【深度学习】DAY 6 - Python入门（六）函数

Chapter 1 Python入门

本章还参考了函数的参数-廖雪峰

1.5 函数

1.5.1 定义函数

*def 定义函数，包括函数名、参数和功能实现代码，若有返回值，则在逻辑代码中用return返回。

• 结构

 def function_name(parameters):
    expressions

• 例1

def function():
    print('This is a function')
    a = 1+2
    print(a)

定义了名为 function 的函数，函数没有接收参数，之后是函数的功能代码。
执行该脚本，并无任何输出，因为只定义了函数，而并没执行函数。
输入函数调用 function(), 函数内部的功能代码将会执行。

function()

输出结果：
This is a function
3

1.5.2 参数类型

• 形参：函数完成其工作所需的一项信息。

• 实参：调用函数时传递给函数的信息。

• 例2

定义函数

def greet_user(username):
	print("Hello, " + username.title() + "!")

调用函数

greet_user('jesse')

输出

Hello, Jesse!

例子中，变量username是一个形参，值’jessi’是实参。

（1）必选参数

必选参数（required arguments）在函数定义必选参数后，每次调用都必须赋值，否则报错。

• 若调用没有指定参数，要求实参顺序和形参顺序相同

定义

def fun(a,b):
	c = a+b
	print("the c is',c)

传递参数
按顺序传递，参数个数和位置要按照定义

fun(1,2)

输出the c is 3

• 还可以指明特定的参数。每个实参由变量名和值组成。

fun(b=3,a=2)

输出the c is 5，实参顺序位置不受影响

（2）默认参数

默认参数（default arguments），定义函数时，可以给每个形参指定默认值。通过默认参数可以减轻函数调用的复杂度。

• 结构

def function_name(para_1,...,para_n=defau_n,..., para_m=defau_m):
    expressions

• 例1

def sale_car(price,color='red',brand='carmy',is_second_hand=True):
	print('price',price,
		'color',color,
		'brand',brand,
		'is_second_hand",is_second_hand,)

定义了 sale_car 函数，参数为车的属性，但除了 price 之外，其他形参都是有默认值的。

调用函数 sale_car(1000), 与 sale_car(1000, ‘red’, ‘carmy’, True) 是一样的效果。
也可以在函数调用过程中传入特定的参数用来修改默认参数。如 sale_car(1000,color=‘blue’)。

• 默认值还能将参数变为可选
• 例2
  定义

def get_formatted_name(first_name, middle_name, last_name):
	full_name = first_name + ' ' + middle_name + ' ' + last_name
	return full_name.title()

调用

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

输出

John Lee Hooker

但不是每个人都有中间名，因此将函数修改成：

def get_formatted_name(first_name, last_name, middle_name=''):
	full_name = first_name + ' ' + middle_name + ' ' + last_name
	return full_name.title()

调用

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

输出

Jimi Hendrix

• 使用默认值时， 在形参列表中必须先列出没有默认值的形参， 再列出有默认值的实参
• 当有多个参数时，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。
• 默认参数必须指向不变对象

（3）可变参数

可变参数（arguments），不确定参数的个数，即传入参数可变，可避免将参数封装在list或tuple。

• 结构

def function_name(*args):
    expressions

• 例
  定义

def report(name,*grades):
	total_grade = 0
	for grade in grades:
		total_grade += grade
	print(name,'total grade is',total_grade)

定义的函数传入必须参数name，和可变参数*grade，是可以迭代的对象，可以是数值、列表或元组等。

调用

report('Mike',8,9)

调用时输入姓名和各科成绩

输出

Mike total grade is 17

输出姓名和总成绩。

• 可变参数在函数定义时，不能出现在特定参数和默认参数前面，否则会吞噬。

（4）关键字参数

关键字参数（keyword arguments）可以任意个数含参数名的参数，这些参数名在定义时没有出现，在函数内部自动封装成一个字典dict。

• 结构

def function_name(**kwargs):
    expressions

• 例1

定义

def person(name,**kw):
	print('name:',name,'age:',age,'other:',kw)

调用

person('Mike',30,gender='M',city='Beijing')

输出

name: Mike age: 30 other: {'city': 'Beijing'}

• 例2

定义

def portrait(name,**kw):
	print('name',name)
	for k,v in kw.items():  #dict.items() 可遍历字典(键,值)
        print(k,v)

调用

portrait('Mike', age=24, country='China', education='bachelor') 

输出

name Mike
age 24
country China
education bachelor

（5）命名关键字参数

关键字参数可以不受限制地通过函数调用来传入。若要显示关键字函数的名字，可使用命名关键字参数。

• 结构

def function_name(arg1,arg2,*,arg3,arg4):
    expressions

需要*作为特殊分隔符，后面的参数为命名关键字参数。

• 例

定义

def person(name, age, *, city, job):
    print(name, age, city, job)

调用

person('Jack', 24, city='Beijing', job='Engineer')

输出

Jack 24 Beijing Engineer

• 与位置参数不同，命名关键字参数必须传入参数名，否则报错

（6）参数组合

在Python中定义函数，可以用必选参数、默认参数、可变参数、关键字参数和命名关键字参数，这5种参数可以组合使用。

定义顺序：必选→默认→可变→命名关键字→关键字参数

• 例

定义

def f1(a, b, c=0, *args, **kw):
    print('a =', a, 'b =', b, 'c =', c, 'args =', args, 'kw =', kw)

调用

f1(1, 2, 3, 'Hello', 'Bye', x=99)

输出

a = 1 b = 2 c = 3 args = ('Hello', 'Bye') kw = {'x': 99}

• 可以用func(*args, **kw)的形式调用任意函数，无论参数如何定义。可以理解成提供位置参数来拆解元组，提供关键字参数来拆解字典。

调用

args = (1, 2, 3, 4)
kw = {'d': 99, 'x': '#'}
f1(*args, **kw)

输出

a = 1 b = 2 c = 3 args = (4,) kw = {'d': 99, 'x': '#'}

1.5.3 返回值

函数返回的值称为返回值。用return实现。
函数可以返回任何类型的值，包括列表、字典等。

（1）返回简单值

如1.5.2 （2）的例2，利用return返回人的英文全名。

def get_formatted_name(first_name, last_name, middle_name=''):
	if middle_name:
	full_name = first_name + ' ' + middle_name + ' ' + last_name
	else:
	full_name = first_name + ' ' + last_name
	return full_name.title()

（2）返回字典

• 例

定义

def build_person(first_name, last_name):
	person = {'first': first_name, 'last': last_name}
	return person

该函数返回一个字典， 其中包含有关一个人的信息

调用

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

输出

{'first': 'jimi', 'last': 'hendrix'}

1.5.4 递归函数

函数内部可以调用其他函数。如果一个函数在内部调用函数本身，这个函数就是递归函数。

• 例1

定义

def fact(n):
    if n==1:
        return 1
    return n * fact(n - 1)

这里的函数fact(n),相当于计算阶乘
fact(n)=n!=1×2×3×⋅⋅⋅×(n−1)×n=(n−1)!×n=fact(n−1)×n
因此，fact(n)可以表示为n x fact(n-1)，只有n=1需要特殊处理

调用

fact(5)

输出

120

递归函数可以写成循环的方式，但是循环的逻辑不够清晰。递归函数定义简单，逻辑清晰。

栈（stack），又名堆栈，是限定仅在表尾（栈顶）进行插入和删除操作的线性表（表头成为栈底）。
使用递归函数要防止栈溢出。每次调用，栈就会加一层栈帧，每当函数返回就会减少一层栈帧。但是栈的大小是有限的，递归调用的次数过多会导致栈溢出。如调用fact(1000)，就会报错。

• 解决递归调用栈溢出的方法是通过尾递归优化。指的是在函数返回的时候，调用自身本身，并且，return语句不能包含表达式。这样，interpreter会优化尾递归，无论递归调用多少次，都只占用一个栈帧，避免栈溢出。

• 例2

def fact(n):
    return fact_iter(n, 1)

def fact_iter(num, product):
    if num == 1:
        return product
    return fact_iter(num - 1, num * product)

可以看到，return fact_iter(num - 1, num * product)返回递归函数本身，num - 1和num * product在函数调用前就会被计算，不影响函数调用。

fact(5)对应的fact_iter(5, 1)的调用如下：

===> fact_iter(5, 1)
===> fact_iter(4, 5)
===> fact_iter(3, 20)
===> fact_iter(2, 60)
===> fact_iter(1, 120)
===> 120

1.5.5 Python内建函数

（1）zip

zip函数接受任意多个（包括0个和1个）序列作为参数，合并后返回一个tuple列表.

• 例

a=[1,2,3]
b=[4,5,6]
ab=zip(a,b)
print(list(ab))

如果直接调用zip，输出结果是一个object。如果需要可视化，则需要list()。

输出

[(1, 4), (2, 5), (3, 6)]

就会把a和b矩阵的第i位组成元组输出。

因此可以当做迭代器，用for语句进行每一位的运算。

a=[1,2,3]
b=[4,5,6]
ab=zip(a,b)
print(list(ab))
for i,j in zip(a,b):
     print(i/2,j*2)

输出

0.5 8
1.0 10
1.5 12

（2）lambda

lambda可以用来创建匿名函数，也能将其赋给变量供调用

• 结构

lambda parameters:expressions

一般函数定义方法:

def fun1(x,y):
	return(x+y)

调用和输出

fun1(2,3)
5

如果使用lambda：

fun2= lambda x,y:x+y

可以用一行的代码定义简单的函数，清晰明了。

（3）map

map是把函数和参数绑定在一起运算。

• 结构

定义

 def fun(x,y):
	return (x+y)

调用

list(map(fun,[1],[2]))

与zip一样，直接调用map会输出一个object（对象），因此需要用list()进行可视化。

输出

[3]

多个列表调用

list(map(fun,[1,3],[2,5]))

输出

[3,8]

两个列表第i位进行运算，而不是列表内的元素进行运算。

一些常用的内建函数如下图所示：

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Python学习的内容参考
《Python编程：从入门到实践》-[美] Eric Matthes
《21天学通PYTHON》
莫烦Python
廖雪峰的Python教程
等