Python 簡明教程 --- 15，Python 函數

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測試只能證實程序有錯誤，而不能證實程序沒有錯誤。
—— Edsger Dijkstra

目錄

本節咱們來介紹函數，在前邊的章節咱們已經接觸了挺多函數了，好比print()，len() 等。

函數是編程語言中很是重要的概念，函數是一段可重複利用的，提供特定功能的代碼段。

函數是一種模塊化的手段，可提升代碼的利用率，避免重複代碼，便於使用，便於維護。

Python 中，不只提供了許多現成可用的內建函數，用戶還能夠根據本身的需求，定義本身的函數。

在Python 中，內建函數用builtin_function_or_method 表示，自定義函數用function 表示。

函數也屬於一種數據類型，可用type() 查看：

>>> type(len)         # len() 是內建函數
<class 'builtin_function_or_method'>
>>> 
>>> type(print)       # print() 是內建函數
<class 'builtin_function_or_method'>
>>> 
>>> def test(): pass  # 自定義函數 test()，並無實質功能
... 
>>> 
>>> type(test)        # test() 是自定義函數
<class 'function'>

提示：
內建函數就是Python 原生支持，自帶的函數（好比print()），用於區分用戶自定函數。

1，函數的定義

函數定義的格式以下：

def fun_name(參數列表...):
    # 函數體
    ...

首先，定義函數須要用到def 關鍵字，後跟函數名，而後是參數列表，參數列表寫在小括號()內，再日後是一個冒號:，函數體通常寫在下一行，注意要有縮進。

例如，咱們定義一個簡單的函數：

def hello_python():
    print('hello python.')

該函數值輸出一個字符串hello python.，其中：

• hello_python 爲函數名
• 參數列表爲空，調用該函數時，不須要任何參數
• 函數體只有一句代碼print('hello python.')

文檔字符串

咱們能夠在函數體的第一行，寫一段該函數的說明，此說明用三引號''' 或 """ 引住，這被稱爲文檔字符串。以下：

def hello_python():
    '''這是函數的一段說明'''
    print('hello python.')

要想查看這段說明，可使用格式函數名.__doc__ 來訪問，以下：

>>> hello_python.__doc__
'這是函數的一段說明'

咱們也能夠訪問內建函數的文檔字符串，好比len() 函數：

>>> len.__doc__
'Return the number of items in a container.'

2，調用函數

調用函數時，只須要用函數名和參數列表就行，好比上面的函數，調用以下：

hello_python()  # 輸出 hello python.

其實，在Python 中，函數也是一種類型，函數名就是一個函數類型的變量。

所以，能夠將一個函數名賦值給一個變量，以下：

abc = hello_python
print(type(abc))      # 輸出 <class 'function'>
abc()                 # 就像調用 hello_python() 同樣

3，函數參數

定義函數時，能夠傳給函數一些數據，這些數據叫作函數參數。

定義一個帶參數的函數，以下：

def hello(string):
    print('hello %s.' % string)

其中的string 就是函數參數，函數參數能夠有多個，這裏咱們只寫了一個參數。

此時，調用該函數時，就須要給函數傳遞參數了，以下：

hello('python')  # 輸出 hello python.
hello('java')    # 輸出 hello java.
hello('html')    # 輸出 hello html.

若是參數傳遞出現錯誤，則會出現TypeError 異常，參數傳遞錯誤包括：

• 參數個數不對
• 參數類型不適用

4，默認參數

定義參數時，能夠包含默認參數，默認參數能夠有多個。

默認參數就是，這個參數能夠傳遞，也能夠不傳遞：

• 傳遞時，該參數就是你傳遞的值
• 不傳遞時，該參數有默認值

以下，咱們定義了一個帶有默認參數的函數：

def sum(a, b=0, c=1):
    n = a + b + c
    print(n)

默認參數必須寫在普通參數的後邊，默認參數後邊不能再有普通參數。

其中，參數a 是普通參數，參數b 和c都是默認參數，用賦值語句 賦予了它們默認值。

參數b的默認值是0，參數c 的默認值是1 。

當沒有傳遞b 時，b 爲0，當沒有傳遞c 時，c 爲 1。

咱們能夠這樣調用sum 函數：

sum(2)              # 只傳遞了 a，b 和 c 都是默認值
sum(2, 3)           # 傳遞了 a 和 b，c 是默認值
sum(2, 3, 5)        # a，b，c 都傳遞了
sum(a=2, b=5)       # 傳遞參數時，普通參數和默認參數均可以加上參數名
sum(2, c=7)         # 傳遞了a 和 c，b 是默認值
sum(2, b=2, c=7)    # 傳遞默認參數時，能夠加上參數名
sum(c=2, a=2, b=7)  # 傳遞參數時，若是有參數名，參數的順序能夠隨意

須要注意的是：

• 傳遞參數時，普通參數和默認參數均可以加上參數名
• 傳遞參數時，若是有寫參數名，參數的順序能夠隨意
• 傳遞參數時，若是沒有寫參數名，參數的順序必須按照函數定義的順序來寫

默認參數不要是可變類型

默認參數能夠是任意類型的數據，可是建議不要是可變類型數據，不然容易出現不可預料的結果。

好比代碼：

def test(l=[]):
    l.append(1)
    return l

當調用該函數時，若是傳遞了參數，這種狀況下通常不會出現什麼問題：

>>> test([])
[1]
>>> test([2])
[2, 1]

可是，若是沒有傳遞參數，而是使用的默認參數，結果可能不是你想象的：

>>> test()
[1]
>>> test()
[1, 1]
>>> test()
[1, 1, 1]

如上代碼，咱們連續調用了三次test()，都使用的是默認參數。

第一次調用彷佛仍是正常的，但後兩次的結果顯示，函數返回的結果，應該是累計了前邊調用。

這是由於，當使用默認參數時，函數記錄了默認參數的一開始的變量地址，這個變量地址始終是不會改變的，可是若是這個變量類型是可變類型的數據（好比例子中的列表類型），那麼其中的值是有可能改變的。

這就是出現以上狀況的緣由，因此，建議在使用默認參數時，不要使用可變類型的參數，容易出問題。

5，不定長參數

當你不知道函數的參數有幾個的時候，你可使用不定長參數。

不定長參數的格式，是在普通參數以前加一個星號*，以下：

def print_num(*num):
    print(num)

此時，在函數內部，num 其實是一個元組類型。因此，咱們以元組的方式來操做num 便可。

咱們能夠給該函數傳遞不一樣個數的參數：

print_num(1)        # 傳遞了 1 個參數，num = (1)
print_num(1, 2)     # 傳遞了 2 個參數，num = (1, 2)
print_num(1, 2, 3)  # 傳遞了 3 個參數，num = (1, 2, 3)

有名參數

不定長的有名參數，是在普通參數以前加兩個星號**，以下：、

def print_num(**num):
    print(num)

此時，在函數內部，num 其實是一個字典類型。因此，咱們以字典的方式來操做num 便可。

咱們能夠給該函數傳遞不一樣個數的有名參數，參數名被解析成了字符串類型：

print_num(a=1)        # 傳遞了 1 個參數，num = {'a': 1}
print_num(a=1, b=2)   # 傳遞了 2 個參數，num = {'a': 1, 'b': 2}

各類參數的順序

若是一個函數中各類參數都有的話，它們的順序是有要求的：以下：

def 函數名(普通參數，默認參數，不定長參數，不定長有名參數):
    # 函數體
    ...

建議：

不要使用太多的參數組合，不便於理解

6，函數做爲參數

因爲函數 也是一種數據類型，因此函數也能夠做爲函數參數傳遞給函數，而後在函數內部，再調用該函數。

def sum(a, b): 
    return a + b 

def test(fun):
    n = fun(1, 2)
    print(n)

test(sum)

上面代碼中，sum 與 test 都是函數。

sum() 函數，計算兩個參數之和，並將結果返回。

test() 函數，接收一個參數 fun，該參數是一個函數類型。在函數體內，用代碼n = fun(1, 2) 進行調用。

代碼test(sum)，將函數sum 做爲參數傳遞給test()。

以上就是函數做爲函數參數的用法。

7，函數返回值

函數能夠有返回值，也能夠沒有返回值。

函數的返回值，須要用到return 關鍵字，當函數的執行遇到return 時，函數的執行就會結束，而且返回一個值。

若是一個函數沒有調用return，那麼在函數執行完畢後，會默認返回None：

def test():
    print('hello python.')
    # 沒有使用 return

ret = test() # ret 爲 None

若是一個函數調用了return，可是return 後邊沒有值，那麼此時的含義是，表示函數立馬返回，且返回值爲None：

def test():
    print('hello python.')
    return 
    # return 後邊的語句永遠不會被執行到
    print('hello java.')

ret = test() # ret 爲 None

你能夠在return 後邊跟一個任意類型的值，做爲函數的返回值：

def test(flag):
    if flag:
        return True  # 返回 True
    else:
        return False # 返回 False

ret = test(True)     # ret 爲 True 
ret = test(False)    # ret 爲 False

函數返回多個值

函數不只能夠返回一個值，也能夠返回多個值：

def test(a, b, c):
    return a, b, c

實際上這個時候，a, b, c 被自動打包到了一個元組裏邊，咱們用一個變量去接收返回值：

ret = test(1, 2, 3)
print(ret)             # ret 爲 (1, 2, 3)
print(type(ret))       # <class 'tuple'>

咱們也能夠用三個變量去接收這個返回值，這時返回值會被自動解包：

a, b, c = test(1, 2, 3)
# a 爲 1
# b 爲 2
# c 爲 3

自動解包時，若是變量的個數與返回值的個數不一樣，會拋出ValueError異常：

a, b = test(1, 2, 3)        # 變量少於返回值，拋出異常
a, b, c, d = test(1, 2, 3)  # 變量多於返回值，拋出異常

8，匿名函數

Python 中的匿名函數使用 lambda 關鍵字，也稱爲lambda 表達式。

lambda 表達式雖然也是函數，可是通常只包含簡單的邏輯，它是普通函數的一種簡寫形式。通常常做爲函數參數，傳遞給函數。

格式以下：

lambda 參數列表 : 表達式

lambda 後跟一個參數列表，而後是一個冒號:，最後是一個表達式，表達式的計算結果會做爲匿名函數的返回值（不須要用return）。

能夠將lambda 表達式賦值給一個變量，格式以下：

變量名 = lambda 參數列表 : 表達式

示例：

sum = lambda x, y : x + y

該匿名函數接收兩個參數x，y，而後計算結果 x + y，並將結果返回。

經過type(sum) 查看其類型：

>>> type(sum)
<class 'function'>

上面這個lambda 表達式就至關於以下函數：

def sum(x, y):
    return x + y

咱們能夠像調用普通函數同樣，調用該lambda 表達式：

>>> sum(1, 2)  # 返回 1 + 2
3
>>> sum(2, 3)  # 返回 2 + 3
5

匿名函數的應用場景

在介紹Python 列表的時候，咱們介紹過一個L.sort() 函數，該函數的原型以下：

L.sort(key=None, reverse=False) -> None

其中的key 參數就是一個函數類型參數，這種狀況下就可使用匿名函數。以下：

>>> l.sort(key = lambda x: x[0])
>>> l
[('a', 3), ('b', 2), ('c', 1)]
>>> 
>>> l.sort(key = lambda x: x[1])
>>> l
[('c', 1), ('b', 2), ('a', 3)]

（完。）

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推薦閱讀：

Python 簡明教程 --- 10，Python 列表

Python 簡明教程 --- 11，Python 元組

Python 簡明教程 --- 12，Python 字典

Python 簡明教程 --- 13，Python 集合

Python 簡明教程 --- 14，Python 數據結構進階

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