9 - Python函数定义-位置参数-返回值

时间:2021-08-13 15:14:52

1 函数介绍

        函数在编程语言中就是完成特定功能的一个词句组(代码块),这组语句可以作为一个单位使用,并且给它取一个名字。可以通过函数名在程序的不同地方多次执行(这叫函数的调用)。函数在编程语言中有基本分为:预定义函数,自定义函数。预定义函数可以直接使用,而自定义函数顾名思义需要我们自己定义函数。

在数学中的定义,这里就不介绍了。因为没卵用。哈哈

1.1 为什么要使用函数

在编程中使用函数主要有两个优点:

  1. 降低编程难度:通常将一个复杂的大问题分解成一系列的小问题,然后将小问题划分成更小的问题,当问题细化为足够简单时,我们就可以分而治之,各个小问题解决了,大问题就迎刃而解了。
  2. 代码重用:避免重复劳作,提供效率
  3. 代码更加简洁美观,可读性增加

1.2 Python中的函数

        在Python中,函数由若干语句组成代码块函数名称参数列表构成,它是组织代码的最小单元,使用函数可以完成一定的功能,在Python中函数主要分为三类:内置函数第三方函数库自定义函数。常用的内置函数在前面已经介绍,第三方函数库需要先引入模块,通过模块调用,在模块学习中进行介绍,这里主要说的是如何自定义一个函数。

2 函数的基本使用

        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。下面是一个函数的基本结构

def 函数名(参数列表):
函数体(代码块)
[return 返回值] # 函数可以无返回值

注意:

  • 函数名就是标识符,命名要求一样
  • 语句块必须缩进,约定4个空格
  • Python的函数没有return语句,隐式会返回一个None
  • 定义中的参数列表成为形式函数,只是一种符号表达式(标识符),简称形参

    我们以自定义一个求绝对值的函数为例:
定义:
def abs(x):
if x >= 0:
return x
else:
return -x 调用:
abs(-10)

上面只是一个函数的定义,j具体来看一下各个部分的解释:

  • 函数名字叫做abs,接受1个形式参数x。
  • return x:表示要返回的值是x,函数可以无返回值。
  • 函数是一个可调用对象,函数名加括号就表示调用。
  • 和变量是的使用方式相同,在使用函数时,需要预先进行定义。
  • 直接打印函数名,不会触发函数的执行,反而会打印函数的内存地址。

我们自定义的函数abs,由于与内置函数重名,那么将会覆盖掉内置函数,所以请谨慎命名。

        函数体内部的语句在执行时,一旦执行到return时,函数就执行完毕,并将结果返回。因此,函数内部通过条件判断和循环可以实现非常复杂的逻辑。如果没有return语句,函数执行完毕后会隐士的返回None。如果我们确实要return None可以简写为return,或者不写return语句(会让人看不懂,建议只写return)。

        调用函数,那么只需要使用函数名加括号,就能执行,但如果函数定义了参数,那么必须在执行的时候传递参数给函授,否则会报异常!关于调用我们还需要了解:

  1. 函数定义,只是声明了一个函数,它不会被执行,调用时才会执行
  2. 调用方式就是函数名后加上小括号,如果有必要需要在括号内写上参数
  3. 调用时写的参数是实际参数,是实实在在传入的值,简称实参

函数是可调用对象,可以使用callable()进行判断

In [1]: def abs(x):
...: if x >= 1:
...: return x
...: else:
...: return -x In [2]: callable(abs) # 函数是可调用的,注意这里不能对函数加括号,那么callable判断的就是函数的返回值是否可以执行了
Out[2]: True In [3]: a = '123'
In [4]: callable(a) # 字符串是不可调用的
Out[4]: False

3 函数的参数

        定义函数的时候,括号中指定的就是函数的参数(形式参数),当我们调用函数时,需要将数据进行传递,这种传递参数的方式就叫做传参,严格来说函数只可以使用两种方式:位置传参关键字传参

  1. 位置传参:按照参数定义顺序传入实参
  2. 关键字传参:使用形参的名字来传入实参的方式

需要注意的时:参数传递时如果使用形参的名字,那么传入参数的顺序就可以和定义的顺序不同,当位置传参和关键字传参混用时,位置传参必须放在关键字传参前面传入

定义函数function:
In [1]: def function(x,y):
...: result = x + y
...: return result
...: 位置传参:
In [2]: function(1,2) # 1对应x,2对应y。
Out[2]: 3 关键字传参:
In [3]: function(y=1, x=2) # 使用关键字时,参数可以不用按照位置顺序。
Out[3]: 3 混合传参:
In [8]: function(1, y = 3) # 混用时,关键字参数必须要再位置参数右边
Out[8]: 4

3.1 参数的默认值

        在定义形式参数时,为参数指定对应的值,就叫做参数的默认值,当定义了参数的默认值以后,我们传参时可以选择传递该参数的值,也可以选择不传递,当不传递此参数的值时,该参数就使用指定的默认值否则将会使用传递的值

参数默认值也属于位置参数,只不过是给位置参数定义了默认值。

In [9]: def function(x = 10, y = 20):
...: return x + y
...: In [10]: function(2) # 2会以位置参数的形式传递给x,y没有传递,会使用默认值
Out[10]: 22 In [11]: function(y=100) # x没有传递,会使用默认值
Out[11]: 110 In [12]: function(x=100) # y没有传递,会使用默认值
Out[12]: 120 In [13]: function(20, y=500) # 20以位置参数的形式传递给x,500以关键字参数的形式传递给了y
Out[13]: 520

当定义参数的默认值时,注意默认值参数必须要放在位置参数的右边

In [1]: def functions(x=1, y):    # 必须把x=1,放在y的右边,否则无法完成函数定义
...: print(x+y)
File "<ipython-input-1-ea496fa7fc81>", line 1
def functions(x=1, y):
^
SyntaxError: non-default argument follows default argument

使用默认值参数的好处是:

  • 参数的默认值可以在未传入足够的实参的时候,对没有给定的参数赋值为默认值。
  • 参数非常多的时候,并不需要用户每次都输入所有的参数,简化函数调用。

3.2 可变参数

        可变参数顾名思义表示参数的数量是可变的,并且可以使用一个形参匹配任意个实参。针对传递参数方式的不同又分为可变位置传参可变关键字传参

3.2.1 可变位置传参

        在形参前使用*号,表示该形参是可变参数,可以接受多个实参,在函数内部,可变参数会封装成元祖(即便是没有传递)

In [15]: def function(*nums):
...: print(nums)
...: In [16]: function(1,2,3,4) # 多个参数会被nums收集
(1, 2, 3, 4) In [18]: function([1,2,3,4]) # 会把list收集成元祖类型
([1, 2, 3, 4],)

在函数定义时,一般的规范是使用 *args, 表示收集多个位置传参。

3.2.2 可变关键字传参

        在形参前使用**号,表示该形参是可变关键字参数,可以接受多个关键字参数,在函数内部,可变关键字参数会封装成字典(即便是没有传递)

In [20]: def function(**kwargs):
...: print(kwargs)
...: In [21]: function(a=1,b=2)
{'a': 1, 'b': 2} # 参数的默认值和位置参数同时使用
In [5]: def function(x=1,y=2,**kwargs):
...: print('x = {}'.format(x))
...: print('y = {}'.format(y))
...: print(kwargs)
...: In [6]: function(a=10,b=20) # 参数没有a,b形参,则被kwargs接收
x = 1
y = 2
{'a': 10, 'b': 20} In [7]: function(x=100,y=200,z=300) # z没有被匹配,被kwargs接收
x = 100
y = 200
{'z': 300} In [8]: function(1000,2000,z=300) # 前面的按照位置参数赋值,z同样被字典kwargs收集
x = 1000
y = 2000
{'z': 300} In [9]:

3.2.3 可变参数混合使用

        前面说的各种参数是可以混合使用的,当混合使用时遵循一定的顺序,简单总结一下,按照从左至右的顺序来说:位置参数,默认值参数,可变位置参数,可变关键字参数:def function(位置参数,默认值参数,可变位置参数,可变关键字参数)

无论如何,顺序不能颠倒

In [9]: def function(x,y,z=1,*args,**kwargs):  # x,y,z都为位置参数,z的默认值为1,*args收集额外的位置传参,kwargs收集额外的关键字传参
...: print(x,y,z)
...: print(args)
...: print(kwargs)
...: In [10]: function(1,2,3,4,5,a=1,b=2)
1 2 3
(4, 5)
{'a': 1, 'b': 2}

3.2.4 可变参数小结

针对可变参数以及不同的混用方式可以有如下结论:

  • 分为位置可变参数关键字可变参数
  • 位置可变参数在形参前使用一个星号*
  • 关键字可变参数在形参前使用两个星号**
  • 可变位置参数和可变关键字参数都可以收集若干个实参,可变位置参数收集形成一个tuple可变关键字参数收集形成一个dict
  • 混合使用参数的时候,在定义阶段要遵循如下顺序:位置参数默认值参数可变位置参数可变关键字参数

当位置传参和关键字传参同时使用时,不可以重复赋值!,这一点使用的时候很重要。

3.3 keyword-only参数*

        Python3的函数参数中,新增了keyword-only参数,什么叫keyword-only参数?我们说当在一个星号参数(可变位置参数)后,出现的普通参数,我们称它为keyword-only参数,因为多余的位置参数都会被*args收集,只能通过keyword的方式对这些形参进行赋值,所以它们只能使用'关键字传参'。

In [11]: def function(a,b,c=1,*args,x,y=2,**kwargs):     # x,y是keyword-only参数,其中y存在默认值,可以不用传递,x必须使用关键字的方式进行传递
...: print(a,b,c)
...: print(args)
...: print(x,y)
...: print(kwargs)
...: In [12]: function(100,200,300,400,d=100,e=200)
---------------------------------------------------------------------------
TypeError Traceback (most recent call last)
<ipython-input-12-cf60009e3d1f> in <module>
----> 1 function(100,200,300,400,d=100,e=200) TypeError: function() missing 1 required keyword-only argument: 'x' In [13]: function(100,200,300,400,d=100,e=200,x=500)
100 200 300
(400,)
500 2
{'d': 100, 'e': 200}

特殊形式:

In [17]: def function(*,x,y):
...: print(x,y)
...: In [18]: function(1,2,3,x=100,y=200)
---------------------------------------------------------------------------
TypeError Traceback (most recent call last)
<ipython-input-18-7d07ae79c088> in <module>
----> 1 function(1,2,3,x=100,y=200) TypeError: function() takes 0 positional arguments but 3 positional arguments (and 2 keyword-only arguments) were given In [20]: function(x=100,y=200)
100 200

这里*表示不接受位置传参,只能使用关键字对参数进行赋值

注意:使用了keyword-only参数,那么在定义形参的时的顺序就有所改变了,它们是:位置参数,默认值参数,可变位置参数,keyword-only参数,可变关键字参数

3.4 参数解构

前面我们说过Python的封装与结构,这里的参数也可以利用这种思想进行结构,现有如下函数:

In [21]: def add(x=1,y=2):
...: print(x+y)
...: In [22]: t = (10,20) In [23]: add(t[0],t[1]) # 将元祖的元素1和元素2分别传给X,y
30 In [24]: add(*t)
30 In [25]: d = {'x':100, 'y':200}
In [30]: add(**d)
300
  • 将t在传递参数时结构为10,20,作为位置传参传递给add函数
  • 将d在传递参数时结构为x=100,y=200,作为关键字传参传递给函数
  • 这种方法在后面函数的调用过程中非常常用

现在再来回头看一下,什么时参数解构?

  1. 给函数提供实参的时候,可以在集合类型前使用*或者**,把集合类型的结构解开,提取出所以的元素作为函数的实参。
  2. 非字典类型使用*解构成位置参数
  3. 字典型使用**解构成关键字参数
  4. 提取出来的元素数目要和参数的要求匹配,也要和参数的类型匹配,否则请使用*args,**kwargs
In [31]: def add(a,b,*args,m,n,**kwargs):
...: print(a+b+m+n)
...: In [32]: dic = {'a':100,'b':200}
In [33]: add(**dic,m=300,n=400,x=1000)
1000

4 函数的返回值

        我们通常编写函数除了代码可以复用,更多的时候需要的是知道函数的运算结果,那么函数把运算的结果返回给我们,这个结果就叫作做函数的返回值。使用return关键字进行返回。


# 返回1个数据
In [34]: def add(x,y):
...: result = x + y
...: return result
...: In [35]: a = add(10,20)
In [36]: print(a)
30 # 返回多个数据
In [37]: def add(x,y):
...: result = x + y
...: test = x * y
...: return result,test
...: In [38]: a = add(10,20)
In [39]: print(a)
(30, 200) # 多个return语句
In [40]: def add(x,y):
...: if x > 10:
...: return y
...: else:
...: return x
...: In [41]: a = add(10,20)
In [42]: print(a)
10

总结:

  1. Python函数使用return语句返回"返回值"
  2. 所有函数都有返回值,如果没有return语句,隐式调用return None
  3. return语句并不一定是函数的语句块的最后一条语句
  4. 一个函数可以存在多个return语句,但是只有一条可以被执行,如果没有一条return语句被执行,隐式调用return None
  5. return None可以简写为return
  6. 函数执行到return就会返回,所以return后面的语句永远不会被执行
  7. return可以理解为,结束当前函数计算,返回值!

多个返回值会被包装成一个tuple进行返回,所以函数永远只能返回一个数据