Python函数知识（二）

函数进阶

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01. 函数参数和返回值的作用

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函数根据 有没有参数 以及 有没有返回值，可以 相互组合，一共有 4 种 组合形式

1. 无参数，无返回值
2. 无参数，有返回值
3. 有参数，无返回值
4. 有参数，有返回值
   

定义函数时，是否接收参数，或者是否返回结果，是根据 实际的功能需求 来决定的！

1. 如果函数 内部处理的数据不确定，就可以将外界的数据以参数传递到函数内部
2. 如果希望一个函数 执行完成后，向外界汇报执行结果，就可以增加函数的返回值

1.1 无参数，无返回值

此类函数，不接收参数，也没有返回值，应用场景如下：

1. 只是单纯地做一件事情，例如 显示菜单
2. 在函数内部 针对全局变量进行操作，例如：新建名片，最终结果 记录在全局变量 中

注意：

• 如果全局变量的数据类型是一个 可变类型，在函数内部可以使用 方法 修改全局变量的内容 —— 变量的引用不会改变
• 在函数内部，使用赋值语句 才会 修改变量的引用

1.2 无参数，有返回值

此类函数，不接收参数，但是有返回值，应用场景如下：

• 采集数据，例如 温度计，返回结果就是当前的温度，而不需要传递任何的参数

1.3 有参数，无返回值

此类函数，接收参数，没有返回值，应用场景如下：

• 函数内部的代码保持不变，针对 不同的参数 处理 不同的数据
• 例如 名片管理系统 针对 找到的名片 做 修改、删除 操作

1.4 有参数，有返回值

此类函数，接收参数，同时有返回值，应用场景如下：

• 函数内部的代码保持不变，针对 不同的参数 处理 不同的数据，并且 返回期望的处理结果
• 例如名片管理系统使用字典默认值和提示信息提示用户输入内容
  • 如果输入，返回输入内容
  • 如果没有输入，返回字典默认值

02. 函数的返回值 进阶

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• 在程序开发中，有时候，会希望 一个函数执行结束后，告诉调用者一个结果，以便调用者针对具体的结果做后续的处理
• 返回值 是函数 完成工作后，最后 给调用者的 一个结果
• 在函数中使用 return 关键字可以返回结果
• 调用函数一方，可以 使用变量 来 接收 函数的返回结果

问题：一个函数执行后能否返回多个结果？

示例 —— 温度和湿度测量

• 假设要开发一个函数能够同时返回当前的温度和湿度
• 先完成返回温度的功能如下：

def measure():
    """返回当前的温度"""
    
    print("开始测量...")
    temp = 39
    print("测量结束...")
    
    return temp
​
result = measure()
print(result)

• 在利用 元组 在返回温度的同时，也能够返回 湿度
• 改造如下：

def measure():
    """返回当前的温度"""
​
    print("开始测量...")
    temp = 39
    wetness = 10
    print("测量结束...")
​
    return (temp, wetness)

提示：如果一个函数返回的是元组，括号可以省略

技巧

• 在 Python 中，可以 将一个元组 使用 赋值语句 同时赋值给 多个变量
• 注意：变量的数量需要和元组中的元素数量保持一致

result = temp, wetness = measure()

03. 函数的参数 进阶

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3.1. 不可变和可变的参数

问题 1：在函数内部，针对参数使用 赋值语句，会不会影响调用函数时传递的 实参变量？ —— 不会！

• 无论传递的参数是可变还是不可变
  • 只要 针对参数 使用 赋值语句，会在 函数内部 修改 局部变量的引用，不会影响到 外部变量的引用

def demo(num, num_list):
​
    print("函数内部")
​
    # 赋值语句
    num = 200
    num_list = [1, 2, 3]
​
    print(num)
    print(num_list)
​
    print("函数代码完成")
​
​
gl_num = 99
gl_list = [4, 5, 6]
demo(gl_num, gl_list)
print(gl_num)
print(gl_list)

问题 2：如果传递的参数是 可变类型，在函数内部，使用 方法 修改了数据的内容，同样会影响到外部的数据

def mutable(num_list):
​
    # num_list = [1, 2, 3]
    num_list.extend([1, 2, 3])
    
    print(num_list)
​
gl_list = [6, 7, 8]
mutable(gl_list)
print(gl_list)

问题 2：如果传递的参数是 可变类型，在函数内部，使用 方法 修改了数据的内容，同样会影响到外部的数据

def mutable(num_list):
​
    # num_list = [1, 2, 3]
    num_list.extend([1, 2, 3])
    
    print(num_list)
​
gl_list = [6, 7, 8]
mutable(gl_list)
print(gl_list)

3.2 缺省参数

• 定义函数时，可以给 某个参数 指定一个默认值，具有默认值的参数就叫做 缺省参数
• 调用函数时，如果没有传入 缺省参数 的值，则在函数内部使用定义函数时指定的 参数默认值
• 函数的缺省参数，将常见的值设置为参数的缺省值，从而 简化函数的调用
• 例如：对列表排序的方法

gl_num_list = [6, 3, 9]
​
# 默认就是升序排序，因为这种应用需求更多
gl_num_list.sort()
print(gl_num_list)
​
# 只有当需要降序排序时，才需要传递 `reverse` 参数
gl_num_list.sort(reverse=True)
print(gl_num_list)

指定函数的缺省参数

• 在参数后使用赋值语句，可以指定参数的缺省值

def print_info(name, gender=True):
​
    gender_text = "男生"
    if not gender:
        gender_text = "女生"
​
    print("%s 是 %s" % (name, gender_text))

提示

1. 缺省参数，需要使用 最常见的值 作为默认值！
2. 如果一个参数的值 不能确定，则不应该设置默认值，具体的数值在调用函数时，由外界传递！

缺省参数的注意事项

1) 缺省参数的定义位置

• 必须保证 带有默认值的缺省参数 在参数列表末尾
• 所以，以下定义是错误的！

def print_info(name, gender=True, title):

2) 调用带有多个缺省参数的函数

• 在 调用函数时，如果有 多个缺省参数，需要指定参数名，这样解释器才能够知道参数的对应关系！

def print_info(name, title="", gender=True):
    """
​
    :param title: 职位
    :param name: 班上同学的姓名
    :param gender: True 男生 False 女生
    """
​
    gender_text = "男生"
​
    if not gender:
        gender_text = "女生"
​
    print("%s%s 是 %s" % (title, name, gender_text))
​
​
# 提示：在指定缺省参数的默认值时，应该使用最常见的值作为默认值！
print_info("小明")
print_info("老王", title="班长")
print_info("小美", gender=False)

3.3 多值参数（知道）

定义支持多值参数的函数

• 有时可能需要 一个函数 能够处理的参数 个数 是不确定的，这个时候，就可以使用 多值参数
• python中有两种多值参数：
  • 参数名前增加 一个 * 可以接收 元组
  • 参数名前增加 两个 * 可以接收 字典
• 一般在给多值参数命名时，习惯使用以下两个名字
  • *args —— 存放 元组 参数，前面有一个 *
  • **kwargs —— 存放 字典 参数，前面有两个 *
• args 是 arguments 的缩写，有变量的含义
• kw 是 keyword 的缩写，kwargs 可以记忆 键值对参数

def demo(num, *args, **kwargs):
​
    print(num)
    print(args)
    print(kwargs)
​
​
demo(1, 2, 3, 4, 5, name="小明", age=18, gender=True)

提示：多值参数 的应用会经常出现在网络上一些大牛开发的框架中，知道多值参数，有利于我们能够读懂大牛的代码

多值参数案例 —— 计算任意多个数字的和

需求

1. 定义一个函数 sum_numbers，可以接收的 任意多个整数
2. 功能要求：将传递的 所有数字累加 并且返回累加结果

def sum_numbers(*args):
​
    num = 0
    # 遍历 args 元组顺序求和
    for n in args:
        num += n
​
    return num
​
print(sum_numbers(1, 2, 3))

元组和字典的拆包（知道）

• 在调用带有多值参数的函数时，如果希望：
  • 将一个 元组变量，直接传递给 args
  • 将一个 字典变量，直接传递给 kwargs
• 就可以使用拆包，简化参数的传递，拆包的方式是：
  • 在 元组变量前，增加 一个 *
  • 在 字典变量前，增加 两个 *

def demo(*args, **kwargs):
​
    print(args)
    print(kwargs)
​
​
# 需要将一个元组变量/字典变量传递给函数对应的参数
gl_nums = (1, 2, 3)
gl_xiaoming = {"name": "小明", "age": 18}
​
# 会把 num_tuple 和 xiaoming 作为元组传递个 args
# demo(gl_nums, gl_xiaoming)
demo(*gl_nums, **gl_xiaoming)

04. 函数的递归

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函数调用自身的 编程技巧 称为递归

4.1 递归函数的特点

特点

• 一个函数内部调用自己
  • 函数内部可以调用其他函数，当然在函数内部也可以调用自己
    代码特点

1. 函数内部的 代码 是相同的，只是针对 参数 不同，处理的结果不同
2. 当参数满足一个条件时，函数不再执行
   • 这个非常重要，通常被称为递归的出口，否则 会出现死循环！

示例代码

def sum_numbers(num):
​
    print(num)
    
    # 递归的出口很重要，否则会出现死循环
    if num == 1:
        return
​
    sum_numbers(num - 1)
    
sum_numbers(3)

4.2 递归案例 —— 计算数字累加

需求

1. 定义一个函数 sum_numbers
2. 能够接收一个 num 的整数参数
3. 计算 1 + 2 + … num 的结果

def sum_numbers(num):
​
    if num == 1:
        return 1
    
    # 假设 sum_numbers 能够完成 num - 1 的累加
    temp = sum_numbers(num - 1)
​
    # 函数内部的核心算法就是 两个数字的相加
    return num + temp
​
print(sum_numbers(2))

提示：递归是一个 编程技巧，初次接触递归会感觉有些吃力！在处理 不确定的循环条件时，格外的有用，例如：遍历整个文件目录的结构

05. 闭包

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5.1 函数引用

def test1():
    print("--- in test1 func----")
​
# 调用函数
test1()
​
# 引用函数
ret = test1
​
print(id(ret))
print(id(test1))
​
#通过引用调用函数
ret()

运行结果:

--- in test1 func----
140212571149040
140212571149040
--- in test1 func----

5.2 什么是闭包

# 定义一个函数
def test(number):
​
    # 在函数内部再定义一个函数，并且这个函数用到了外边函数的变量，那么将这个函数以及用到的一些变量称之为闭包
    def test_in(number_in):
        print("in test_in 函数, number_in is %d" % number_in)
        return number+number_in
    # 其实这里返回的就是闭包的结果
    return test_in
​
​
# 给test函数赋值，这个20就是给参数number
ret = test(20)
​
# 注意这里的100其实给参数number_in
print(ret(100))
​
#注 意这里的200其实给参数number_in
print(ret(200))

运行结果：

in test_in 函数, number_in is 100
120
​
in test_in 函数, number_in is 200
220

5.3 看一个闭包的实际例子：

def line_conf(a, b):
    def line(x):
        return a*x + b
    return line
​
line1 = line_conf(1, 1)
line2 = line_conf(4, 5)
print(line1(5))
print(line2(5))

这个例子中，函数line与变量a,b构成闭包。在创建闭包的时候，我们通过line_conf的参数a,b说明了这两个变量的取值，这样，我们就确定了函数的最终形式(y = x + 1和y = 4x + 5)。我们只需要变换参数a,b，就可以获得不同的直线表达函数。由此，我们可以看到，闭包也具有提高代码可复用性的作用。

如果没有闭包，我们需要每次创建直线函数的时候同时说明a,b,x。这样，我们就需要更多的参数传递，也减少了代码的可移植性。

注意点:

由于闭包引用了外部函数的局部变量，则外部函数的局部变量没有及时释放，消耗内存

5.4 修改外部函数中的变量

python3的方法

def counter(start=0):
    def incr():
        nonlocal start
        start += 1
        return start
    return incr
​
c1 = counter(5)
print(c1())
print(c1())
​
c2 = counter(50)
print(c2())
print(c2())
​
print(c1())
print(c1())
​
print(c2())
print(c2())

python2的方法

def counter(start=0):
    count=[start]
    def incr():
        count[0] += 1
        return count[0]
    return incr
​
c1 = closeure.counter(5)
print(c1())  # 6
print(c1())  # 7
c2 = closeure.counter(100)
print(c2())  # 101
print(c2())  # 102