DayDayUP_Python自学记录[6]_函数学习

Python 函数

函数是组织好的，可重复使用的，用来实现单一，或相关联功能的代码段。

函数能提高应用的模块性，和代码的重复利用率。你已经知道Python提供了许多内建函数，比如print()。但你也可以自己创建函数，这被叫做用户自定义函数。

定义一个函数

你可以定义一个由自己想要功能的函数，以下是简单的规则：

函数代码块以 def 关键词开头，后接函数标识符名称和圆括号()。

任何传入参数和自变量必须放在圆括号中间。圆括号之间可以用于定义参数。

函数的第一行语句可以选择性地使用文档字符串—用于存放函数说明。

函数内容以冒号起始，并且缩进。

return [表达式] 结束函数，选择性地返回一个值给调用方。不带表达式的return相当于返回 None。

语法

def functionname( parameters ):
"函数_文档字符串"
function_suite
return [expression]

默认情况下，参数值和参数名称是按函数声明中定义的的顺序匹配起来的。

实例

以下为一个简单的Python函数，它将一个字符串作为传入参数，再打印到标准显示设备上。

def printme( str ):
"打印传入的字符串到标准显示设备上"
print str
return

函数调用

定义一个函数只给了函数一个名称，指定了函数里包含的参数，和代码块结构。

这个函数的基本结构完成以后，你可以通过另一个函数调用执行，也可以直接从Python提示符执行。

如下实例调用了printme（）函数：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-

# 定义函数

def printme( str ):
"打印任何传入的字符串"
print str;
return;

# 调用函数
printme("我要调用用户自定义函数!");
printme("再次调用同一函数");

按值传递参数和按引用传递参数

所有参数（自变量）在Python里都是按引用传递。如果你在函数里修改了参数，那么在调用这个函数的函数里，原始的参数也被改变了。例如：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-

# 可写函数说明
def changeme( mylist ):
"修改传入的列表"
mylist.append([1,2,3,4]);
print "函数内取值: ", mylist
return

# 调用changeme函数
mylist = [10,20,30];
changeme( mylist );
print "函数外取值: ", mylist

传入函数的和在末尾添加新内容的对象用的是同一个引用。故输出结果如下：

参数

以下是调用函数时可使用的正式参数类型：

必备参数

关键字参数

默认参数

不定长参数

必备参数

必备参数须以正确的顺序传入函数。调用时的数量必须和声明时的一样。

调用printme()函数，你必须传入一个参数，不然会出现语法错误：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-

#可写函数说明
def printme( str ):
"打印任何传入的字符串"
print str;
return;

#调用printme函数
printme();
以上实例输出结果：
Traceback (most recent call last):
File "test.py", line 11, in <module>
printme();
TypeError: printme() takes exactly 1 argument (0 given)

关键字参数

关键字参数和函数调用关系紧密，函数调用使用关键字参数来确定传入的参数值。

使用关键字参数允许函数调用时参数的顺序与声明时不一致，因为 Python 解释器能够用参数名匹配参数值。

以下实例在函数 printme() 调用时使用参数名：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-

#可写函数说明
def printme( str ):
"打印任何传入的字符串"
print str;
return;

#调用printme函数
printme( str = "My string");
以上实例输出结果：
My string

下例能将关键字参数顺序不重要展示得更清楚：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-

#可写函数说明
def printinfo( name, age ):
"打印任何传入的字符串"
print "Name: ", name;
print "Age ", age;
return;

#调用printinfo函数
printinfo( age=50, name="miki" );
以上实例输出结果：
Name:  miki
Age  50

缺省参数

调用函数时，缺省参数的值如果没有传入，则被认为是默认值。下例会打印默认的age，如果age没有被传入：

由于函数的参数按从左到右的顺序匹配，所以默认参数只能定义在必需参数的后面：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-

#可写函数说明
def printinfo( name, age = 35 ):
"打印任何传入的字符串"
print "Name: ", name;
print "Age ", age;
return;

#调用printinfo函数
printinfo( age=50, name="miki" );
printinfo( name="miki" );
以上实例输出结果：
Name:  miki
Age  50
Name:  miki
Age  35

不定长参数

你可能需要一个函数能处理比当初声明时更多的参数。这些参数叫做不定长参数，和上述2种参数不同，声明时不会命名。基本语法如下：

def functionname([formal_args,] *var_args_tuple ):
"函数_文档字符串"
function_suite
return [expression]

加了星号（*）的变量名会存放所有未命名的变量参数。选择不多传参数也可。如下实例：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-

# 可写函数说明
def printinfo( arg1, *vartuple ):
"打印任何传入的参数"
print "输出: "
print arg1
for var in vartuple:
print var
return;

# 调用printinfo 函数
printinfo( 10 );
printinfo( 70, 60, 50 );
以上实例输出结果：
输出:
10
输出:
70
60
50

匿名函数

python 使用 lambda 来创建匿名函数。

lambda只是一个表达式，函数体比def简单很多。

lambda的主体是一个表达式，而不是一个代码块。仅仅能在lambda表达式中封装有限的逻辑进去。

lambda函数拥有自己的命名空间，且不能访问自有参数列表之外或全局命名空间里的参数。

虽然lambda函数看起来只能写一行，却不等同于C或C++的内联函数，后者的目的是调用小函数时不占用栈内存从而增加运行效率。

语法

lambda函数的语法只包含一个语句，如下：

lambda [arg1 [,arg2,…..argn]]:expression

如下实例：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-

# 可写函数说明
sum = lambda arg1, arg2: arg1 + arg2;

# 调用sum函数
print "相加后的值为 : ", sum( 10, 20 )
print "相加后的值为 : ", sum( 20, 20 )
以上实例输出结果：
相加后的值为 :  30
相加后的值为 :  40

return语句

return语句[表达式]退出函数，选择性地向调用方返回一个表达式。不带参数值的return语句返回None。之前的例子都没有示范如何返回数值，下例便告诉你怎么做：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-

# 可写函数说明
def sum( arg1, arg2 ):
# 返回2个参数的和."
total = arg1 + arg2
print "函数内 : ", total
return total;

# 调用sum函数
total = sum( 10, 20 );
print "函数外 : ", total
以上实例输出结果：
函数内 :  30
函数外 :  30

变量作用域

一个程序的所有的变量并不是在哪个位置都可以访问的。访问权限决定于这个变量是在哪里赋值的。

变量的作用域决定了在哪一部分程序你可以访问哪个特定的变量名称。两种最基本的变量作用域如下：

全局变量

局部变量

全局变量和局部变量

定义在函数内部的变量拥有一个局部作用域，定义在函数外的拥有全局作用域。

局部变量只能在其被声明的函数内部访问，而全局变量可以在整个程序范围内访问。调用函数时，所有在函数内声明的变量名称都将被加入到作用域中。如下实例：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-

total = 0; # 这是一个全局变量
# 可写函数说明
def sum( arg1, arg2 ):
#返回2个参数的和."
total = arg1 + arg2; # total在这里是局部变量.
print "函数内是局部变量 : ", total
return total;

#调用sum函数
sum( 10, 20 );
print "函数外是全局变量 : ", total
以上实例输出结果：
函数内是局部变量 :  30
函数外是全局变量 :  30

返回多值

math包提供了sin()和 cos()函数，我们先用import引用它：

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

这样我们就可以同时获得返回值：

x, y = move(100, 100, 60, math.pi / 6)

print x, y

151.961524227 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)

用print打印返回结果，原来返回值是一个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。

高阶函数

定义：既然变量可以指向函数，函数的参数能接收变量，那么一个函数就可以接收另一个函数作为参数，这种函数就称之为高阶函数。

eg:

#!/usr/bin/python
# -*- coding:utf-8 -*-
def add(x,y,function):
return function(x)+function(y)

a=add(1,-1,abs)
print (a)

常见内置函数

map()

它接收一个函数 f 和一个 list，并通过把函数 f 依次作用在 list 的每个元素上，得到一个新的 list 并返回。

eg:

求list平方

def ab(x):
return x**2;
b=map(ab,[1,2])
print (b)

规范格式,首字母大写

def format_name(s):
return s[0].upper() + s[1:].lower()
print map(format_name, ['adam', 'LISA', 'barT'])

reduce()函数

reduce()函数也是Python内置的一个高阶函数。reduce()函数接收的参数和 map()类似，一个函数 f，一个list，但行为和 map()不同，reduce()传入的函数 f 必须接收两个参数，reduce()对list的每个元素反复调用函数f，并返回最终结果值。

例如，编写一个f函数，接收x和y，返回x和y的和：

def f(x, y):
return x + y

调用 reduce(f, [1, 3, 5, 7, 9])时，reduce函数将做如下计算：

先计算头两个元素：f(1, 3)，结果为4；

再把结果和第3个元素计算：f(4, 5)，结果为9；

再把结果和第4个元素计算：f(9, 7)，结果为16；

再把结果和第5个元素计算：f(16, 9)，结果为25；

由于没有更多的元素了，计算结束，返回结果

filter()函数

filter()函数是 Python 内置的另一个有用的高阶函数，filter()函数接收一个函数 f 和一个list，这个函数 f 的作用是对每个元素进行判断，返回 True或 False，filter()根据判断结果自动过滤掉不符合条件的元素，返回由符合条件元素组成的新list。

例如，要从一个list [1, 4, 6, 7, 9, 12, 17]中删除偶数，保留奇数，首先，要编写一个判断奇数的函数：

def is_odd(x):
return x % 2 == 1

然后，利用filter()过滤掉偶数：

filter(is_odd, [1, 4, 6, 7, 9, 12, 17])

结果：[1, 7, 9, 17]

利用filter()，可以完成很多有用的功能，例如，删除 None 或者空字符串：

def is_not_empty(s):
return s and len(s.strip()) > 0
filter(is_not_empty, ['test', None, '', 'str', '  ', 'END'])

结果：[‘test’, ‘str’, ‘END’]

注意: s.strip(rm) 删除 s 字符串中开头、结尾处的 rm 序列的字符。

当rm为空时，默认删除空白符（包括’\n’, ‘\r’, ‘\t’, ’ ‘)，如下：

a = '     123'
a.strip()

结果： ‘123’

a='\t\t123\r\n'
a.strip()

结果：’123’

eg

filter()过滤出1~100中平方根是整数的数

def is_sqr(x):
return math.sqrt(x)%1==0
print filter(is_sqr, range(1, 101))

sorted()

sorted()函数可对list进行排序：

>>>sorted([36, 5, 12, 9, 21])

[5, 9, 12, 21, 36]

但 sorted()也是一个高阶函数，它可以接收一个比较函数来实现自定义排序，比较函数的定义是，传入两个待比较的元素 x, y，如果 x 应该排在 y 的前面，返回 -1，如果 x 应该排在 y 的后面，返回 1。如果 x 和 y 相等，返回 0。

因此，如果我们要实现倒序排序，只需要编写一个reversed_cmp函数：

def reversed_cmp(x, y):
if x > y:
return -1
if x < y:
return 1
return 0

这样，调用 sorted() 并传入 reversed_cmp 就可以实现倒序排序：

>>> sorted([36, 5, 12, 9, 21], reversed_cmp)
[36, 21, 12, 9, 5]

sorted()也可以对字符串进行排序，字符串默认按照ASCII大小来比较：

>>> sorted(['bob', 'about', 'Zoo', 'Credit'])
['Credit', 'Zoo', 'about', 'bob']

‘Zoo’排在’about’之前是因为’Z’的ASCII码比’a’小。

eg:

忽略大小写对字符串排序

def cmp_ignore_case(s1, s2):
return cmp(s1.lower(), s2.lower())

print sorted(['bob', 'about', 'Zoo', 'Credit'], cmp_ignore_case)

返回函数

Python的函数不但可以返回int、str、list、dict等数据类型，还可以返回函数！

例如，定义一个函数 f()，我们让它返回一个函数 g，可以这样写：

def f():
print 'call f()...'
# 定义函数g:
def g():
print 'call g()...'
# 返回函数g:
return g

仔细观察上面的函数定义，我们在函数 f 内部又定义了一个函数 g。由于函数 g 也是一个对象，函数名 g 就是指向函数 g 的变量，所以，最外层函数 f 可以返回变量 g，也就是函数 g 本身。

调用函数 f，我们会得到 f 返回的一个函数：

>>> x = f()   # 调用f()
call f()...
>>> x   # 变量x是f()返回的函数：
<function g at 0x1037bf320>
>>> x()   # x指向函数，因此可以调用
call g()...   # 调用x()就是执行g()函数定义的代码

请注意区分返回函数和返回值：

def myabs():
return abs   # 返回函数
def myabs2(x):
return abs(x)   # 返回函数调用的结果，返回值是一个数值

返回函数可以把一些计算延迟执行。例如，如果定义一个普通的求和函数：

def calc_sum(lst):
return sum(lst)

调用calc_sum()函数时，将立刻计算并得到结果：

>>> calc_sum([1, 2, 3, 4])
10

但是，如果返回一个函数，就可以“延迟计算”：

def calc_sum(lst):
def lazy_sum():
return sum(lst)
return lazy_sum

调用calc_sum()并没有计算出结果，而是返回函数:

>>> f = calc_sum([1, 2, 3, 4])
>>> f
<function lazy_sum at 0x1037bfaa0>

对返回的函数进行调用时，才计算出结果:

>>> f()
10