Python 学习笔记（函数有关）

淩亂°似流年 2022-04-04 13:56 292阅读 0赞

【关于调用函数】

print('abs(100) = ', abs(100))
    print('abs(-123) = ', abs(-123))
    print('hex(10) = ', hex(10))
    print('hex(255) = ', hex(255))
    print('hex(1000) = ', hex(1000))
    
    #函数名其实就是指向一个函数对象的引用，完全可以把函数名赋给一个变量，相当于给这个函数起了一个“别名”：
    myabs = abs #变量myabs指向abs函数
    print('myabs(-45.67) = ', myabs(-45.67))#所以也可以通过myabs调用abs函数
    
    #max()函数可以接收任意个参数，并返回最大的那个：
    print('max(-1,-2,3,4,5) = ', max(-1,-2,3,4,5))

【数据类型转换】

print('int(\'123\') = ', int('123'))
    print('int(\'12.34\') = ', int(12.34))
    print('float(\'12.34\') = ', float('12.34'))
    print('str(100) = ', str(100))
    print('bool(1) = ', bool(1))
    print('bool('') = ', bool(''))

【定义函数】

#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:
    def my_abs(x):
    	if x >= 0:
    		return x
    	if x < 0:
    		return -x
    
    print('my_abs(-99) = ', my_abs(-99))
    
    #如果想定义一个什么事也不做的空函数，可以用pass语句：
    def nop():
    	pass
    
    
    #【导入与引用在其他文件中的函数】
    #如果你已经把my_abs()的函数定义保存为abstest.py文件了，那么，可以在该文件的当前目录下启动Python解释器，
    '''
    #用from abstest import my_abs来导入my_abs()函数，注意abstest是文件名（不含.py扩展名）：
    from abstest import my_abs#导入abstest文件的my_abs函数
    my_abs(-9.9)#调用my_abs函数
    '''

【参数检查】

#调用函数时，如果参数个数不对，Python解释器会自动检查出来，并抛出TypeError，
    #但如果参数类型不对，Python解释器就无法帮我们检查。
    #测试：my_abs('A')
    
    #对参数类型做检查，只允许整数和浮点数类型的参数。数据类型检查可以用内置函数isinstance()实现：
    def myabs(x):
    	if not isinstance(x, (int, float)):
    		raise TypeError('参数错误！')
    	if x >= 0:
    		return x
    	else:
    		return -x
    #测试：myabs('A')

【返回多个值】

import math
    #计算面积与周长
    def PerimeterAndArea(radius):
    	if not isinstance(radius, (int, float)):
    		raise TypeError('radius bad operand type')
    	perimeter = 2 * math.pi * radius
    	area = math.pi * math.pow(radius, 2)
    	return perimeter, area
    
    #测试
    _perimeter,_area = PerimeterAndArea(3);
    print( '_perimeter:', _perimeter, '_area:',_area )
    print( '_perimeter:{0:.3f}, _area:{1:.3f}'.format(_perimeter, _area) )
    
    #但其实这只是一种假象，Python函数返回的仍然是单一值（一个tuple）
    ret = PerimeterAndArea(3);
    print('ret : ', ret)#返回(18.8495, 28.2743)
    #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。
    
    
    #定义一个函数quadratic(a, b, c)，接收3个参数，返回一元二次方程（ax2 + bx + c = 0）的两个解。
    def quadratic(a, b, c):
    	x1 = (-b + math.sqrt(b*b - 4*a*c)) / (2 * a)
    	x2 = (-b - math.sqrt(b*b - 4*a*c)) / (2 * a)
    	return x1, x2
    
    #测试
    print('quadratic(2, 3, 1) =', quadratic(2, 3, 1))
    print('quadratic(1, 3, -4) =', quadratic(1, 3, -4))
    
    if quadratic(2, 3, 1) != (-0.5, -1.0):
        print('测试失败')
    elif quadratic(1, 3, -4) != (1.0, -4.0):
        print('测试失败')
    else:
        print('测试成功')

【函数的参数】

\#【函数的参数-位置参数】

#计算x的n次方
    def power(x, n):
        s = 1
        while n > 0:
            n = n - 1
            s = s * x
        return s
    #power(x, n)函数有两个参数：x和n，这两个参数都是位置参数
    
    #调用函数时，传入的两个值按照位置顺序依次赋给参数x和n。
    print('power(5,3) = ', power(5,3))

\#【函数的参数-默认参数】

def power(x, n=2): #注意：必选参数在前，默认参数在后。
        s = 1
        while n > 0:
            n = n - 1
            s = s * x
        return s
    print('power(5) = ', power(5))
    
    #默认参数的坑
    def add_end(L=[]):
    	L.append('END')
    	return L
    
    print('add_end([1,2,3]) = ', add_end([1,2,3]))
    print('add_end([\'x\',\'y\',\'z\']) = ', add_end(['x','y','z']))
    
    #每次调用，都会多增加一个END
    print('add_end() = ', add_end())
    print('add_end() = ', add_end())
    #Python函数在定义的时候，默认参数L的值就被计算出来了，即[]，因为默认参数L也是一个变量，它指向对象[]，
    #每次调用该函数，如果改变了L的内容，则下次调用时，默认参数的内容就变了，不再是函数定义时的[]了。
    
    def add_end2(L=None):#定义默认参数要牢记一点：默认参数必须指向不变对象！ 
    	if L is None:
    		L = []
    	L.append('END2')
    	return L
    
    print('add_end2() = ', add_end2())
    print('add_end2() = ', add_end2())

\#【函数的参数-可变参数】

#顾名思义，可变参数就是传入的参数个数是可变的，可以是1个、2个到任意个，还可以是0个。
    #使用list或者tuple方案：
    def calc(numbers):
    	sum = 0
    	for n in numbers:
    		sum = sum + n*n
    	return sum
    
    print('calc([1,2,3]) = ', calc([1,2,3]))
    print('calc((1,2,3,4)) = ', calc((1,2,3,4)))
    
    
    #函数的参数改为可变参数：
    #定义可变参数和定义一个list或tuple参数相比，仅仅在参数前面加了一个*号。
    #可变参数允许传入0个或任意个参数，在函数内部，参数numbers接收到的是一个tuple
    def calc2(*numbers):
    	sum = 0
    	for n in numbers:
    		sum = sum + n*n
    	return sum
    
    print('calc2(1,2,3) = ', calc2(1,2,3))
    print('calc2(1,2,3,4) = ', calc2(1,2,3,4))
    
    
    #如果已经有一个list或者tuple，要调用一个可变参数：
    #Python允许在list或tuple前面加一个*号，把list或tuple的元素变成可变参数传进去（这种写法相当有用，而且很常见）
    lst = [1,2,3]
    tpl = (1,2,3,4)
    print('calc2(*lst) = ', calc2(*lst))
    print('calc2(*tpl) = ', calc2(*tpl))
    
    #练习
    #计算一个或多个数的乘积：
    def product(*num):
    	for k in num:
    		if not isinstance(k, (int, float)):
    			raise TypeError('参数类型错误！')
    
    	ret = 1
    	for n in num:
    		ret = ret * n
    	return ret
    
    print('product(5) =', product(5))
    print('product(5, 6) =', product(5, 6))
    print('product(5, 6, 7) =', product(5, 6, 7))

\#【函数的参数-关键字参数】

#关键字参数允许你传入0个或任意个 含参数名 的参数，这些关键字参数在函数内部自动组装为一个dict
    def person(name, age, **kw):
        print('name:', name, 'age:', age, 'other:', kw)
    
    person('Mr.Zhou', 30)
    person('Mrs.Chan', 28, city='guangzhou', gender='Man', job='Engineer')
    
    #和可变参数类似，也可以先组装出一个dict，然后，把该dict转换为关键字参数传进去：
    extra = {'city': 'Beijing', 'job': 'Engineer', 'birth':'1997-10-10'}
    person('lily', 24, **extra)#注意kw获得的dict是extra的一份拷贝，对kw的改动不会影响到函数外的extra。
    
    
    #作为coder，怎么知道关心的参数有没有传入呢？以person2()函数为例，我们希望检查是否有city和job参数：
    def person2(name, age, **kw):
    	if 'city' in kw:#有city参数
    		print('have city param')
    		#pass
    	if 'job' in kw:#有job参数
    		#pass
    		print('have job param')
    	print('name:', name, 'age:', age, 'other:', kw)
    
    '''
    关键字参数有什么用？它可以扩展函数的功能。比如：
    一个用户注册的功能，除了用户名和年龄是必填项外，其他都是可选项，
    利用关键字参数来定义这个函数，就能满足注册的需求。
    '''

\#【函数的参数-命名关键字参数】

#跟关键字参数相比，命名关键字参数则限制了关键字参数的名字，使得函数只接收指定参数名的参数
    #例如：只接收city和job作为关键字参数。这种方式定义的函数如下：
    def person2(name, age, *, city, job):
    	print(name, age, city, job)	
    
    #和关键字参数**kw不同，命名关键字参数需要一个特殊分隔符*，*后面的参数被视为 命名关键字参数。
    #命名关键字参数必须传入参数名，这和位置参数不同。
    person2('jack', 28, city='guangzhou', job='engineer')
    
    #如果没有传入参数名，调用将报错：
    '''
    person2('Jack', 24, 'Beijing', 'Engineer')
    TypeError: person2() takes 2 positional arguments but 4 were given
    '''
    
    #如果函数定义中已经有了一个可变参数，后面跟着的命名关键字参数就不再需要一个特殊分隔符*了：
    def person3(name, age, *args, city, job):
        print(name, age, args, city, job)
    
    #可变参数个数为0
    person3('xiaoming', 22, city='chengdu', job='student')
    #>>> xiaoming 22 () chengdu student
    
    #list作为可变参数传入
    lst = [1,2,3]
    #在list前面加*号,把它变为可变参数传入（可变参数内部接收是一个tuple）
    person3('dabao', 22, *lst, city='wuhan', job='student')
    #>>> dabao 22 (1,2,3) wuhan student
    
    
    #命名关键字参数可以有缺省值，从而简化调用：
    def person4(name, age, *, city='Beijing', job):
        print(name, age, city, job)
    
    person4('JackMa', 28, job='Engineer')

\#【递归函数】

#在函数内部，可以调用其他函数。如果一个函数在内部调用自身本身，这个函数就是递归函数。
    
    #例子A：计算阶乘n! = 1 x 2 x 3 x ... x n，用函数fact(n)表示，可以看出：
    def fact(n):
    	if not isinstance(n, (int)):
    		raise TypeError('参数类型错误！')
    	if n==1:
    		return 1
    	return n * fact(n-1)
    
    print('fact(1) = ', fact(1))
    print('fact(3) = ', fact(3))
    print('fact(5) = ', fact(5))
    
    '''
    提示：使用递归函数需要注意防止栈溢出。
    在计算机中，函数调用是通过栈（stack）这种数据结构实现的，每当进入一个函数调用，栈就会加一层栈帧，
    每当函数返回，栈就会减一层栈帧。由于栈的大小不是无限的，所以，递归调用的次数过多，会导致栈溢出。
    
    解决递归调用栈溢出的方法是通过尾递归优化，
    事实上尾递归和循环的效果是一样的，所以，把循环看成是一种特殊的尾递归函数也是可以的。
    
    尾递归是指，在函数返回的时候，调用自身本身，并且，return语句不能包含表达式。
    这样，编译器或者解释器就可以把尾递归做优化，使递归本身无论调用多少次，都只占用一个栈帧，不会出现栈溢出的情况。
    '''
    
    #上面的fact(n)函数由于return n * fact(n - 1)引入了乘法表达式，所以就不是尾递归了。
    #要改成尾递归方式：
    def recursion(n):
        return recursion_impl(n, 1)
    
    def recursion_impl(num, product):
        if num == 1:
            return product
        return recursion_impl(num - 1, num * product)
    
    #调用递归
    print('recursion(50) = ', recursion(50))
    
    '''
    尾递归调用时，如果做了优化，栈不会增长。因此，无论多少次调用也不会导致栈溢出。
    遗憾的是，大多数编程语言没有针对尾递归做优化，Python解释器也没有做优化。
    所以，即使把上面的fact(n)函数改成尾递归方式，也会导致栈溢出。
    '''
    
    #例子B：汉诺塔的移动用递归函数实现
    #编写hanoi(n, a, b, c)函数，它接收参数n，表示3个柱子A、B、C中第1个柱子A的盘子数量，打印出把所有盘子从A借助B移动到C的方法
    def hanoi(n, a, b, c):
    	if n==1:
    		print('move', a, '-->', c)
    	else:
    		hanoi(n-1, a, c, b)
    		hanoi(1, a, b, c)
    		hanoi(n-1, b, a, c)
    
    hanoi(3, 'A', 'B', 'C')
    
    '''
    摘自百度：
    其实算法非常简单，当盘子的个数为n时，移动的次数应等于2^n – 1（有兴趣的可以自己证明试试看）。
    后来一位美国学者发现一种出人意料的简单方法，只要轮流进行两步操作就可以了。首先把三根柱子按顺序排成品字型，
    把所有的圆盘按从大到小的顺序放在柱子A上，根据圆盘的数量确定柱子的排放顺序：若n为偶数，按顺时针方向依次摆放 A B C；
    若n为奇数，按顺时针方向依次摆放 A C B。
    
    1、按顺时针方向把圆盘1从现在的柱子移动到下一根柱子，即当n为偶数时，若圆盘1在柱子A，则把它移动到B；若圆盘1在柱子B，
    	则把它移动到C；若圆盘1在柱子C，则把它移动到A。
    2、接着，把另外两根柱子上可以移动的圆盘移动到新的柱子上。即把非空柱子上的圆盘移动到空柱子上，当两根柱子都非空时，
    	移动较小的圆盘。这一步没有明确规定移动哪个圆盘，你可能以为会有多种可能性，其实不然，可实施的行动是唯一的。
    3、反复进行⑴⑵操作，最后就能按规定完成汉诺塔的移动。
    '''

【小结】

默认参数一定要用不可变对象，如果是可变对象，程序运行时会有逻辑错误！

要注意定义可变参数和关键字参数的语法：  
\*args是可变参数，args接收的是一个tuple；  
\*\*kw是关键字参数，kw接收的是一个dict。

以及调用函数时如何传入可变参数和关键字参数的语法：  
可变参数既可以直接传入：func(1, 2, 3)，又可以先组装list或tuple，再通过\*args传入：func(\*(1, 2, 3))；

关键字参数既可以直接传入：func(a=1, b=2)，又可以先组装dict，再通过\*\*kw传入：func(\*\*\{'a': 1, 'b': 2\})。  
使用\*args和\*\*kw是Python的习惯写法，当然也可以用其他参数名，但最好使用习惯用法。

命名的关键字参数是为了限制调用者可以传入的参数名，同时可以提供默认值。  
定义命名的关键字参数在没有可变参数的情况下不要忘了写分隔符\*，否则定义的将是位置参数。