【Python 1-13】Python手把手教程之——詳解函數和函數的使用

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做者 | 弗拉德
來源 | 弗拉德（公衆號：fulade_me)

定義函數

下面是一個打印問候語的簡單函數，名爲greet_user()：

def greet_user():
    """顯示簡單的問候語"""
    print("Hello!")
greet_user()

這個示例演示了最簡單的函數結構。使用關鍵字def來告訴Python你要定義一個
函數。在這裏，函數名爲greet_user()，它不須要任何信息就能完成其工做，所以括號是空的（即使如此，括號也必不可少）。最後，定義以冒號結尾。

緊跟在def greet_user():後面的全部縮進行構成了函數體。代碼行print("Hello!")是函數體內的惟一一行代碼，greet_user()只作一項工做：打印Hello!。

因爲這個函數不須要任何參數，所以調用它時只需輸入greet_user()便可。和預期的同樣，它打印Hello!。

向函數傳遞信息

只需稍做修改，就可讓函數greet_user()不只向用戶顯示Hello!，還將用戶的名字用做參數。

所以，可在函數定義def greet_user()的括號內添加username。經過在這裏添加username，就可以讓函數接受你給username指定的任何值。如今，這個函數要求你調用它時給username指定一個值。調用greet_user()時，可將一個名字傳遞給它，以下所示：

def greet_user(username):
    """顯示簡單的問候語"""
    print("Hello, " + username.title() + "!")
greet_user('Fulade')

代碼greet_user('Fulade')調用函數greet_user()，並向它提供執行print語句所需的信息。這個函數接受你傳遞給它的名字，並向這我的發出問候：

Hello Fulade !

一樣，greet_user('sarah')調用函數greet_user()並向它傳遞sarah，打印Hello, Sarah!。
你能夠根據須要調用函數greet_user()任意次，調用時不管傳入什麼樣的名字，都會生成相應的輸出。

實參和形參

前面定義函數greet_user()時，要求給變量username指定一個值。調用這個函數並提供這種參數，它將打印相應的問候語。

在函數greet_user()的定義中，變量username是一個形參——函數完成其工做所需的一項信息。在代碼greet_user('Fulade')中，值Fulade是一個實參。

實參是調用函數時傳遞給函數的信息。咱們調用函數時，將要讓函數使用的信息放在括號內。在greet_user('Fulade')中，將實參Fulade傳遞給了函數greet_user()，這個值被存儲在形參username中。

傳遞實參

鑑於函數定義中可能包含多個形參，所以函數調用中也可能包含多個實參。向函數傳遞實參的方式不少，可以使用位置實參，這要求實參的順序與形參的順序相同；也可以使用關鍵字實參，其中每一個實參都由變量名和值組成；還可以使用列表和字典。下面來依次介紹這些方式。

位置實參

你調用函數時，Python必須將函數調用中的每一個實參都關聯到函數定義中的一個形參。所以，最簡單的關聯方式是基於實參的順序。這種關聯方式被稱爲位置實參。爲明白其中的工做原理，來看一個顯示寵物信息的函數。這個函數指出一個寵物屬於哪一種動物以及它叫什麼名字，以下所示：

def describe_pet(animal_type, pet_name):
    """顯示寵物的信息"""
    print("\nI have a " + animal_type + ".")
    print("My " + animal_type + "'s name is " + pet_name.title() + ".")
describe_pet('hamster', 'harry')

這個函數的定義代表，它須要一種動物類型和一個名字。調用describe_pet()時，須要按順序提供一種動物類型和一個名字。

例如，在前面的函數調用中，實參hamster存儲在形參animal_type中，而實參harry存儲在形參pet_name中。在函數體內，使用了這兩個形參來顯示寵物的信息。

調用函數屢次

你能夠根據須要調用函數任意次。要再描述一個寵物，只需再次調用describe_pet()便可：

def describe_pet(animal_type, pet_name):
    """顯示寵物的信息"""
    print("\nI have a " + animal_type + ".")
    print("My " + animal_type + "'s name is " + pet_name.title() + ".")
describe_pet('hamster', 'harry')
describe_pet('dog', 'willie')

第二次調用describe_pet()函數時，咱們向它傳遞了實參dog和willie。與第一次調用時同樣，Python將實參dog關聯到形參animal_type，並將實參willie關聯到形參pet_name。

與前面同樣，這個函數完成其任務，但打印的是一條名爲Willie的小狗的信息。至此，咱們有一隻名爲Harry的倉鼠，還有一條名爲Willie的小狗：

I have a hamster.
My hamster's name is Harry.
I have a dog.
My dog's name is Willie.

調用函數屢次是一種效率極高的工做方式。咱們只需在函數中編寫描述寵物的代碼一次，而後每當須要描述新寵物時，均可調用這個函數，並向它提供新寵物的信息。即使描述寵物的代碼增長到了10行，你依然只需使用一行調用函數的代碼，就可描述一個新寵物。

在函數中，可根據須要使用任意數量的位置實參，Python將按順序將函數調用中的實參關聯到函數定義中相應的形參。

位置實參的順序很重要

使用位置實參來調用函數時，若是實參的順序不正確，結果可能出乎意料：

def describe_pet(animal_type, pet_name):
    """顯示寵物的信息"""
    print("\nI have a " + animal_type + ".")
    print("My " + animal_type + "'s name is " + pet_name.title() + ".")
describe_pet('harry', 'hamster')

在這個函數調用中，咱們先指定名字，再指定動物類型。因爲實參harry在前，這個值將存儲到形參animal_type中；同理，hamster將存儲到形參pet_name中。結果是咱們獲得了一個名爲Hamster的harry：

I have a harry.
My harry's name is Hamster.

若是結果像上面同樣搞笑，請確認函數調用中實參的順序與函數定義中形參的順序一致。

關鍵字實參

關鍵字實參是傳遞給函數的名稱—值對。你直接在實參中將名稱和值關聯起來了，所以向函數傳遞實參時不會混淆。

關鍵字實參讓你無需考慮函數調用中的實參順序，還清楚地指出了函數調用中各個值的用途。下面來從新編寫pets.py，在其中使用關鍵字實參來調用describe_pet()：

def describe_pet(animal_type, pet_name):
    """顯示寵物的信息"""
    print("\nI have a " + animal_type + ".")
    print("My " + animal_type + "'s name is " + pet_name.title() + ".")
describe_pet(animal_type='hamster', pet_name='harry')

函數describe_pet()仍是原來那樣，但調用這個函數時，咱們向Python明確地指出了各個實參對應的形參。看到這個函數調用時，Python知道應該將實參hamster和harry分別存儲在形參animal_type和pet_name中。輸出正確無誤，它指出咱們有一隻名爲Harry的倉鼠。

關鍵字實參的順序可有可無，由於Python知道各個值該存儲到哪一個形參中。下面兩個函數調用是等效的：

describe_pet(animal_type='hamster', pet_name='harry')
describe_pet(pet_name='harry', animal_type='hamster')

默認值

編寫函數時，可給每一個形參指定默認值。在調用函數中給形參提供了實參時，Python將使用指定的實參值；不然，將使用形參的默認值。所以，給形參指定默認值後，可在函數調用中省略相應的實參。使用默認值可簡化函數調用，還可清楚地指出函數的典型用法。

例如，若是你發現調用describe_pet()時，描述的大都是小狗，就可將形參animal_type的默認值設置爲dog。這樣，調用describe_pet()來描述小狗時，就可不提供這種信息：

def describe_pet(pet_name, animal_type='dog'):
    """顯示寵物的信息"""
    print("\nI have a " + animal_type + ".")
    print("My " + animal_type + "'s name is " + pet_name.title() + ".")
describe_pet(pet_name='willie')

這裏修改了函數describe_pet()的定義，在其中給形參animal_type指定了默認值dog。這樣，調用這個函數時，若是沒有給animal_type指定值，Python將把這個形參設置爲dog：

I have a dog.
My dog's name is Willie.

請注意，在這個函數的定義中，修改了形參的排列順序。因爲給animal_type指定了默認值，無需經過實參來指定動物類型，所以在函數調用中只包含一個實參——寵物的名字。然而，Python依然將這個實參視爲位置實參，所以若是函數調用中只包含寵物的名字，這個實參將關聯到函數定義中的第一個形參。這就是須要將pet_name放在形參列表開頭的緣由所在。

如今，使用這個函數的最簡單的方式是，在函數調用中只提供小狗的名字：

describe_pet('willie')

這個函數調用的輸出與前一個示例相同。只提供了一個實參——willie，這個實參將關聯到函數定義中的第一個形參——pet_name。因爲沒有給animal_type提供實參，所以Python使用其默認值dog。
若是要描述的動物不是小狗，可以使用相似於下面的函數調用：

describe_pet(pet_name='harry', animal_type='hamster')

因爲顯式地給animal_type提供了實參，所以Python將忽略這個形參的默認值。

等效的函數調用

因爲可混合使用位置實參、關鍵字實參和默認值，一般有多種等效的函數調用方式。請看下
面的函數describe_pets()的定義，其中給一個形參提供了默認值：

def describe_pet(pet_name, animal_type='dog'):

基於這種定義，在任何狀況下都必須給pet_name提供實參；指定該實參時可使用位置方式，也可使用關鍵字方式。若是要描述的動物不是小狗，還必須在函數調用中給animal_type提供實參；一樣，指定該實參時可使用位置方式，也可使用關鍵字方式。

下面對這個函數的全部調用均可行：

# 一條名爲Willie的小狗
describe_pet('willie')
describe_pet(pet_name='willie')
# 一隻名爲Harry的倉鼠
describe_pet('harry', 'hamster')
describe_pet(pet_name='harry', animal_type='hamster')
describe_pet(animal_type='hamster', pet_name='harry')

這些函數調用的輸出與前面的示例相同。

避免實參錯誤

等你開始使用函數後，若是遇到實參不匹配錯誤，不要大驚小怪。你提供的實參多於或少於函數完成其工做所需的信息時，將出現實參不匹配錯誤。
例如，若是調用函數describe_pet()時沒有指定任何實參，結果將如何呢？

def describe_pet(animal_type, pet_name):
    """顯示寵物的信息"""
    print("\nI have a " + animal_type + ".")
    print("My " + animal_type + "'s name is " + pet_name.title() + ".")
describe_pet()

Python發現該函數調用缺乏必要的信息，而traceback指出了這一點：

Traceback (most recent call last):
 File "pets.py", line 6, in <module>
 describe_pet()
 TypeError: describe_pet() missing 2 required positional arguments: 'animal_
type' and 'pet_name'

返回值

函數並不是老是直接顯示輸出，相反，它能夠處理一些數據，並返回一個或一組值。函數返回的值被稱爲返回值。在函數中，可以使用return語句將值返回到調用函數的代碼行。返回值讓你可以將程序的大部分繁重工做移到函數中去完成，從而簡化主程序。

返回簡單值

下面來看一個函數，它接受名和姓並返回姓名：

def get_formatted_name(first_name, last_name):
    """返回的姓名"""
    full_name = first_name + ' ' + last_name
    return full_name.title()
    musician = get_formatted_name('jimi', 'hendrix')
print(musician)

函數get_formatted_name()的定義經過形參接受名和姓。它將姓和名合而爲一，在它們之間加上一個空格，並將結果存儲在變量full_name中。而後，將full_name的值轉換爲首字母大寫格式，並將結果返回到函數調用行。調用返回值的函數時，須要提供一個變量，用於存儲返回的值。

在這裏，將返回值存儲在了變量musician中。輸出是姓名：

Jimi Hendrix

讓實參變成可選的

有時候，須要讓實參變成可選的，這樣使用函數的人就只需在必要時才提供額外的信息。可以使用默認值來讓實參變成可選的。
例如，假設咱們要擴展函數get_formatted_name()，使其還處理中間名。爲此，可將其修改爲相似於下面這樣：

def get_formatted_name(first_name, middle_name, last_name):
    """返回姓名"""
    full_name = first_name + ' ' + middle_name + ' ' + last_name
    return full_name.title()
musician = get_formatted_name('john', 'lee', 'hooker')
print(musician)

只要同時提供名、中間名和姓，這個函數就能正確地運行。它根據這三部分建立一個字符串，在適當的地方加上空格，並將結果轉換爲首字母大寫格式：

John Lee Hooker

然而，並不是全部的人都有中間名，但若是你調用這個函數時只提供了名和姓，它將不能正確地運行。爲讓中間名變成可選的，可給實參middle_name指定一個默認值——空字符串，並在用戶沒有提供中間名時不使用這個實參。
爲讓get_formatted_name()在沒有提供中間名時依然可行，可給實參middle_name指定一個默認值——空字符串，並將其移到形參列表的末尾：

def get_formatted_name(first_name, last_name, middle_name=''):
 """返回姓名"""
    if middle_name:
        full_name = first_name + ' ' + middle_name + ' ' + last_name
    else:
        full_name = first_name + ' ' + last_name
    return full_name.title()
musician = get_formatted_name('jimi', 'hendrix')
print(musician)
musician = get_formatted_name('john', 'hooker', 'lee')
print(musician)

在這個示例中，姓名是根據三個可能提供的部分建立的。因爲人都有名和姓，所以在函數定義中首先列出了這兩個形參。中間名是可選的，所以在函數定義中最後列出該形參，並將其默認值設置爲空字符串。

在函數體中，咱們檢查是否提供了中間名。Python將非空字符串解讀爲True，所以若是函數調用中提供了中間名，if middle_name將爲True。若是提供了中間名，就將名、中間名和姓合併爲姓名，而後將其修改成首字母大寫格式，並返回到函數調用行。

在函數調用行，將返回的值存儲在變量musician中；而後將這個變量的值打印出來。若是沒有提供中間名，middle_name將爲空字符串，致使if測試未經過，進而執行else代碼塊：只使用名和姓來生成姓名，並將設置好格式的姓名返回給函數調用行。

在函數調用行，將返回的值存儲在變量musician中；而後將這個變量的值打印出來。調用這個函數時，若是隻想指定名和姓，調用起來將很是簡單。若是還要指定中間名，就必須確保它是最後一個實參，這樣Python才能正確地將位置實參關聯到形參。
這個修改後的版本適用於只有名和姓的人，也適用於還有中間名的人：

Jimi Hendrix
John Lee Hooker

可選值讓函數可以處理各類不一樣情形的同時，確保函數調用盡量簡單。

本篇文章沒有做業，下一篇咱們講解函數的高級用法

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