函数 Python复习笔记

Python函数

1. 定义一个函数

• 什么是函数

  • 函数是可以重复执行的语句块，可以重复调用

• 作用

  用于封装语句块, 提高代码的重用性。

函数是面向过程编程的最小单位

1.1 def 语句

• 作用

  用来定义（ 创建）函数

• 语法

  def 函数名(形式参数列表):
      语句块

• 说明

  1. 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 ()

  2. 函数名是一个变量，不要轻易对其赋值

  3. 函数有自己的名字空间，在函数外部不可以访问函数内部的变量，在函数内部可以访问函数外部的变量，但不能轻易对其改变

  4. 函数的形参列表如果不需要传入参数，形式参数列表可以为空

  5. 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。

  6. 函数内容以冒号 : 起始，并且缩进。

  7. 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。

• 示例

  # 定义一个函数，用 say_hello 变量绑定
  def say_hello():
      print("hello world!")
      print("hello tarena!")
      print("hello everyone!")
      
  # 定义一个函数，传入两个参数，让这个函数把最大的值打印到终端
  def mymax(a, b):
      if a > b:
          print("最大值是", a)
      else:
          print("最大值是", b)

1.2 函数的调用

• 语法

  函数名(实际调用传递参数)

• 说明

  • 函数调用是一个表达式

  • 如果函数内没有return 语句，函数执行完毕后返回 None 对象

• 示例

  # 调用
  say_hello()  # 调用一次
  say_hello()  # 调用第二次
  ​
  # 调用
  mymax(100, 200)
  mymax(999, 1)
  mymax('abc', 'cba')

1.3 return 语句

• 语法

  return [表达式]

  注: [] 代表 内部的内容可以省略

• 作用

  用于函数的内部，结束当前函数的执行，返回到调用此函数的地方，同时返回一个对象的引用关系

• 说明

  1. return 语句后面的表达式可以省略，省略后相当于 return None

  2. 如果函数内部没有 return 语句, 则函数执行完毕后返回None, 相当于在最后一条语句后有一条return None

• 示例

  def say_hello():
      print("hello aaa")
      print("hello bbb")
      return 1 + 2
      print("hello ccc")
  ​
  r = say_hello()
  print(r)   # 3

2. 函数参数

2.1 函数的调用传参

• 位置传参

  实际参数传递时，实参和形参按位置来依次对应

• 关键字传参

  实际参数传递时，实参和形参 按名称依次对应

注: 位置传参要先于关键字传参

示例

def myfun1(a, b, c):
    print('a=', a)
    print('b=', b)
    print('c=', c)
​
## 位置传参
myfun1(1, 2, 3)
## 关键字传参
myfun1(c=33, a=11, b=22)
## 位置传参要先于关键字传参
myfun1(111, c=333, b=222)   # 正确
​
# 序列实参：使用星号将序列拆分后，与形参进行对应
list01 = [7,8,9]
myfun01(*list01)
​
# 字典实参：使用双星号将字典拆分后，依次与形参对应
dict01 = {"c":3,"b":2,"a":1}
myfun01(**dict01)

2.2 函数的形式参数定义方法

函数的缺省参数（默认参数）

语法

def 函数名(形参名1=默认实参1, 形参名2=默认实参2, ... ):
     语句块

说明

缺省参数即默认实参，必须自右向左依次存在(即,如果一个参数有缺省参数，则其右侧的所有参数都必须有缺省参数)

示例

def myadd4(a, b, c=0, d=0):    
    print(a)
    print(b)
    print(c)
    print(d)
    return a + b + c + d
print(myadd4(1, 2))
print(myadd4(1, 2, 3))
print(myadd4(1, 2, 3, 4))

错误示例

>>> def myadd(a, b=0, c):   # 报错
...    pass
​

形参的定义

• 位置形参

• 星号元组形参(*args)

• 命名关键字形参

• 双星号字典形参（**kwargs）

1）位置形参

• 语法:

  def 函数名(形参名1, 形参名2, ...):
      pass

2）星号元组形参

• 语法

  def 函数名(*元组形参名):
      pass

• 作用

  收集多余的位置实参

  元组形参名一般命名为args

• 示例

  def myfunc2(*args):
      print("len(args)=", len(args))
      print('args=', args)
      
  myfunc2()           # args=()
  myfunc2(1, 2, 3)    # args=(1, 2, 3)
  ​
  def myfunc3(a, b, *args):
      print(a, b, args)
  ​
  myfunc3(1, 2)        # 1-->a, 2-->b, ()--->args
  myfunc3(1, 2, 3, 4)  # # 1-->a, 2-->b, (3, 4)--->args

3）命名关键字形参

• 语法

  def 函数名(*, 命名关键字形参1, 命名关键字形参2, ...):
      pass
  # 或者
  def 函数名(*args, 命名关键字形参1, 命名关键字形参2, ...):
      pass

• 作用

  强制，所有的参数都必须用关键字传参

• 示例

  def myfunc4(a, b,*args, c, d):
      print(a, b, c, d)
  ​
  myfunc4(1, 2, d=4, c=3)   # 正确,c,d 必须关键字传参
  myfunc4(1, 2, 3, 4)   # 错误

4）双星号字典形参

• 语法

  def 函数名(**kwargs):
      pass

• 作用

  收集多余的关键字传参

  字典形参名最多有一个，

  字典形参名 一般命名为 kwargs

• 示例

  def myfunc5(**kwargs):
      print(kwargs)
  ​
  # {'name': 'tarena', 'age': 18}-->kwargs
  myfunc5(name='tarena', age=18) 

  ​

函数的形参定义方法说明

• 位置形参，星号元组形参，命名关键字参数，双星号字典形参，缺省参数可以混合使用。

• 函数的形参定义自左至右的顺序为：位置形参，星号元组形参，命名关键字参数，双星号字典形参

示例:

def fn(a, b, *args, c, d, **kwargs):
    print(a)
    print(b)
    print(*args)
    print(c)
    print(d)
    print(kwargs)
​
fn(100, 200, 300, 400, c='C',name='tarena',d='D')

2.3 可变不可变

可更改(mutable)与不可更改(immutable)对象

在 python 中，strings, tuples, 和 numbers 是不可更改的对象，而 list,dict 等则是可以修改的对象。

• 不可变类型： 变量赋值 a=5 后再赋值 a=10，这里实际是新生成一个 int 值对象 10，再让 a 指向它，而 5 被丢弃，不是改变 a 的值，相当于新生成了 a。

• 可变类型： 变量赋值 la=[1,2,3,4] 后再赋值 la[2]=5 则是将 list la 的第三个元素值更改，本身la没有动，只是其内部的一部分值被修改了。

python 函数的参数传递：

• **不可变类型：**值传递: 如整数、字符串、元组。如 fun(a)，传递的只是 a 的值，没有影响 a 对象本身。如果在 fun(a) 内部修改 a 的值，则是新生成一个 a 的对象。

• **可变类型：**引用传递: 如 列表，字典。如 fun(la)，则是将 la 真正的传过去，修改后 fun 外部的 la 也会受影响

python 中一切都是对象(后面会讲)，严格意义我们不能说值传递还是引用传递，我们应该说传不可变对象和传可变对象。

传不可变对象实例

通过内置的 id() 函数来查看内存地址变化：

def change(a):
   print(id(a))
a=10
print(id(a))#1428793408
a=1
print(id(a))#1428793264

​
#总结:可以看见在调用函数前后，形参和实参指向的是同一个对象（对象 id 相同），在函数内部修改形参后，形参指向的是不同的id。

传可变对象实例

可变对象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。

def changeme( mylist ):
   mylist.append(40)
   print (mylist)
​
mylist = [10,20,30]
changeme(mylist)#[10, 20, 30, 40]
print (mylist)#[10, 20, 30, 40]

#总结: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

3. 返回值

函数可以使用return语句来返回一个或多个值。

如果没有明确的return语句，函数将默认返回None。

#没有return
def fn1():
   print("调用了函数")
re=fn1()
print(re)#None
​
#返回一个值
def fn2(x):
   return  x+100
re2=fn2(100)
print(re2)#200
​
#返回多个值
def fn3(x):
   return x*x,x%3
re3=fn3(100)
print(re3)#(10000, 1)
x,y=fn3(100)
print(x,y)#10000 1

4. 匿名函数

在Python中，匿名函数通常使用lambda关键字来创建。匿名函数也被称为lambda函数，它是一种简单的、一行的函数，常用于临时需要一个小函数的地方。匿名函数的语法如下：

• 语法

  lambda  [函数的参数列表]: 表达式

• 作用

  • 创建一个匿名函数对象

  • lambda是关键字，表示你正在定义一个匿名函数。

  • 同 def 类似，但不提供函数名

  • [函数的参数列表]是函数的参数，可以有零个或多个参数，参数之间用逗号分隔。

  • : 表达式是函数的返回值，通常是一个表达式，匿名函数会计算这个表达式并返回结果。

• 说明

  lambda 表达式 的创建函数只能包含一个表达式

• 示例

  def myadd(x, y):
      return x + y
  ​
  print('1 + 2 =', myadd(1, 2))  # 3
  ​
  # myadd 函数可以改写成 
  myadd2 = lambda x, y: x + y
  print('3 + 4 =', myadd2(3, 4))  # 7
  ​
  square = lambda x: x * x
  print(square(5))  # 输出: 25

5. 变量作用域

5.1 什么是变量作用域

一个变量声明以后,在哪里能够被访问使用,就是这个变量"起作用"的区域:也就是这个变量的作用域

一般来说,变量的作用域,是在函数内部和外部的区域 来体现,因此常常与函数有关

5.2 局部变量和全局变量

• 局部变量

  • 定义在函数内部的变量称为局部变量(函数的形参也是局部变量)

  • 函数内部的变量只能在函数内部或者函数内部的函数内部访问 ，函数外部不能访问

  • 局部变量在函数调用时才能够被创建，在函数调用之后会自动销毁

• 全局变量

  • 定义在函数外部，模块内部的变量称为全局变量

  • 全局变量, 所有的函数都可以直接访问(取值,但函数内部不能直接将其赋值改变)

• 局部变量示例

def fn(a, b):
    c = 100
    print(a, b, c)    # a, b, c三个都是局部变量
fn(1, 2)
print(a, b, c)   # 报错， 因为a,b,c 在调用后就销毁了

• 全局变量示例

a = 100  # 全局变量
def fx(b, c):   # b, c 局部变量
    d = 400     # d 局部变量
    print(a, b, c, d)
    
fx(200, 300)
print(a)  # 100
print(b)  # 报错, 因为此时 b 不存在了

• 全局变量示例2

a = 100  # 全局变量
def fx(b):
    a = 666  # 创建局部变量，不是改变全局变量
    c = 300
    print(a, b, c)  # 优先访问局部变量
    
fx(200)  # 666 200 300
print(a)  # 100

​

5.3 局部作用域修改全局变量

• 问题

## 如何用一个变量来记录一个函数调用的次数
count = 0
​
def hello(name):
    print('hello', name)
    count += 1  #  等同于 count = count + 1  # 如何让 此语句能改变全局变量而不是创建局部变量
​
hello('小张')
hello('小李')
​
print('您共调用hello函数', count, '次')  # 2 次

• 作用

  告诉python 的解释执行器， global 语句声明的一个或多个变量， 这些变量是全局变量

• 语法

  global 变量名1, 变量名2, ....

• 示例

  # 如何用一个变量来记录一个函数调用的次数
  count = 0
  ​
  def hello(name):
      global count  # 声明 global 是全局变量
      print('hello', name)
      count += 1  #  等同于 count = count + 1
  ​
  hello('小张')
  hello('小李')
  hello('小魏')
  ​
  print('您共调用hello函数', count, '次')  # 3 次

• global 说明

  • 全局变量如果要在函数内部被赋值，则必须经过全局声明 global

  • 默认全局变量在函数内部可以使用，但只能取值，不能赋值

  • 不能先声明为局部变量，再用 global 声明为全局变量，此做法不符合语法规则

• 函数的形参已经是局部变量，不能用 global 声明为全局变量

错误示例

a = 100
b = 200
def fa(a):
    b = 20  # SyntaxError: name 'b' is assigned to before global declaration
    global b
    b = 222

5.4 局部作用域修改外部变量

在函数内部 提前用nonlocal声明 函数内部的某个变量为外部的变量

前提：必须是函数嵌套

说明：

（1）变量的查找顺序还是遵从：LEGB顺序

在 Python 中，LEGB 代表四种作用域的查找顺序：Local、Enclosing、Global 和 Built-in。

（2）局部作用域中若要修改外部函数嵌套作用域中的变量需要使用：nonlocal 语句

• 格式：nonlocal 变量名

• 作用：将局部作用域中变量声明为外部函数嵌套作用域中的变量。

LEGB顺序

Local (L):

• 本地作用域，指当前函数内部的变量。

• 当你在函数内部定义变量并尝试访问它时，Python 首先会在函数内部查找这个变量。

def outer_function():
    x = 10  # Local variable
    print(x)  # 查找顺序从 Local 开始

Enclosing (E):

• 闭包函数外的函数作用域，指嵌套函数的外部函数中定义的变量。

• 如果在当前函数内部找不到变量，Python 会查找外层（闭包）函数中的变量。

def outer_function():
    x = 10  # Enclosing variable
    def inner_function():
        print(x)  # 查找顺序从 Enclosing 开始
    inner_function()

Global (G):

• 全局作用域，指模块级别定义的变量。

• 如果在本地和闭包函数中找不到变量，Python 会查找全局作用域的变量。

x = 20  # Global variable
def outer_function():
    print(x)  # 查找顺序从 Global 开始

Built-in (B):

• 内建作用域，指 Python 预定义的变量、函数等，如 len、sum 等。

• 如果在以上三个作用域中都找不到变量，Python 会查找内建作用域。

def outer_function():
    print(len)  # 查找顺序从 Built-in 开始

nonlocal

"""
    外部嵌套作用域
"""
​
def func01():
    a = 10
    
    def func02():
        # 内部函数,可以访问外部嵌套变量
        # print(a)
        # 内部函数,如果修改外部嵌套变量,需要使用nonlocal语句声明
        nonlocal a
        a = 20
    func02()
    print(a)
    
func01()

6. 函数的内存分配

1、将函数的代码存储到代码区，函数体中的代码不执行。

2、调用函数时，在内存中开辟空间（栈帧），存储函数内部定义的变量。

3、函数调用后，栈帧立即被释放。

def func(a, b):
 a = 20
 b[0] = 20
a = 10
b = [100]
func(a, b)
print(a) # 10
print(b) # 20

​

(1) 不可变类型参数有:

• 数值型(整数，浮点数)

• 布尔值bool

• None 空值

• 字符串str

• 元组tuple

(2) 可变类型参数有:

• 列表 list

• 字典 dict

• 集合 set

(3) 传参说明：

• 不可变类型的数据传参时，函数内部不会改变原数据的值。

• 可变类型的数据传参时，函数内部可以改变原数据。

7. 函数自调用(递归)

• 函数直接或间接的调用自身

讲故事:

• 从前有座山,山上有座庙，庙里有个老和尚讲故事

  • 从前有座山,山上有座庙，庙里有个老和尚讲故事

    • 从前有座山,山上有座庙，庙里有个老和尚讲故事

示例：

# 函数直接的调用自身
def f():
    f()  # 调用自己
    # 此递归达最大深度出错
# f()
print("递归完成")
​
# 函数直接的调用自身
def fa():
    fb()
def fb():
    fa()
fa()
print("递归完成")

说明：

• 递归一定要控制递归的层数，当符合某一条件时要终止递归调用

• 几乎所有的递归都能用while循环来代替

递归的实现方法：

• 先假设此函数已经实现

递归优缺点：

• 优点：

  • 递归可以把问题简单化，让思路更为清晰,代码更简洁

• 缺点：

  • 递归因系统环境影响大，当递归深度太大时，可能会得到不可预知的结果

限制层数递归示例：

递归函数示例 计算阶乘 factorial 迭代实现

def factorial(n):
    result = 1
    i = 1
    while i <= n:
        result *= i
        i+=1
    return result
​
print("factorial: ", factorial(5))

递归实现示例

    # file: factorial.py
    def factorial(n):
      if n == 1:
        return 1
      s = n * factorial(n-1)
      return s
    
    print("factorial: ", factorial(5))