比咱們給 cau 增長一個 pig 屬性，並設置爲 100，順便咱們再調用一下它：

>>> cau.pig = 100
>>> cau.pig
100
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還記得上面我說的那個查看對象屬性和方法的 dir 嗎？如今有請它閃亮登場：

>>> dir(cau)
['__annotations__', '__call__', '__class__', '__closure__', '__code__', '__defaults__', '__delattr__', '__dict__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__get__', '__getattribute__', '__globals__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__kwdefaults__', '__le__', '__lt__', '__module__', '__name__', '__ne__', '__new__', '__qualname__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', 'pig']
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在這裏列出了全部 cau 這個函數對象的屬性和方法，仔細觀察咱們會發現，咱們剛用過的 doc 和咱們新增長的 pig 都在其中，至於你在糾結那些名字先後都是用雙下劃線的，你暫且能夠把它們稱之爲特殊屬性，全部的這些屬性都是能夠用英文句點的方式調用，感興趣的能夠試一試。

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