Python入门: (6)函数

o景星o
199 阅读9分钟

1. 定义函数

  • 使用关键字def来告诉Python要定义一个函数
  • 在函数定义中，向Python指出函数名，还可能在圆括号( )内指出函数为完成任务需要什么样的信息，定义以冒号结尾
def greet_user(username):  # 向函数传递信息
    """显示简单的问候语"""  # 文档字符串(docsting)的注释，描述了函数是做什么的。文档字符串用三引号括起，来生成有关程序中函数的文档
    print(f"Hello, {username.title()}!")  # 定义函数后所有缩进行构成了函数体


greet_user('jesse')   # 函数调用让Python执行函数的代码，可依次指定函数名以及用圆括号括起的必要信息来调用函数
greet_user('sarah')
  • 变量username是一个 形参(parameter) ，即函数完成工作需要的信息
  • 值'jesse'是一个 实参(argument) ，即调用函数时传递给函数的信息
  • 在greet_user('jesse')中，将实参'jesse'传递给了函数greet_user()，这个值被赋给了形参username

2. 传递实参

  • 函数定义中可能包含多个形参，因此函数调用中也可能包含多个实参
  • 可用 位置实参 向函数传递实参，要求实参的顺序与形参的顺序相同
  • 可用 关键字实参 向函数传递实参，要求每个实参都由变量名和值组成，还可使用列表和字典

位置实参

def describe_pet(animal_type, pet_name):
    """显示宠物的信息"""
    print(f"\nI have a {animal_type}.")
    print(f"My {animal_type}'s name is {pet_name.title()}.")


describe_pet('hamster', 'harry')  # 基于实参的顺序调用函数
describe_pet('dog', 'willie')  # 多次调用函数，注意调用函数时实参的顺序

关键字实参

  • 关键字实参是传递给函数的名称值对，直接在实参中将名称和值关联起来
  • 关键字实参让你无须考虑函数调用中的实参顺序，还清楚地指出了函数调用中各个值的用途
describe_pet(animal_type='hamster', pet_name='harry')  # 使用关键字实参时，务必准确指定函数定义中的形参名
describe_pet(pet_name='willie', animal_type='dog')

默认值

  • 编写函数时，可给每个形参指定 默认值
  • 在调用函数中给形参提供了实参时，Python将使用指定的实参值；否则，将使用形参的默认值
  • 使用默认值时，必须先在形参列表中列出没有默认值的形参，再列出有默认值的实参。这让Python依然能够正确地解读位置实参
  • 给形参指定默认值后，可在函数调用中省略相应的实参
  • 使用默认值可简化函数调用，还可清楚地指出函数的典型用法
def describe_pet(pet_name, animal_type='dog'):
    """显示宠物的信息"""
    print(f"\nI have a {animal_type}.")
    print(f"My {animal_type}'s name is {pet_name.title()}.")


describe_pet('willie')  # 应用位置实参最简化调用，第二个形参为默认值
describe_pet(pet_name='willie')  # 等效的函数调用

3. 返回值

  • 函数并非总是直接显示输出，它还可以处理一些数据，并返回一个或一组值，函数返回的值称为 返回值
  • 在函数中，可使用return语句将值返回到调用函数的代码行
  • 返回值让你能够将程序的大部分繁重工作移到函数中去完成，从而简化主程序

返回简单值

def get_formatted_name(first_name, last_name):
    """返回整洁的姓名"""
    full_name = f"{first_name} {last_name}"
    return full_name.title()


musician = get_formatted_name('jimi', 'hendrix')
print(musician)

让实参变成可选的

  • 可使用默认值让实参变成可选的，这样使用函数的人就能只在必要时提供额外的信息
def get_formatted_name(first_name, last_name, middle_name=''):
    """返回整洁的姓名"""
    if middle_name:
        full_name = f"{first_name} {middle_name} {last_name}"
    else:
        full_name = f"{first_name} {last_name}"
    return full_name.title()


musician = get_formatted_name('jimi', 'hendrix')
print(musician)

musician = get_formatted_name('john', 'hooker', 'lee')
print(musician)

返回字典

def build_person(first_name, last_name, age=None):  # 将可选形参age的默认值设置为None，表示变量没有值。可将None视为占位值
    """返回一个字典，其中包含有关一个人的信息"""
    person = {'first': first_name, 'last': last_name}  # 使用键值对存储信息
    if age:  # 在条件测试中，None相当于False
        person['age'] = age
    return person


musician = build_person('jimi', 'hendrix', age=27)
print(musician)

结合使用函数和while循环

def get_formatted_name(first_name, last_name, middle_name=''):
    """返回整洁的姓名"""
    if middle_name:
        full_name = f"{first_name} {middle_name} {last_name}"
    else:
        full_name = f"{first_name} {last_name}"
    return full_name.title()

while True:
    print("\nPlease tell me your name:")
    print("(enter 'q' at any time to quit)")

    f_name = input("First name: ")
    if f_name == 'q':
        break

    l_name = input("Last name: ")
    if l_name == 'q':
        break

    formatted_name = get_formatted_name(f_name, l_name)
    print(f"\nHello, {formatted_name}!")

4. 传递列表

def greet_users(names):
    """向列表中的每位用户发出简单的问候"""
    for name in names:
        msg = f"Hello, {name.title()}!"
        print(msg)


usernames = ['hannah', 'ty', 'margot']
greet_users(usernames)

在函数中修改列表

  • 每个函数都应只负责一项具体的工作
def print_models(unprinted_designs, completed_models):
    """
    模拟打印每个设计，直到没有未打印的设计为止
    打印每个设计后，都将其移到列表completed_models中
    """
    while unprinted_designs:
        current_design = unprinted_designs.pop()
        print(f"Printing model: {current_design}")
        completed_models.append(current_design)


def show_completed_models(completed_models):
    """显示打印好的所有模型"""
    print("\nThe following models have been printed:")
    for completed_model in completed_models:
        print(completed_model)


unprinted_designs = ['phone case', 'robot pendant', 'dodecahedron']
completed_models = []

print_models(unprinted_designs, completed_models)
show_completed_models(completed_models)

禁止函数修改列表

  • 如果需要禁止函数修改列表，可向函数传递列表的副本而非原件。这样函数所做的任何修改都只影响副本，不会改变原件
  • 将列表的副本传递给函数: function_name(list_name[:])
  • 除非有充足的理由，否则还是应该将原始列表传递给函数。这是因为让函数使用现成的列表可避免花时间和内存创建副本，从而提高效率，在处理大型列表时尤其如此

5. 传递任意数量的实参

  • 形参名*toppings中的 星号(*) 让Python创建一个名为toppings的空元组，并将收到的所有值都封装到这个元组中
def make_pizza(*toppings):
    """概述要制作的比萨"""
    print("\nMaking a pizza with the following toppings:")
    for topping in toppings:
        print(f"-{topping}")


make_pizza('pepperoni')  # Python将实参封装到一个元组中，即便函数只收到一个值
make_pizza('mushrooms', 'green peppers', 'extra cheese')  # 不管函数收到的实参是多少个，这种语法都管用

结合使用位置实参和任意数量实参

  • 如果要让函数接受不同的类型的实参，必须在函数定义中将接纳任意数量实参的形参放在最后。Python先匹配位置实参和关键字实参，再将余下的实参都收集到最后一个形参中
  • 经常出现通用形参名*args，它用于收集任意数量的位置实参
def make_pizza(size, *toppings):
    """概述要制作的比萨"""
    print(f"\nMaking a {size}-inch pizza with the following toppings:")
    for topping in toppings:
        print(f"-{topping}")


make_pizza(16, 'pepperoni')
make_pizza(12, 'mushrooms', 'green peppers', 'extra cheese')

使用任意数量的关键字实参

  • 当需要接受任意数量的实参但预先不知道传递给函数的会是什么样的信息，这种情况下可将函数编写成能够接受任意数量的键值对
  • 形参**user_info中的两个星号(**)让Python创建一个名为user_info的空字典，并将收到的所有名称值对都放到这个字典中。在这个函数中，可以像访问其他字典那样访问user_info中的名称值对
  • 经常出现形参名**kwargs，它用于收集任意数量的关键字实参
def build_profile(first, last, **user_info):
    """创建一个字典，其中包含我们知道的有关用户的一切"""
    user_info['first_name'] = first
    user_info['last_name'] = last
    return user_info

user_profile = build_profile('albert', 'einstein',
                             location='princeton',
                             field='physics')
print(user_profile)

6. 将函数存储在模块中

  • 使用函数的优点之一是可将代码块与主程序分离。通过给函数指定描述性名称，可让主程序更容易理解
  • 更进一步，将函数存储在称为模块的独立文件中，再将模块导入到主程序中
  • import语句允许在当前运行的程序文件中使用模块中的代码
  • 通过将函数存储在独立的文件中，可隐藏程序代码的细节，将重点放在程序的高层逻辑上，同时还可以在众多不同的程序中重用函数

导入整个模块

  • 模块是扩展名为.py的文件，包含要导入到程序中的代码
  • 只需编写一条import语句并在其中指定模块名，就可在程序中使用该模块中的所有函数。如果使用这种import语句导入了名为module_name.py的整个模块，就可以使用下面的语法来使用其中任何一个函数module_name.function_name()

导入特定的函数

  • 导入模块中的特定函数：from module_name import function_name
  • 通过用逗号分隔函数名，可从模块中导入任意数量的函数：from module_name import function_0, function_1, function_2

使用as指定别名

  • 给函数指定别名的通用语法：from module_name import function_name as fn
  • 给模块指定别名的通用语法：import module_name as mn

导入模块中的所有函数

  • 使用星号(*)运算符可让Python导入模块中的所有函数
  • 使用并非自己编写的大型模块时，最好不要采用这种导入方法。因为如果模块中有函数的名称与当前项目中使用的名称相同，可能导致意向不到的结果：Python可能遇到多个名称相同的函数或变量，进而覆盖函数，而不是分别导入所有的函数
  • 最佳的做法是，要么只导入需要使用的函数，要么导入整个模块并使用句点表示法。这让代码跟清晰，更容易阅读和理解

7. 函数编写指南

  • 应给函数指定描述性名称，且只在其中使用小写字母和下划线。描述性名称可帮助你和别人明白代码想要做什么。给模块命名时也应遵循上述约定
  • 每个函数都应包含简要地阐述其功能的注释，该注释应紧跟在函数定义后面，并采用文档字符串格式
  • PEP 8建议代码行的长度不要超过79字符，这样只要编辑器窗口适中，就能看到整行代码。如果形参很多，导致函数定义的长度超过了79字符，可在函数定义中输入左括号后按回车键，并在下一行按两次Tab键，从而将形参列表和只缩进一层的函数体区分开来
  • 如果程序或模块包含多个函数，可使用两个空行将相邻的函数分开，这样将更容易知道前一个函数在什么地方结束，下一个函数从什么时候开始
  • 所有import语句都应放在文件开头。唯一例外的情形是，在文件开头使用了注释来描述整个程序

文章中的所有代码经测试均可成功编译运行，可直接复制。具有显然结果或简单结论的代码不展示运行结果。如有问题欢迎随时交流～

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