06 函数(Datawhale)

资料参考于[1]

1. 函数的定义

Python 把函数也当成对象，可以从另一个函数中返回出来而去构建高阶函数，此时参数是函数，返回值是函数。
（1）函数以def关键词开头，后接函数名和圆括号()。
（2）函数执行的代码以冒号起始，并且缩进。
（3）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。

def functionname(parameters):
    "函数_文档字符串"
    function_suite
    return [expression]

def printme(str):
    print(str)


printme("我要调用用户自定义函数!")  # 我要调用用户自定义函数!
printme("再次调用同一函数")  # 再次调用同一函数
temp = printme('hello') # hello
print(temp)  # None

直接调用函数和令函数等于某个变量然后打印是不一样的
综上所述：
（1）函数是以def关键词开头，然后接函数名和括号，接着是冒号和缩进，以及最后的内容
（2）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。所以有的时候直接调用和令调用的函数等于某一个变量再打印是不一样的。

2. 函数文档

def MyFirstFunction(name):
    "函数定义过程中name是形参"
    # 因为Ta只是一个形式，表示占据一个参数位置
    print('传递进来的{0}叫做实参，因为Ta是具体的参数值！'.format(name))
MyFirstFunction('老马的程序人生')
# 传递进来的老马的程序人生叫做实参，因为Ta是具体的参数值！

help(MyFirstFunction)
# Help on function MyFirstFunction in module __main__:
# MyFirstFunction(name)
#    函数定义过程中name是形参

综上所述：
（1）形参形参，顾名思义是一个是形式参数，占据一个位置
（2）传递进去的是实参，是一个具体的值
（3）可以看到help(函数名)的作用

3. 函数参数

函数参数的分类从简到繁的参数形态如下：
（1）.位置参数 (positional argument)
（2）.默认参数 (default argument)
（3）.可变参数 (variable argument)
（4）.关键字参数 (keyword argument)
（5）.命名关键字参数 (name keyword argument)
（6）.参数组合
下面是每种形态的例子
（1）位置参数 (positional argument)

def functionname(arg1):
    "函数_文档字符串"
    function_suite
    return [expression]

arg1 - 位置参数 ，这些参数在调用函数 (call function) 时位置要固定。

（2）默认参数 (default argument)

def functionname(arg1, arg2=v):
    "函数_文档字符串"
    function_suite
    return [expression]

def printinfo(name, age=8):
    print('Name:{0},Age:{1}'.format(name, age))
printinfo('小马')  # Name:小马,Age:8
printinfo('小马', 10)  # Name:小马,Age:10

printinfo(age=8, name='小马')  # Name:小马,Age:8

arg2 = v - 默认参数 = 默认值，调用函数时，默认参数的值如果没有传入，则被认为是默认值。
默认参数一定要放在位置参数后面，不然程序会报错。
Python 允许函数调用时参数的顺序与声明时不一致，因为 Python 解释器能够用参数名匹配参数值。

（3）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 0, 1, 2 到任意个，是不定长的参数
*args -可变参数，可以是从零个到任意个，自动组装成元组。
加了星号（*）的变量名会存放所有未命名的变量参数。

def functionname(arg1, arg2=v, *args):
    "函数_文档字符串"
    function_suite
    return [expression]

def printinfo(arg1, *args):
    print(arg1)
    for var in args:
        print(var)
printinfo(10)  # 10
printinfo(70, 60, 50)

（4）关键字参数

def functionname(arg1, arg2=v, *args, **kw):
    "函数_文档字符串"
    function_suite
    return [expression]

**kw - 关键字参数，可以是从零个到任意个，自动组装成字典。

def printinfo(arg1, *args, **kwargs):
    print(arg1)
    print(args)
    print(kwargs)

printinfo(70, 60, 50)
# 70
# (60, 50)
# {}
printinfo(70, 60, 50, a=1, b=2)
# 70
# (60, 50)
# {'a': 1, 'b': 2}

可变参数允许传入零个到任意个参数，它们在函数调用时自动组装为一个元组 (tuple)。
关键字参数允许传入零个到任意个参数，它们在函数内部自动组装为一个字典 (dict)。
（5）关键字参数

def functionname(arg1, arg2=v, *args, *, nkw, **kw):
    "函数_文档字符串"
    function_suite
    return [expression]

*, nkw - 命名关键字参数，用户想要输入的关键字参数，定义方式是在nkw 前面加个分隔符 *。
如果要限制关键字参数的名字，就可以用「命名关键字参数」
使用命名关键字参数时，要特别注意不能缺少参数名。

def printinfo(arg1, *, nkw, **kwargs):
    print(arg1)
    print(nkw)
    print(kwargs)
printinfo(70, nkw=10, a=1, b=2)
# 70
# 10
# {'a': 1, 'b': 2}
printinfo(70, 10, a=1, b=2)
# TypeError: printinfo() takes 1 positional argument but 2 were given

没有写参数名nwk，因此 10 被当成「位置参数」，而原函数只有 1 个位置函数，现在调用了 2 个，因此程序会报错。

（6）参数组合
在 Python 中定义函数，可以用位置参数、默认参数、可变参数、命名关键字参数和关键字参数，这 5 种参数中的 4 个都可以一起使用，但是注意，参数定义的顺序必须是：

位置参数、默认参数、可变参数和关键字参数。
位置参数、默认参数、命名关键字参数和关键字参数。
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
命名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。定义命名关键字参数不要忘了写分隔符 *，否则定义的是位置参数。

警告：虽然可以组合多达 5 种参数，但不要同时使用太多的组合，否则函数很难懂。

综上所述，关于参数一共有如下几种：
（1）位置参数，调用的时候按照顺序
（2）默认参数，默认参数 = 默认值，调用函数时，默认参数的值如果没有传入，则被认为是默认值。
默认参数一定要放在位置参数后面
（3）可变参数，加了星号（*）的变量名会存放所有未命名的变量参数。如*args，自动组装成元组
（4）关键字参数，自动组装成字典，在def的时候要写上**kw ，在调用的时候例如可以写上a=1，b=2，c=3等等
（5）命名关键字参数，在def的时候写上*，nkw，然后在调用的时候写上nkw=10。命名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。定义命名关键字参数不要忘了写分隔符 *，否则定义的是位置参数
（6）参数定义有两种顺序，第一种是位置参数、默认参数、可变参数和关键字参数；第二种是位置参数、默认参数、命名关键字参数和关键字参数

4. 函数的返回值

def add(a, b):
    return a + b
print(add(1, 2))  # 3
print(add([1, 2, 3], [4, 5, 6]))  # [1, 2, 3, 4, 5, 6]

a+b在数值上是普通的相加，在列表上是拼接

def back():
    return [1, '小马的程序人生', 3.14]
print(back())  # [1, '小马的程序人生', 3.14]
def back():
    return 1, '小马的程序人生', 3.14
print(back())  # (1, '小马的程序人生', 3.14)

前者是列表，后者是元组

def printme(str):
    print(str)

temp = printme('hello') # hello
print(temp) # None
print(type(temp))  # 

这一部分在1. 函数的定义中提及到

5. 变量作用域

5.1. 关于变量作用域的简单介绍
（1）Python 中，程序的变量并不是在哪个位置都可以访问的，访问权限决定于这个变量是在哪里赋值的。
（2）定义在函数内部的变量拥有局部作用域，该变量称为局部变量。
（3）定义在函数外部的变量拥有全局作用域，该变量称为全局变量。
（4）局部变量只能在其被声明的函数内部访问，而全局变量可以在整个程序范围内访问。

def discounts(price, rate):
    final_price = price * rate
    return final_price


old_price = float(input('请输入原价:'))  # 98
rate = float(input('请输入折扣率:'))  # 0.9
new_price = discounts(old_price, rate)
print('打折后价格是:%.2f' % new_price)  # 88.20

定义在函数外部的变量具有全局作用域，可以在整个程序范围内被访问
当内部作用域想修改外部作用域的变量时，就要用到global和nonlocal关键字了。见下面的例子：

num = 1
def fun1():
    global num  # 需要使用 global 关键字声明
    print(num)  # 1
    num = 123
    print(num)  # 123
fun1()
print(num)  # 123

num = 1
def fun1():
    global num  # 需要使用 global 关键字声明
    print(num) 
    num = 123
    print(num)  
print(num)  # 1

使用了global使得在函数内修改了全局变量
第一个例子调用了fun1()，在里面已经改变了num，同时会有两个print(num)和print(num)结果显示，第二个没有调用所以没有显示。接着print(num)的num结果是123，因为在调用后改变了。
第二个没有调用，所以直接print(num)，num也没有改变
5.2 内嵌

def outer():
    print('outer函数在这被调用')
    def inner():
        print('inner函数在这被调用')
    inner()  # 该函数只能在outer函数内部被调用
outer()
# outer函数在这被调用
# inner函数在这被调用

函数中套用函数，并且在函数中调用
5.3 闭包
是函数式编程的一个重要的语法结构，是一种特殊的内嵌函数。
如果在一个内部函数里对外层非全局作用域的变量进行引用，那么内部函数就被认为是闭包。
通过闭包可以访问外层非全局作用域的变量，这个作用域称为闭包作用域。

def funX(x):
    def funY(y):
        return x * y
    return funY
i = funX(8)
print(type(i))  # 
print(i(5))  # 40

注意这里谈到了在内部函数内对外部非全局作用域的变量的引用

def make_counter(init):
    counter = [init]
    def inc(): counter[0] += 1
    def dec(): counter[0] -= 1
    def get(): return counter[0]
    def reset(): counter[0] = init
    return inc, dec, get, reset
inc, dec, get, reset = make_counter(0)
print(inc,dec,get,reset)
# .inc at 0x000002B665531558> .dec at 0x000002B665534558> .get at 0x000002B66553F288> .reset at 0x000002B66553F438>
print(get())  # 0

inc()
print(get())  # 1

dec()
print(get())  # 0

reset()
print(get())  # 0

dec()
print(get())  # -1

• 这里的逻辑还没彻底搞清

如果要修改闭包作用域中的变量则需要 nonlocal 关键字

def outer():
    num = 10
    def inner():
        nonlocal num  # nonlocal关键字声明
        num = 100
        print(num)
    inner()
    print(num)
outer()
# 100
# 100

闭包的返回值是函数
5.4 递归
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，比如常见的数学题：n! = 1 x 2 x 3 x ... x n

n = 5
for k in range(1, 5):
    n = n * k
print(n)  # 120

# 利用递归
def factorial(n):
    if n == 1:
        return 1
    return n * factorial(n - 1)
print(factorial(5)) # 120

[1]https://github.com/datawhalechina/team-learning-program/blob/master/PythonLanguage/12.%20%E5%87%BD%E6%95%B0%E4%B8%8ELambda%E8%A1%A8%E8%BE%BE%E5%BC%8F.md