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Python内置了很多有用的函数,我们可以直接调用。
可以在官方函数文档里查我们需要的函数,https://docs.python.org/3/library/functions.html
也可以在交互式命令行通过help(abs)查看abs函数的帮助信息。
调用abs函数:
>>> abs(100)
100
>>> abs(-20)
20
>>> abs(12.34)
12.34max() 函数可以接收任意多个参数,并返回最大的那个:
>>> max(1, 2)
2
>>> max(2, 3, 1, -5)
3Python内置的常用函数还包括数据类型转换函数,比如 int() 函数可以把其他数据类型转换为整数:
>>> 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函数名其实就是指向一个函数对象的引用,完全可以把函数名赋给一个变量,相当于给这个函数起了一个“别名”:
>>> a = abs # 变量a指向abs函数
>>> a(-1) # 所以也可以通过a调用abs函数
1在Python中,定义一个函数要使用def语句,依次写出函数名、括号、括号中的参数和冒号:,然后,在缩进块中编写函数体,函数的返回值用return语句返回,也可以没有返回,在函数最后自动return None。
def my_abs(x):
if x >= 0:
return x
else:
return -x>>> print(my_abs(-99))
99如果你已经把my_abs()的函数定义保存为a.py文件了,那么,可以在该文件的当前目录下启动Python解释器,用from a import my_abs来导入my_abs()函数,注意a是文件名(不含.py扩展名):
>>> from a import my_abs
>>> my_abs(-9) │
9如果想定义一个什么事也不做的空函数,可以用 pass 语句:
def nop():
passpass 语句什么都不做,相当于一个占位符。比如现在还没想好怎么写函数的代码,就可以先放一个 pass,让代码能运行起来。
if age >= 18:
pass缺少了 pass,代码运行就会有语法错误。
函数可以返回多个值,比如在游戏中经常需要从一个点移动到另一个点,给出坐标、位移和角度,就可以计算出新的新的坐标:
import math
def move(x, y, step, angle=0):
nx = x + step * math.cos(angle)
ny = y - step * math.sin(angle)
return nx, ny然后,我们就可以同时获得返回值:
>>> x, y = move(100, 100, 60, math.pi / 6)
>>> print(x, y)
151.96152422706632 70.0但其实这只是一种假象,Python函数返回的仍然是单一值:
>>> r = move(100, 100, 60, math.pi / 6)
>>> print(r)
(151.96152422706632, 70.0)其实函数返回值是一个tuple!但是,在语法上,返回一个tuple可以省略括号,而多个变量可以同时接收一个tuple,按位置赋给对应的值,所以,Python的函数返回多值其实就是返回一个tuple,但写起来更方便。
计算 x² 的函数:
def power(x):
return x * x对于power(x)函数,参数x就是一个位置参数。当我们调用power函数时,必须传入有且仅有的一个参数 x:
>>> power(5)
25
>>> power(15)
225def power(x, n):
s = 1
while n > 0:
n = n - 1
s = s * x
return s对于这个修改后的power(x, n)函数,可以计算任意 n 次方:
>>> power(5, 2)
25
>>> power(5, 3)
125修改后的power(x, n)函数有两个参数: x 和 n ,这两个参数都是位置参数,调用函数时,传入的两个值按照位置顺序依次赋给参数 x 和 n 。
新的power(x, n)函数定义没有问题,但是,旧的调用代码失败了,原因是我们增加了一个参数,导致旧的代码因为缺少一个参数而无法正常调用:
>>> power(5)
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: power() missing 1 required positional argument: 'n'这时候,用我们的默认参数。由于我们经常计算 x² ,所以,完全可以把第二个参数 n 的默认值设定为2:
def power(x, n=2):
s = 1
while n > 0:
n = n - 1
s = s * x
return s这样,当我们调用power(5)时,相当于调用power(5, 2):
>>> power(5)
25
>>> power(5, 2)
25定义默认参数要牢记一点:默认参数必须指向不变对象,如 str 、None 这样的不变对象。我们在编写程序时,如果可以设计一个不变对象,那就尽量设计成不变对象。
可变参数就是传入的参数个数是可变的,可以是1个、2个到任意个,还可以是0个。
给定一组数字a,b,c……,计算a2 + b2 + c2 + ……
由于参数个数不确定,我们首先想到可以把a,b,c……作为一个list或tuple传进来:
def calc(numbers):
sum = 0
for n in numbers:
sum = sum + n * n
return sum>>> calc([1, 2, 3])
14
>>> calc((1, 3, 5, 7))
84如果利用可变参数,调用函数的方式可以简化成这样:
>>> calc(1, 2, 3)
14
>>> calc(1, 3, 5, 7)
84所以,我们把函数的参数改为可变参数:
def calc(*numbers):
sum = 0
for n in numbers:
sum = sum + n * n
return sum定义可变参数和定义一个list或tuple参数相比,仅仅在参数前面加了一个 * 号。在函数内部,参数numbers接收到的是一个tuple,因此,函数代码完全不变。但是,调用该函数时,可以传入任意个参数,包括0个参数:
>>> calc(1, 2)
5
>>> calc()
0如果已经有一个list或者tuple,要调用一个可变参数怎么办?可以这样做:
>>> nums = [1, 2, 3]
>>> calc(nums[0], nums[1], nums[2])
14这种写法当然是可行的,问题是太繁琐,所以Python允许你在list或tuple前面加一个 * 号,把list或tuple的元素变成可变参数传进去:
>>> nums = [1, 2, 3]
>>> calc(*nums)
14
\*nums表示把nums这个list的所有元素作为可变参数传进去。这种写法相当有用,而且很常见。
可变参数允许你传入0个或任意个参数,这些可变参数在函数调用时自动组装为一个tuple。而关键字参数允许你传入0个或任意个含参数名的参数,这些关键字参数在函数内部自动组装为一个dict
def person(name, age, **kw):
print('name:', name, 'age:', age, 'other:', kw)函数person除了必选参数name和age外,还接受关键字参数kw。在调用该函数时,可以只传入必选参数:
>>> person('Michael', 30)
name: Michael age: 30 other: {}也可以传入任意个数的关键字参数:
>>> 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'}关键字参数可以扩展函数的功能。如果要做一个用户注册的功能,除了用户名和年龄是必填项外,其他都是可选项,利用关键字参数来定义这个函数就能满足注册的需求。
和可变参数类似,也可以先组装出一个dict,然后,把该dict转换为关键字参数传进去:
>>> extra = {'city': 'Beijing', 'job': 'Engineer'}
>>> person('Jack', 24, city=extra['city'], job=extra['job'])
name: Jack age: 24 other: {'city': 'Beijing', 'job': 'Engineer'}当然,上面复杂的调用可以用简化的写法:
>>> extra = {'city': 'Beijing', 'job': 'Engineer'}
>>> person('Jack', 24, **extra)
name: Jack age: 24 other: {'city': 'Beijing', 'job': 'Engineer'}\*\*extra表示把extra这个dict的所有key-value用关键字参数传入到函数的\*\*kw参数,kw将获得一个dict,注意kw获得的dict是extra的一份拷贝,对kw的改动不会影响到函数外的extra。
对于关键字参数,函数的调用者可以传入任意不受限制的关键字参数。至于到底传入了哪些,就需要在函数内部通过 kw 检查。
仍以person()函数为例,我们希望检查是否有 city 和 job 参数:
def person(name, age, **kw):
if 'city' in kw:
# 有city参数
pass
if 'job' in kw:
# 有job参数
pass
print('name:', name, 'age:', age, 'other:', kw)但是调用者仍可以传入不受限制的关键字参数:
>>> person('Jack', 24, city='Beijing', addr='Chaoyang', zipcode=123456)如果要限制关键字参数的名字,就可以用命名关键字参数,例如,只接收 city 和 job 作为关键字参数。这种方式定义的函数如下:
def person(name, age, *, city, job):
print(name, age, city, job)和关键字参数 **kw 不同,命名关键字参数需要一个特殊分隔符 *,* 后面的参数被视为命名关键字参数:
>>> person('Jack', 24, city='Beijing', job='Engineer')
Jack 24 Beijing Engineer如果函数定义中已经有了一个可变参数,后面跟着的命名关键字参数就不再需要一个特殊分隔符 * 了:
def person(name, age, *args, city, job):
print(name, age, args, city, job)命名关键字参数必须传入参数名,这和位置参数不同。如果没有传入参数名,调用将报错:
>>> person('Jack', 24, 'Beijing', 'Engineer')
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: person() takes 2 positional arguments but 4 were given命名关键字参数可以有缺省值,从而简化调用:
def person(name, age, *, city='Beijing', job):
print(name, age, city, job)由于命名关键字参数city具有默认值,调用时,可不传入city参数:
>>> person('Jack', 24, job='Engineer')
Jack 24 Beijing Engineer使用命名关键字参数时,要特别注意,如果没有可变参数,就必须加一个 * 作为特殊分隔符。如果缺少 *,Python解释器将无法识别位置参数和命名关键字参数:
def person(name, age, city, job):
# 缺少 *,city和job被视为位置参数
pass在Python中定义函数,可以用必选参数、默认参数、可变参数、关键字参数和命名关键字参数,这5种参数都可以组合使用。
但是请注意,参数定义的顺序必须是:必选参数、默认参数、可变参数、命名关键字参数和关键字参数。
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)在函数调用的时候,Python解释器自动按照参数位置和参数名把对应的参数传进去。
>>> 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}最神奇的是通过一个tuple和dict,你也可以调用上述函数:
>>> 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,对于任意函数,都可以通过类似func(*args, **kw)的形式调用它,无论它的参数是如何定义的。
虽然可以组合多达5种参数,但不要同时使用太多的组合,否则函数接口的可理解性很差。
在函数内部,可以调用其他函数。如果一个函数在内部调用自身本身,这个函数就是递归函数。
计算阶乘n! = 1 x 2 x 3 x ... x n,用函数fact(n)表示:
fact(n) = n! = 1 x 2 x 3 x ... x (n-1) x n = (n-1)! x n = fact(n-1) x n
def fact(n):
if n==1:
return 1
return n * fact(n - 1)>>> fact(1)
1
>>> fact(5)
120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。
注意: 使用递归函数需要注意防止栈溢出。在计算机中,函数调用是通过栈(stack)这种数据结构实现的,每当进入一个函数调用,栈就会加一层栈帧,每当函数返回,栈就会减一层栈帧。由于栈的大小不是无限的,所以,递归调用的次数过多,会导致栈溢出。
>>> fact(1000)
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
File "<stdin>", line 4, in fact
...
File "<stdin>", line 4, in fact
RuntimeError: maximum recursion depth exceeded in comparison