5. Python 函数

函数

函数是一段具有特定功能的、可重用的语句组

• 使用函数主要有两个目的：降低编程难度和代码重用

定义函数

• Python使用def保留字定义一个函数，后接函数标识符名称和圆括号()
• 函数标识符名称可以是任何有效的Python标识符
• 参数由圆括号定义，参数列表是调用该函数时传递给它的值，可以有零个（保留圆括号）、一个或多个（用逗号分隔）
• 函数体以冒号起始，并且缩进
• 函数体是函数每次被调用是执行的代码
• return保留字结束函数，选择性地返回一个值给调用者，不带表达式的return相当于返回 None
• 函数可以没有return语句，在函数体结束时将控制权返回给调用者

def<函数名>(<参数列表>):
    <函数体>
    return<返回值列表>

函数调用

• 函数调用和执行的一般形式

<函数名>(<参数列表>)

• 函数的调用过程

1. 调用程序在调用处暂停执行
2. 在调用时将实参复制给形参
3. 执行函数体语句
4. 函数调用结束给出返回值，程序回到调用前的暂停处继续执行

函数参数

• 在 python 中，类型属于对象，变量没有类型，仅仅是一个对象的引用
• numbers,strings,和tuples是不可变(immutable)对象
• 传不可变对象传递的是对象的值，只是修改另一个复制对象，不会影响对象本身
• list,dict是可变(mutable)对象
• 传可变对象会影响该对象，可变对象在函数里修改了参数，调用该函数的函数里，原始的参数也被改变了

必选参数（位置参数）

• 位置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一致

默认参数

• 定义函数时可为参数指定默认值，调用函数时若没有传入对应的参数值，则会使用默认参数
• 默认参数必须指向不变对象
• 默认参数必须定义在非默认参数后

def r(str,times=2):
    print(str*times)
    
r("T")
TT
r("T",4)
TTTT

疑问：当函数有多个参数时，把变化大的参数放前面，变化小的参数放后面,变化小的参数就可以作为默认参数?

可变参数（不定长参数）

• 函数定义时可设计可变参数，通过在参数前增加星号(*)实现
• 可变参数以元组(tuple)的形式导入，存放所有未命名的变量参数
• 可变参数只能出现在参数列表最后

def vfunc(a,*b)
    print(type(b)
    for n in b:
        a+=n
    return a
vfunc(1,2,3,4,5)

15 #1+2=3;3+3=6;6+4=10;10+5=15

关键字参数

• 关键字参数允许函数传入零或多个含参数名的参数，在函数内部组装为一个字典
• 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，Python解释器可用参数名匹配参数值

命名关键字参数

• 如果要限制关键字参数的名字，就可以用命名关键字参数
• 命名关键字参数必须传入参数名
• 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
• 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

参数组合

• 必选参数、默认参数、可变参数、关键字参数和命名关键字参数可组合使用
• 参数可组合使用的定义顺序必须是：必选参数、默认参数、可变参数、命名关键字参数和关键字参数

匿名函数

• 匿名函数又称lambda函数匿名函数，将函数名作为函数结果返回

<函数名>=lambda<参数列表>:<表达式>

• lambda函数与正常函数一样，等价于以下表达式：

def<函数名>(<参数列表>):
    return<表达式>

• lambda函数用于定义简单的、能够在一行内表示的函数，返回一个函数类型

f=lambda q,w,e,r:q+w+e+r
f(1,2,3,4)
10

• lambda函数用于需要函数对象的场景

函数的返回值

• return语句用来退出函数并将程序返回到函数被调用的位置继续执行
• return语句可同时将0个、1个或多个函数运算后的结果返回给函数被调用的位置
• 函数可以没有return，此时函数不返回值
• 函数也可以用return返回多个值，多个值以元组类型保存

def func(a,b):
    return b,a
s=func("t",2)
print(s,type(s))
(2, 't') 

变量作用域

• Python的作用域一共有4种:

1. L （Local） 局部作用域
2. E （Enclosing） 闭包函数外的函数中
3. G （Global） 全局作用域
4. B （Built-in） 内建作用域

• 4种作用域以 L –> E –> G –>B 的规则查找
• Python 中只有模块（module），类（class）以及函数（def、lambda）才会引入新的作用域
• 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

全局变量

• 全局变量可在整个程序范围内访问

局部变量

• 局部变量只能在其被声明的函数内部访问

函数的递归

函数定义中调用函数自身的方式称为递归。

• 数学经典递归案例——阶乘

 n!=n(n-1)(n-2)...(1)

n!=1 (n=0)
n!=n(n-1)! (otherwise)

• 递归的两个关键特征

1. 存在一个或多个基例，基例不需要再次递归，是确定的表达式
2. 所有递归链要以一个或多个基例结尾

• 递归的使用方法

def fact(n):
    if n==0:
        return 1
    else:
        return n*fact(n-1)
num=eval(input('请输入一个整数：'))
print(fact(abs(int(num))))

• 使用递归一定要注意基例的构建，否则递归无法返回

代码复用和模块化设计

• 当代编程语言从代码层面采用函数和对象两种抽象方式，分别对应面向过程和面向对象两种编程思想
• 函数是程序的一种基本抽象方式，它将一系列代码组织起来通过命名提供其他程序使用，任何其他代码只有输入参数即可调用函数，更新函数功能时，所有被调用处的功能都被更新。
• 对象是程序的一种高级抽象方式，它将程序代码组织为更高级的类。对象包括表征对象特征的属性和代表对象操作的方法。
• 模块化设计值通过函数或对象的封装功能将程序划分成主程序、子程序和子程序间关系的表达。

• 模块化设计的两个基本要求：

1. 紧耦合：尽可能合理划分功能块，功能块内部耦合紧密
2. 松耦合：模块间关系尽可能简单，功能块之间耦合度低