高效掌握Python——函數(shù)

Python有很多使用的自帶函數(shù)：

>>> abs(-20)
20

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

>>> 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

>>> a = abs # 變量a指向abs函數(shù)
>>> a(-1)   # 所以也可以通過a調(diào)用abs函數(shù)
1

自定義函數(shù)

在Python中，定義一個(gè)函數(shù)要使用def語(yǔ)句，依次寫出函數(shù)名、括號(hào)、括號(hào)中的參數(shù)和冒號(hào):，然后，在縮進(jìn)塊中編寫函數(shù)體，函數(shù)的返回值用return語(yǔ)句返回。

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

如果你已經(jīng)把my_abs()的函數(shù)定義保存為abstest.py文件了，那么，可以在該文件的當(dāng)前目錄下啟動(dòng)Python解釋器，用from abstest import my_abs來導(dǎo)入my_abs()函數(shù)，注意abstest是文件名（不含.py擴(kuò)展名）：

>>> from abstest import my_abs                          
>>> my_abs(-9)                                          
9  

pass

pass可以用來作為占位符，比如現(xiàn)在還沒想好怎么寫函數(shù)的代碼，就可以先放一個(gè)pass，讓代碼能運(yùn)行起來。

def nop():
	pass

isinstance

數(shù)據(jù)類型檢查可以用內(nèi)置函數(shù)isinstance()實(shí)現(xiàn)：

def my_abs(x):
	if not isinstance(x, (int, float)):
		raise TypeError('bad operand type')
	if x >= 0:
		return x
	else:
		return -x

返回多值

Python的函數(shù)返回多值其實(shí)就是返回一個(gè)tuple。

def move(x, y, step, angle=0):
    nx = x + step * math.cos(angle)
    ny = y - step * math.sin(angle)
	return nx, ny

>>> x, y = move(100, 100, 60, math.pi / 6)
>>> print(x, y)
151.96152422706632 70.0

>>> r = move(100, 100, 60, math.pi / 6)
>>> print(r)
(151.96152422706632, 70.0)

函數(shù)參數(shù)

定義函數(shù)的時(shí)候，我們把參數(shù)的名字和位置確定下來，函數(shù)的接口定義就完成了。對(duì)于函數(shù)的調(diào)用者來說，只需要知道如何傳遞正確的參數(shù)，以及函數(shù)將返回什么樣的值就夠了，函數(shù)內(nèi)部的復(fù)雜邏輯被封裝起來，調(diào)用者無需了解。

除了正常定義的必選參數(shù)外，還可以使用默認(rèn)參數(shù)、可變參數(shù)和關(guān)鍵字參數(shù)，使得函數(shù)定義出來的接口，不但能處理復(fù)雜的參數(shù)，還可以簡(jiǎn)化調(diào)用者的代碼。

默認(rèn)參數(shù)

由于我們經(jīng)常計(jì)算x2，所以，完全可以把第二個(gè)參數(shù)n的默認(rèn)值設(shè)定為2：

def power(x, n=2):
    s = 1
	while n > 0:
        n = n - 1
        s = s * x
	return s

這樣，當(dāng)我們調(diào)用power(5)時(shí)，相當(dāng)于調(diào)用power(5, 2)：

>>> power(5)
25
>>> power(5, 2)
25

而對(duì)于n > 2的其他情況，就必須明確地傳入n，比如power(5, 3)。 當(dāng)函數(shù)有多個(gè)參數(shù)時(shí)，把變化大的參數(shù)放前面，變化小的參數(shù)放后面。變化小的參數(shù)就可以作為默認(rèn)參數(shù)。使用默認(rèn)參數(shù)最大的好處是能降低調(diào)用函數(shù)的難度。

默認(rèn)參數(shù)必須指向不變對(duì)象！ 我們?cè)诰帉懗绦驎r(shí)，如果可以設(shè)計(jì)一個(gè)不變對(duì)象，那就盡量設(shè)計(jì)成不變對(duì)象。

可變參數(shù)

def calc(numbers):
    sum = 0
	for n in numbers:
        sum = sum + n * n
	return sum

這個(gè)函數(shù)調(diào)用的時(shí)候，需要先組裝出一個(gè)list或tuple：

>>> calc([1, 2, 3])
14
>>> calc((1, 3, 5, 7))
84

如果利用可變參數(shù)，調(diào)用函數(shù)的方式可以簡(jiǎn)化成這樣：

>>> calc(1, 2, 3)
14
>>> calc(1, 3, 5, 7)
84

我們把函數(shù)的參數(shù)改為可變參數(shù)：（僅僅是在變量的前面加個(gè)*）

def calc(*numbers):
    sum = 0
	for nin numbers:
        sum = sum + n * n
	return sum

在函數(shù)內(nèi)部，參數(shù)numbers接收到的是一個(gè)tuple，因此，函數(shù)代碼完全不變。但是，調(diào)用該函數(shù)時(shí)，可以傳入任意個(gè)參數(shù)，包括0個(gè)參數(shù)。

關(guān)鍵字參數(shù)

可變參數(shù)允許你傳入0個(gè)或任意個(gè)參數(shù)，這些可變參數(shù)在函數(shù)調(diào)用時(shí)自動(dòng)組裝為一個(gè)tuple。而關(guān)鍵字參數(shù)允許你傳入0個(gè)或任意個(gè)含參數(shù)名的參數(shù)，這些關(guān)鍵字參數(shù)在函數(shù)內(nèi)部自動(dòng)組裝為一個(gè)dict。

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

函數(shù)person除了必選參數(shù)name和age外，還接受關(guān)鍵字參數(shù)kw。在調(diào)用該函數(shù)時(shí)，可以只傳入必選參數(shù)：

>>> person('Michael', 30)
name: Michael age: 30 other: {}

也可以傳入任意個(gè)數(shù)的關(guān)鍵字參數(shù)：

>>> 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'}

參數(shù)定義的順序必須是：必選參數(shù)、默認(rèn)參數(shù)、可變參數(shù)、命名關(guān)鍵字參數(shù)和關(guān)鍵字參數(shù)。在函數(shù)調(diào)用的時(shí)候，Python解釋器自動(dòng)按照參數(shù)位置和參數(shù)名把對(duì)應(yīng)的參數(shù)傳進(jìn)去。

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)

>>> 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}

通過一個(gè)tuple和dict，你也可以調(diào)用上述函數(shù)：

>>> 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': '#'}

所以，對(duì)于任意函數(shù)，都可以通過類似func(*args, **kw)的形式調(diào)用它，無論它的參數(shù)是如何定義的。

遞歸函數(shù)

在函數(shù)內(nèi)部，可以調(diào)用其他函數(shù)。如果一個(gè)函數(shù)在內(nèi)部調(diào)用自身本身，這個(gè)函數(shù)就是遞歸函數(shù)。遞歸函數(shù)的優(yōu)點(diǎn)是定義簡(jiǎn)單，邏輯清晰。

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

使用遞歸函數(shù)需要注意防止棧溢出。在計(jì)算機(jī)中，函數(shù)調(diào)用是通過**棧（stack）**這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，每當(dāng)進(jìn)入一個(gè)函數(shù)調(diào)用，棧就會(huì)加一層棧幀，每當(dāng)函數(shù)返回，棧就會(huì)減一層棧幀。由于棧的大小不是無限的，所以，遞歸調(diào)用的次數(shù)過多，會(huì)導(dǎo)致棧溢出。

Python標(biāo)準(zhǔn)的解釋器沒有針對(duì)尾遞歸做優(yōu)化，任何遞歸函數(shù)都存在棧溢出的問題。

附上其他文章的鏈接：

《Python簡(jiǎn)介，無代碼》

《高效掌握Python——必備基礎(chǔ)》

《高效掌握Python——高級(jí)特性》

《高效掌握Python——函數(shù)式編程》

《高效掌握Python——模塊，包》

《一文極速回顧面向?qū)ο缶幊蘋OP》

本文內(nèi)容屬于筆記，大部分內(nèi)容源自 廖雪峰老師的博客， 非常推薦大家去他的網(wǎng)站學(xué)習(xí)！