(一)初识函数
函数是可重用的程序代码块。
函数的作用,不仅可以实现代码的复用,更能实现代码的一致性。一致性指的是,只要修改函数的
代码,则所有调用该函数的地方都能得到体现。
在编写函数时,函数体中的代码写法和我们前面讲述的基本一 致,只是对代码实现了封装,并增加了函数调用、传递参数、返回计算结果等内容。
函数(function)的基本概念
一个程序由一个一个的任务组成;函数就是代表一个任务或者一个功能 (function) 。 函数是代码复用的通用机制
Python函数的分类
Python 函数分为如下几类:
1
内置函数
使用的 str() 、 list() 、 len() 等这些都是内置函数,我们可以拿来直接使用。
2
标准库函数
可以通过 import 语句导入库,然后使用其中定义的函数
3
第三方库函数
Python 社区也提供了很多高质量的库。下载安装这些库后,也是通过 import 语句导入,然后可以使用这些第三方库的函数
4
用户自定义函数
用户自己定义的函数,显然也是开发中适应用户自身需求定义的函数。今天我们学习的就是如何自定义函数。
(二)函数的定义和调用
Python 中,定义函数的语法如下:
def 函数名 ([ 参数列表 ]) :''' 文档字符串 '''函数体 / 若干语句
示范案例:
def add(a,b,c):'''完成三个数的加法,并返回他们的和'''sum = a+b+cprint("{0}、{1}、{2}三个数的和是:{3}".format(a,b,c,sum))return sum
add(10,20,30)
add(30,40,50)
底层分析:
我们使用 def 来定义函数,然后就是一个空格和函数名称;
Python 执行 def 时,会创建一个函数对象,并绑定到函数名变量上。参数列表圆括号内是形式参数列表,有多个参数则使用逗号隔开定义时的形式参数 不需要声明类型,也不需要指定函数返回值类型调用时的实际参数 必须与形参列表一一对应return 返回值如果函数体中包含 return 语句,则结束函数执行并返回值;如果函数体中不包含 return 语句,则返回 None 值。调用函数之前,必须要先定义函数,即先调用 def 创建函数对象内置函数对象会自动创建标准库和第三方库函数,通过 import 导入模块时,会执行模块中的 def 语句
(三) 形参和实参
见名知意:实参是程序中已经分配了内存空间的参数,它可以被赋予一个具体的值,比如常数、数组、地址(指针),也可以是一个变量名、数组名或表达式,当然也包括指针变量。(理解成具体事物) 形参则是你在写一个被调函数时,为了说明用到的自变量的类型、要进行什么操作而定义的,在调用函数前它不会被分配内存空间,更不会被赋予具体的值。(理解成抽象事物)。
现实的例子,老王和小李都是厨师,厨师是形参,老王和小李是厨师的实参。
形参和实参的要点:
圆括号内是形式参数列表,有多个参数则使用逗号隔开
定义时的形式参数 不需要声明类型,也不需要指定函数返回值类型
调用时的实际参数 必须与形参列表一一对应
具体代码:
def printMax(a,b):'''实现两个数的比较,并返回较大的值'''if a>b:print(a,'是大值')return aelse:print(b,'是大值')return b
printMax(10,20)
printMax(30,5)
上面的 printMax 函数中,在定义时写的 printMax(a,b) 。 a 和 b 称为 “ 形式参 数” ,简称 “ 形参 ” 。即形式参数是在定义函数时使用的。 形式参数的命名要符合 “ 标识符 ” 命名规则 。
在调用函数时,传递的参数称为 “ 实际参数 ” ,简称 “ 实参 ” 。上面代码 中, printMax(10,20) , 10 和 20 就是实际参数。
(四)文档字符串(函数的注释)
程序的可读性最重要,一般建议在函数体开始的部分附上函数定义说明,这就是“ 文档字符串 ” ,也有人成为 “ 函数的注释 ” 。我们通过三个单引号或者三个双引号来实现,中间可以加入多行文字进行说明。
测试文档字符串的使用
(五)返回值
返回值:结束函数运行,返回指定值给调用者。
return 返回值要点:
如果函数体中包含 return 语句,则结束函数执行并返回值
如果函数体中不包含 return 语句,则返回 None 值
要返回多个值,使用列表、元组、字典、集合将多个值 “ 存起来 ” 即可
#无返回值函数
def print_star(n):print("*"*n)print_star(3)#有返回值函数:return
def my_avg(a,b):return (a+b)/2#如下是函数的调用
c = my_avg(20,30)
print(c)#返回一个列表
def printShape(n):s1 = "#"*ns2 = "$"*nreturn [s1,s2]s = printShape(5)
print(s)
(六)变量的作用域
变量起作用的范围称为变量的作用域,不同作用域内同名变量之间 互不影响。变量分为:全局变量、局部变量。
全局变量:
在函数和类定义之外声明的变量。作用域为定义的模块,从定义位置开始直到模块结束。
全局变量降低了函数的通用性和可读性。应尽量避免全局变量的使用。
要在函数内改变全局变量的值,使用 global 声明一下
局部变量:
在函数体中(包含形式参数)声明的变量。
局部变量的引用比全局变量快,优先考虑使用
如果局部变量和全局变量同名,则在函数内隐藏全局变量,只使用同名的局部变量
具体代码:
a = 100 #全局变量
def f1():global a #如果要在函数内改变全局变量的值,增加global关键字声明print(a)#打印全局变量a的值a = 300
f1()
print(a)b=100
def f2():b = 3 #同名的局部变量print(b)f2()
print(b) #b仍然是100,没有变化
(七)参数的传递
函数的参数传递本质上就是:从实参到形参的赋值操作。 Python 中 “一切皆对象 ” ,所有的赋值操作都是 “ 引用的赋值 ” 。所以, Python中参数的传递都是“引用传递”,不是“值传递”。
具体操作时分为两类:
1 对 “ 可变对象 ” 进行 “ 写操作 ” ,直接作用于原对象本身。
2 对 “ 不可变对象 ” 进行 “ 写操作 ” ,会产生一个新的 “ 对象空间 ” ,并用新的值填充这块空间。
可变对象有:
字典、列表、集合、自定义的对象等
不可变对象有:
数字、字符串、元组、 function 等
传递可变对象的引用
传递参数是可变对象(例如:列表、字典、自定义的其他可变对象等),实际传递的还是对象的引用。在函数体中不创建新的对象拷贝,而是可以直接修改所传递的对象。
传递不可变对象的引用
传递参数是不可变对象(例如: int 、 float 、字符串、元组、布尔值),实际传递的还是对象的引用。在” 赋值操作 ” 时,由于不可变对象无法修改,系统会新创建一个对象。
(八)参数的几种类型
位置参数
函数调用时,实参默认按位置顺序传递,需要个数和形参匹配。按位置传递的参数,称为:“ 位置参数 ” 。
默认值参数
我们可以为某些参数设置默认值,这样这些参数在传递时就是可选的。称为“ 默认值参数 ” 。默认值参数放到位置参数后面。
具体代码如下:
'''
def demo1(n,old_list=[]):oldlist.append(n)return old_listprint(demo1('5',[1,12,3,4]))
print(demo1('aas',['a','b',3,4]))
print(demo1('a'))
print(demo1('b'))
'''
def demo(n,old_list=None):if old_list is None:old_list =[]new_list=old_list[:]new_list.append(n)return new_listprint(demo('5',[1,12,3,4]))
print(demo('aas',['a','b',3,4]))
print(demo('a'))
print(demo('b'))
命名参数
我们也可以按照形参的名称传递参数,称为 “ 命名参数 ” ,也称 “ 关键字参数” 。
可变参数
可变参数指的是 “ 可变数量的参数 ” 。分两种情况:
*param (一个星号),将多个参数收集到一个 “ 元组 ” 对象中。
1
**param (两个星号),将多个参数收集到一个 “ 字典 ” 对象中。
强制命名参数
在带星号的 “ 可变参数 ” 后面增加新的参数,必须在调用的时候 “ 强制命名参数” 。
具体代码:
#位置参数
def f1(a,b,c):print(a,b,c)
f1(2,3,4)
#f1(2,3) #报错,位置参数不匹配#默认值参数
def f1(a,b,c=10,d=20): #默认值参数必须位于普通位置参数后面print(a,b,c,d)
f1(8,9)
f1(8,9,19)
f1(8,9,19,29)#命名参数
def f1(a,b,c):print(a,b,c)
f1(8,9,19) #位置参数
f1(c=10,a=20,b=30) #命名参数#可变参数
def f1(a,b,*c):print(a,b,c)
f1(8,9,19,20)
def f2(a,b,**c):print(a,b,c)
f2(8,9,name='baibi',age=18)
def f3(a,b,*c,**d):print(a,b,c,d)
f3(8,9,20,30,name='baibi',age=18)#强制命名参数
def f1(*a,b,c):print(a,b,c)
#f1(2,3,4)#会报错。由于a是可变参数,将2,3,4全部收集。造成b和c没有赋值。
f1(2,b=3,c=4)
参数传递时的序列解包
(九)lambda表达式和匿名函数
lambda 表达式可以用来声明匿名函数。 lambda 函数是一种简单的、在同一行中定义函数的方法。 lambda 函数实际生成了一个函数对象。 lambda 表达式只允许包含一个表达式,不能包含复杂语句,该表达式的计算结果就是函数的返回值。
lambda 表达式的基本语法如下:
lambda arg1 , arg2 , arg3 ... : < 表达式 >
arg1 arg2 arg3 为函数的参数。 < 表达式 > 相当于函数体。运算结果是:表达式的运算结果。
口诀:lambda 不用怕 ,请记住:前为参数,:后为表达式
具体代码:
f = lambda a,b,c:a+b+c
print(f)
print(f(2,3,4))
g = [lambda a:a*2,lambda b:b*3,lambda c:c*4]
print(g[0](6),g[1](7),g[2](8))
(十)递归函数
如果一个函数在内部调用自己,这个函数就是递归函数。递归函数的优点是定义简单,逻辑清晰。理论上,所有的递归函数都可以写成循环的方式,但循环的逻辑不如递归清晰。一定要明确, 什么是不变的(函数本身), 什么是变的(参数)。递归的基本思想就是“自己调用自己”
递归函数必须:
递归函数指的是:自己调用自己的函数,在函数体内部直接或间接的自己调用自己。每个递归函数必须包含两个部分:
1
终止条件
表示递归什么时候结束。一般用于返回值,不再调用自己。
2
递归步骤
把第 n 步的值和第 n-1 步相关联。 必须有一个明确的递归结束条件,即为递归出口。
简单案例:
def my_recursion(n):print("start:" + str(n))if n == 1:print("recursion over!")else:my_recursion(n - 1)print("end:" + str(n))my_recursion(3)
底层分析:
(十一)嵌套函数(内部函数)
嵌套函数,就是指在某些情况下,您可能需要将某函数作为另一函数的参数使用。 C语言中函数的定义都是相互平行、相互独立的,也就是说在函数定义时,函数体内不能包含另一个函数的定义,即函数不能嵌套定义,但可以嵌套调用。 嵌套函数,就是指在某些情况下,您可能需要将某函数作为另一函数的参数使用,这一函数就是嵌套函数。简言之, 嵌套函数:在函数内部定义的函数!
2
简单案例