Python 學習之路四

Four兄 2019-08-30

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繼 'Python 學習之路三'：

函數(shù)

調用函數(shù)

Python 內置了很多有用的函數(shù)，我們可以直接調用。

要調用一個函數(shù)，需要知道函數(shù)的名稱和參數(shù)，比如求絕對值的函數(shù) abs，只有一個參數(shù)?？梢灾苯訌?Python 的官方網(wǎng)站查看文檔：

https://docs./3/library/functions.html

官網(wǎng) 3.7.2 版本內置函數(shù)匯總（截圖）：

也可以在交互式命令行通過 help(abs)查看 abs 函數(shù)的幫助信息。調用 abs 函數(shù)：


>>> abs(100)
100
>>> abs(-100)
100
>>> abs(12.12)
12.12
>>>

調用函數(shù)的時候，如果傳入的參數(shù)數(shù)量不對，會報 TypeError 的錯誤，并且 Python 會明確地告訴你：abs()有且僅有 1 個參數(shù)，但給出了兩個：


>>> abs(11,22)
Traceback (most recent call last):
  File '<pyshell#114>', line 1, in <module>
    abs(11,22)
TypeError: abs() takes exactly one argument (2 given)
>>>

如果傳入的參數(shù)數(shù)量是對的，但參數(shù)類型不能被函數(shù)所接受，也會報 TypeError 的錯誤，并且給出錯誤信息：str 是錯誤的參數(shù)類型：


>>> abs('a')
Traceback (most recent call last):
  File '<pyshell#117>', line 1, in <module>
    abs('a')
TypeError: bad operand type for abs(): 'str'
>>>

數(shù)據(jù)類型轉換

Python 內置的常用函數(shù)還包括數(shù)據(jù)類型轉換函數(shù)，比如 int()函數(shù)可以把其他數(shù)據(jù)類型轉換為整數(shù)：


>>> int('321')
321
>>> int(32.1)
32
>>> float('12.12')
12.12
>>> str(12.12)
'12.12'
>>> bool(1)
True
>>> bool(' ')
True
>>> bool(6)
True
>>>

函數(shù)名其實就是指向一個函數(shù)對象的引用，完全可以把函數(shù)名賦給一個變量，相當于給這個函數(shù)起了一個“別名”：


>>> a = abs
>>> a(-1)
1
>>>

定義函數(shù)

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

自定義一個求絕對值的 my_abs 函數(shù)：


>>> def my_abs(x) :
	if x >= 0 :
		return x
	else :
		return -x
>>> print(my_abs(-9))
9
>>>

請注意，函數(shù)體內部的語句在執(zhí)行時，一旦執(zhí)行到 return 時，函數(shù)就執(zhí)行完畢，并將結果返回。因此，函數(shù)內部通過條件判斷和循環(huán)可以實現(xiàn)非常復雜的邏輯。如果沒有 return 語句，函數(shù)執(zhí)行完畢后也會返回結果，只是結果為 None。return None可以簡寫為 return。

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，可以在該文件的當前目錄下啟動 Python 解釋器，用 from abstest import my_abs 來導入 my_abs()函數(shù)，注意 abstest 是文件名（不含.py 擴展名）：


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

空函數(shù)

如果想定義一個什么事也不做的空函數(shù)，可以用 pass 語句：


>>> def nop():
	pass
>>>

pass 語句什么都不做，那有什么用？實際上 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 pass，讓代碼能運行起來。pass 還可以用在其他語句里，比如：


>>> if age >= 20 :
    pass
(缺少了 pass，代碼運行就會有語法錯誤。)

參數(shù)檢查

調用函數(shù)時，如果參數(shù)個數(shù)不對，Python 解釋器會自動檢查出來，并拋出TypeError：


>>> abs('a')
Traceback (most recent call last):
  File '<pyshell#117>', line 1, in <module>
    abs('a')
TypeError: bad operand type for abs(): 'str'
>>>

返回多個值

函數(shù)可以返回多個值嗎？答案是肯定的。比如在游戲中經(jīng)常需要從一個點移動到另一個點，給出坐標、位移和角度，就可以計算出新的新的坐標：


>>> import math
>>> 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
>>>

但其實這只是一種假象，Python 函數(shù)返回的仍然是單一值：


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

原來返回值是一個 tuple！但是，在語法上，返回一個 tuple 可以省略括號，而多個變量可以同時接收一個 tuple，按位置賦給對應的值，所以，Python 的函數(shù)返回多值其實就是返回一個 tuple，但寫起來更方便。

函數(shù)的參數(shù)

定義函數(shù)的時候，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。對于函數(shù)的調用者來說，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)內部的復雜邏輯被封裝起來，調用者無需了解。Python 的函數(shù)定義非常簡單，但靈活度卻非常大。除了正常定義的必選參數(shù)外，還可以使用默認參數(shù)、可變參數(shù)和關鍵字參數(shù)，使得函數(shù)定義出來的接口，不但能處理復雜的參數(shù)，還可以簡化調用者的代碼。

位置參數(shù)


>>> def power(x) :
	return x * x
>>> power(3)
9
>>>

對于 power(x)函數(shù)，參數(shù) x 就是一個位置參數(shù)。當我們調用 power 函數(shù)時，必須傳入有且僅有的一個參數(shù) x：

那么，可以把 power(x)修改為 power(x, n)，用來計算 x的n次方：


>>> power(5,2)
5
>>> def power(x,n):
	s = 1
	while n > 0 :
		n = n -1
		s = s*x
	return s
>>> power(5,2)
25
>>> power(3,5)
243
>>>

修改后的 power(x, n)函數(shù)有兩個參數(shù)：x 和 n，這兩個參數(shù)都是位置參數(shù)，調用函數(shù)時，傳入的兩個值按照位置順序依次賦給參數(shù) x 和 n。

默認參數(shù)

新的 power(x, n)函數(shù)定義沒有問題，但是，舊的調用代碼失敗了，原因是我們增加了一個參數(shù)，導致舊的代碼因為缺少一個參數(shù)而無法正常調用：


>>> power(2)
Traceback (most recent call last):
  File '<pyshell#189>', line 1, in <module>
    power(2)
TypeError: power() missing 1 required positional argument: 'n'
>>>

Python 的錯誤信息很明確：調用函數(shù) power()缺少了一個位置參數(shù) n。這個時候，默認參數(shù)就排上用場了。由于我們經(jīng)常計算 x2，所以，完全可以把第二個參數(shù) n 的默認值設定為 2：


>>> def power(x,n = 2):
	s = 1
	while n > 0:
		n = n - 1
		s = s * x
	return s
>>> power(2)
4
>>> power(2,5)
32
>>>

從上面的例子可以看出，默認參數(shù)可以簡化函數(shù)的調用。設置默認參數(shù)時，有幾點要注意：

一是必選參數(shù)在前，默認參數(shù)在后，否則 Python 的解釋器會報錯（思考一下為什么默認參數(shù)不能放在必選參數(shù)前面）；
二是如何設置默認參數(shù)。

當函數(shù)有多個參數(shù)時，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)就可以作為默認參數(shù)。使用默認參數(shù)有什么好處？最大的好處是能降低調用函數(shù)的難度。

可變參數(shù)

在 Python 函數(shù)中，還可以定義可變參數(shù)。顧名思義，可變參數(shù)就是傳入的參數(shù)個數(shù)是可變的，可以是 1 個、2 個到任意個，還可以是 0 個。

以數(shù)學題為例子，給定一組數(shù)字 a，b，c……，請計算 a2 + b2 + c2 + ……。要定義出這個函數(shù)，我們必須確定輸入的參數(shù)。由于參數(shù)個數(shù)不確定，首先想到可以把a，b，c……作為一個 list 或 tuple 傳進來，這樣，函數(shù)可以定義如下：


>>> def calc(nums):
	sum = 0
	for n in nums:
		sum = sum + n * n
	return sum
>>> calc([1,2,3,4])
30


>>> def calc(*num):
	sum = 0
	for n in num:
		sum += n * n
	return sum
>>> calc (1,2)
5
>>> calc(3)
9
>>>

定義可變參數(shù)和定義一個 list 或 tuple 參數(shù)相比，僅僅在參數(shù)前面加了一個*號。在函數(shù)內部，參數(shù) numbers 接收到的是一個 tuple，因此，函數(shù)代碼完全不變。但是，調用該函數(shù)時，可以傳入任意個參數(shù)，包括 0 個參數(shù)：


>>> calc (1,2)
5
>>> calc(3)
9
>>> calc()
0
>>>

*nums 表示把 nums 這個 list 的所有元素作為可變參數(shù)傳進去。這種寫法相當有用，而且很常見。

關鍵字參數(shù)

可變參數(shù)允許你傳入 0 個或任意個參數(shù)，這些可變參數(shù)在函數(shù)調用時自動組裝為一個tuple。而關鍵字參數(shù)允許你傳入 0 個或任意個含參數(shù)名的參數(shù)，這些關鍵字參數(shù)在函數(shù)內部自動組裝為一個 dict。


>>> def person(name,age,**kg):
	print('name:',name,'age:',age,'other',kg)
>>> person('Jerry',20)
name: Jerry age: 20 other {}
>>> person('Jerry',20,city='shanghai')
name: Jerry age: 20 other {'city': 'shanghai'}
>>>

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


>>> person('Jerry',20,city='shanghai',job='Enginner')
name: Jerry age: 20 other {'city': 'shanghai', 'job': 'Enginner'}
>>>

關鍵字參數(shù)有什么用？它可以擴展函數(shù)的功能。比如，在 person 函數(shù)里，保證能接收到 name 和 age 這兩個參數(shù)，但是，如果調用者愿意提供更多的參數(shù)，也能收到。試想正在做一個用戶注冊的功能，除了用戶名和年齡是必填項外，其他都是可選項，利用關鍵字參數(shù)來定義這個函數(shù)就能滿足注冊的需求。