python基础 08 -- 函数(fun)

1. 函数基本概念

函数是带名字的代码块，用于完成具体的工作。

函数是组织好的，可重复使用的，用来实现单一，或相关联功能的代码段。

通过使用函数，程序的编写、阅读、测试和修复都将更容易。

2. 函数定义及调用：

使用def关键字定义一个函数，定义函数不会执行定义的代码，需要调用才会执行；

定义函数的规则：

• 函数代码块以 def 关键词开头，后接函数标识符名称和圆括号()。
• 任何传入参数和自变量必须放在圆括号中间。圆括号之间可以用于定义参数。
• 函数的第一行语句可以选择性地使用文档字符串—用于存放函数说明。
• 函数内容以冒号起始，并且缩进。
• 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。

#定义一个简单的函数：
def greet_user():     #函数声明；定义函数名为greet_user
    print("Hello!")   #函数体
greet_user()          #调用函数

#输出：
Hello!

3.向函数传递信息：

只需稍作修改，就可以让上面的函数greet_user() 不仅向用户显示Hello! ，还将用户的名字用作抬头。为此，可在函数定义def greet_user() 的括号内添加username 。

通过在这里添加username ，就可让函数接受你给username 指定的任何值。
现在，这个函数要求你调用它时给username 指定一个值。

调用greet_user() 时，可将一个名字传递给它，如下所示：

def greet_user(username):
    """显示简单的问候语,因为它是函数体需要缩进，否则会报错"""
    print("Hello, " + username.title() + "!")
greet_user('sarah')
greet_user('lusy')


#输出：
Hello, Sarah!
Hello, Lusy!

4. 函数参数

4.1 位置参数（形参）

调用函数时，Python必须将函数调用中的每个实参都关联到函数定义中的一个形参。

为此，最简单的关联方式是基于实参的顺序。这种关联方式被称为位置参数。

一个简单的示例，定义一个"def add(x,y)"函数，但是没有直接在函数名内直接写死入参，

这样每次调用的时候，就可以自由的给括号内的x和y进行传值

#案例1：
def add(x,y):  #定义一个add函数，括号内x,y为形参
    print(x + y)

add(123,4869) #调用的时候，动态传入实际参数
add(789,903)

#输出：
4992
1692

 为什么不能直接写死参数，而要用形参的方式？

因为形参通过函数调用时动态传入实参，更加灵活。

比如：一个登录系统，有100个用户，如果直接在函数体内写死为用户A的账号和密码，那么输入其他用户的账号和密码，在登录进行后台验证的时候，都只能是用户A。

示例如下：

#案例登录功能
def login():
    username = "wang"
    pwd = "123"
    print(f"{username}用户验证，密码为{pwd}")

login()

#输出：wang用户验证，密码为123

改为动态传参：

#改成如下：
def login(username,pwd):
    print(f"{username}用户验证，密码为{pwd}")

login("wang","123")  #动态传参
login("yuan","234")

#输出：
wang用户验证，密码为123
yuan用户验证，密码为234

函数可多次调用：

函数可多次调用：

可以根据需要调用函数任意次。要再描述一个宠物，只需再次调用describe_pet() 即可：

#案例1：
def describe_pet(animal_type, pet_name):
    """显示宠物的信息"""
    print("\nI have a " + animal_type + ".")
    print("My " + animal_type + "'s name is " + pet_name.title() + ".")

describe_pet('hamster', 'harry')

describe_pet('dog', 'willie') #第二次调用

#输出：
I have a hamster.
My hamster's name is Harry.

I have a dog.
My dog's name is Willie.

再比如：

有一份20多行的打印菱形的代码，如果需要多次进行菱形打印，我们不可能去反复写代码，那么就可以把它封装为一个函数，每次直接进行调用就行，省时省力！~

#定义打印菱形的函数，菱形层数由rows决定
def pringling(rows):  
    i = j = k = 1
    for i in range(rows):
        for j in range(rows - i):
            print(" ",end = " ")
            j += 1
        for k in range(2 * i -1):
            print("*",end = " ")
            k += 1
        print("\n")

    #菱形的下半部分：
    for i in range(rows):
        for j in range(i):
            print(" ",end = " ")
            j += 1
        for k in range(2 * (rows - i) - 1):
            print("*",end = " ")
            k += 1
        print("\n")

pringling(3)  #调用的时候，根据需要给rows动态传参；3层菱形
print("do something……")
pringling(6)  #再想打印一个6层菱形，再调用


#输出：
    * 

  * * * 

* * * * * 

  * * * 

    * 

do something……
            

          * 

        * * * 

      * * * * * 

    * * * * * * * 

  * * * * * * * * * 

* * * * * * * * * * * 

  * * * * * * * * * 

    * * * * * * * 

      * * * * * 

        * * * 

          * 

位置参数的顺序很重要：

使用位置实参来调用函数时，参数值的位置需要和参数名位置对应

如果参数的顺序不正确，结果可能出乎意料：

比如，上面的describe_pet函数中，我们想要通过形参的方式，打印一只叫“harry”的仓鼠

但是调用的函数的时候，把名字放在了前面，输出效果如下：

def describe_pet(animal_type, pet_name):
 
    print("\nI have a " + animal_type + ".")
    print("My " + animal_type + "'s name is " + pet_name.title() + ".")

describe_pet('harry', 'hamster') #把仓鼠名字放在前，仓鼠放在后

#输出：
I have a harry.
My harry's name is Hamster.



#正确的传参：调用函数，与最上面定义的形参名称呼应，宠物类型在前，宠物名在后
describe_pet('hamster', 'harry')   

#输出：
I have a hamster.
My hamster's name is Harry.

其次是，调用时传入的实参个数，需要与形参相匹配，多一个或少一个都会报错

错误示例如下：

def info(name,age):
    print("name:",name)
    print("age:", age)

info(19,"wang") #传入实参顺序与形参不匹配
#输出：
name: 19
age: wang


info("小红",30,"小明")  #多写一个实参
#报错如下：
TypeError: info() takes 2 positional arguments but 3 were given



info(19)  #少写一个实参
#报错如下：
TypeError: info() missing 1 required positional argument: 'age'

4.2 关键字参数

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了，因此向函数传递实参时不会混淆（不会得到上述名为Hamster的harry这样的结果）。

关键字实参无需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。

与形参不同的是：

调用时直接对参数进行 = 赋值

从此，妈妈再也不用担心，出现位置实参顺序与形参不匹配的情况了~

特别是当一个函数要多个不同的文件中调用时，或者是我们调用别人的包，我们不可能记得或清楚每个参数的位置，通过这种方式，可以简单高效且顺利的完成调用。

示例如下：

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

#括号内的两个值，也可以反过来写，因为直接对参数名做了赋值，所以位置顺序不受影响
describe_pet(animal_type ='hamster', pet_name ='harry')

#输出：
I have a hamster.
My hamster's name is Harry.

4.3 函数的默认值

编写函数时，可给每个形参指定默认值 。

就是当某一个参数基本是固定的时候，我们不需要先定义形参，然后每次都重复传入同一个实参，偷懒的写法，就是直接给形参指定默认值。

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。

例如：

调用describe_pet() 时，描述的基本都是是小狗，就可将形参animal_type 的默认值设置为'dog' 。这样，调用describe_pet() 来描述小狗时，每次就只需要传pet_name的实参即可：

# 定义函数时，直接给animal_type指定了默认值，无需再通过该实参来指定动物类型
def describe_pet(pet_name, animal_type='dog'):
    """显示宠物的信息"""
    print("\nI have a " + animal_type + ".")
    print("My " + animal_type + "'s name is " + pet_name.title() + ".")

describe_pet(pet_name='willie') #调用是就不用再传animal_type

#输出：
I have a dog.
My dog's name is Willie.

如果定义函数时，已经指定了默认值，但实际调用又需要更改实参，要怎么办呢？

只需要在调用时重新传入对应的实参，就相当对实参重复赋值。

示例如下：

# 定义函数时，直接给animal_type指定默认值为 = dog
def describe_pet(pet_name, animal_type='dog'):
    """显示宠物的信息"""
    print("\nI have a " + animal_type + ".")
    print("My " + animal_type + "'s name is " + pet_name.title() + ".")

#调用时把animal_type改为cat
describe_pet(pet_name ='willie', animal_type = 'cat') 

#输出：
I have a cat.
My cat's name is Willie.

 4.4 不定长参数

*args：

一个*表示不定长参数（不确定长度）

可以传任意长度的参数，可以是0个，也可以是多个

#示例1：
def add(*args):
    print(type(args))
    #返回传入参数的和:
    sum = 0
    for item in args:
        sum += item

    return sum
a = add(1,2,3,4,6)
print(a)

#输出：

16



#示例2：
a = add(1,2,3,4,6)
print(a)
print("*" *100)

def cal(caozuo,*nums):
    if caozuo == "+":
        print(nums)
        s = 0
        for i in nums:
            s += i
        print(s)
cal("+",3,88,73)

#输出：
(3, 88, 73)
164

**kwargs：

2**kwargs也表示不定长参数，初始值是字典类型、传key和value

在调用函数时，多余的键值对都会写入形参**kwargs字典

如下所示：

● 初始定义3个形参和一个不定长参数

● 第一次调用时，第4个实参对应**kwargs

● 第二次调用时，第4个、第5个实参都对应**kwargs

def print_stu_info(name,age,gender,**kwargs):
    print("name:",name)
    print("age:", age)
    print("gender:", gender)
    print("kwargs:", kwargs)

print_stu_info(name = "张三",age = 22,gender = "male",weight = "70KG")
print("*" *100)
print_stu_info(name="李四", age=22, gender="male", weight="70KG",haight = 180)


#输出：
name: 张三
age: 22
gender: male
kwargs: {'weight': '70KG'}
****************************************************************************************************
name: 李四
age: 22
gender: male
kwargs: {'weight': '70KG', 'haight': 180}

4.5等效的函数调用

鉴于可混合使用位置实参、关键字实参和默认值，通常有多种等效的函数调用方式。

例如下面的函数describe_pets() 的定义，其中给一个形参提供了默认值：

def describe_pet(pet_name, animal_type='dog'):

基于这种定义，在任何情况下都必须给pet_name 提供实参；

指定该实参时可以使用位置方式，也可以使用关键字方式。

如果要描述的动物不是小狗，还必须在函数调用中 给animal_type 提供实参；

同样，指定该实参时可以使用位置方式，也可以使用关键字方式。

下面对这个函数的所有调用都可行：

#一条名为Willie的小狗
describe_pet('willie')
describe_pet(pet_name='willie')

# 一只名为Harry的仓鼠
describe_pet('harry', 'hamster')
describe_pet(pet_name='harry', animal_type='hamster')
describe_pet(animal_type='hamster', pet_name='harry')

总结：

1. 综上，不论是哪种函数参数的形式，本质上来讲：

定义函数，就是定义一个变量、定义变量参数（形参相当于临时变量）

调用函数，就是对变量进行赋值（赋予实际变量值）

---

2. 四种参数同时出现，固定写法顺序排列：
位置参数、不定长参数、默认参数、关键字参数

不定长参数一定要在关键字参数之前，不然会报错

5. 函数的回值

函数并非总是直接显示输出，相反，它可以处理一些数据，并返回一个或一组值。

函数返回的值被称为返回值 。

在函数中，可使用return 语句将值返回到调用函数的代码行
如果不加return会默认返回一个None值

返回简单值： 

#下面来看一个函数，它接受名和姓并返回整洁的姓名：
def get_formatted_name(first_name, last_name):

    """返回整洁的姓名"""
    full_name = first_name + ' ' + last_name
    return full_name.title()
musician = get_formatted_name('jimi', 'hendrix')
print(musician)

#输出：
Jimi Hendrix

返回默认值None： 

当函数体内没有retrun语句时，会默认返回一个None值

示例如下：

#不加return
def add(x,y):
    print(x+y)
ret = add(1,2)
print(ret)

#输出：
3
None



#加上return：
def add(x,y):

    return x+y
ret = add(1,2)
print(ret)
#输出：
3

返回多个值： 

 如果想要返回多个值，只需要return后的值中间以逗号相隔即可

例如：

def cal(x,y):
    return x+y,x*y
ret = cal(3,7)    #一个变量接受，打印值就合在一个元组内
print(ret)

#分开打印，用两个变量接受：
he,cheng = cal(3,7)
print(he,cheng)

#输出：
(10, 21)
10 21

让实参变为可选的：

有时候，需要让实参变成可选的，这样使用函数的人就只需在必要时才提供额外的信息，可使用默认值来让实参变成可选的。

例如，假设我们要扩展函数get_formatted_name() ，使其还处理中间名。

为此，可将其修改成类似于下面这样：

def get_formatted_name(first_name, middle_name, last_name):
    
    full_name = first_name + ' ' + middle_name + ' ' + last_name
    return full_name.title()
musician = get_formatted_name('john', 'lee', 'hooker')
print(musician)

#输出：
John Lee Hooker

然而，并非所有的人都有中间名，但如果你调用这个函数时只提供了名和姓，它将不能正确地运行。

为让中间名变成可选的，可给实参middle_name 指定一个默认值——空字符串，并在用户没有提供中间名时不使用这个实参。

为让get_formatted_name() 在没有提供中间名时依然可行，可给实参middle_name 指定一个默认值——空字符串，并将其移到形参列表的末尾：

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

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

#输出：
Jimi Hendrix
John Lee Hooker

当前，字符串'jimi' 和'hendrix' 被标记为名和姓。

还可以轻松地扩展这个函数，使其接受可选值，如中间名、年龄、职业或你要存储的其他任何信息。

例如，下面的修改让你还能存储年龄：

def build_person(first_name, last_name, age=''):
    """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}
    if age:
        person['age'] = age
    return person
musician = build_person('jimi', 'hendrix', age=27)
print(musician)
print("*" * 100)

#输出：
{'first': 'jimi', 'last': 'hendrix', 'age': 27}

函数结合while循环：

while 循环存在一个问题：没有定义退出条件。

请用户提供一系列输入时，该在什么地方提供退出条件呢？

我们要让用户能够尽可能容易地退出，因此每次提示用户输入时，都应提供退出途径。

每次提示用户输入时，都使用break 语句提供了退出循环的简单途径：

def get_formatted_name(first_name, last_name):
    """返回整洁的姓名"""
    full_name = 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("\nHello, " + formatted_name + "!")

#输出：
Please tell me your name:
(enter 'q' at any time to quit)
First name: 小红
Last name: 小明

Hello, 小红 小明!

Please tell me your name:
(enter 'q' at any time to quit)
First name: q

6. 函数传递列表

你经常会发现，向函数传递列表很有用，这种列表包含的可能是名字、数字或更复杂的对象（如字典）。

将列表传递给函数后，函数就能直接访问其内容。下面使用函数来提高 处理列表的效率。

假设有一个用户列表，我们要问候其中的每位用户。

如下示例：

将一个名字列表传递给一个名为greet_users() 的函数，这个函数问候列表中的每个人：

def greet_users(names):
    """向列表中的每位用户都发出简单的问候"""
    for name in names:
        msg = "Hello, " + name.title() + "!"
        print(msg)
usernames = ['hannah', 'ty', 'margot']
greet_users(usernames)

#输出：
Hello, Hannah!
Hello, Ty!
Hello, Margot!

在函数中修改列表：

将列表传递给函数后，函数就可对其进行修改。

在函数中对这个列表所做的任何修改都是永久性的，这让你能够高效地处理大量的数据。

下面是一家为用户提交的设计制作3D打印模型的公司。需要打印的设计存储在一个列表中，打印后移到另一个列表中。

下面是在不使用函数的情况下模拟这个过程的代码：

# 首先创建一个列表，其中包含一些要打印的设计
unprinted_designs = ['iphone case', 'robot pendant', 'dodecahedron']
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()
    #模拟根据设计制作3D打印模型的过程
    print("Printing model: " + current_design)
    completed_models.append(current_design)

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


#输出：
Printing model: dodecahedron
Printing model: robot pendant
Printing model: iphone case

 The following models have been printed:
dodecahedron
robot pendant
iphone case

为重新组织这些代码，我们可编写两个函数，每个都做一件具体的工作。

大部分代码都与原来相同，只是效率更高。

第一个函数将负责处理打印设计的工作，而第二个将概述打印了哪些设计：

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()
# 模拟根据设计制作3D打印模型的过程
    print("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 = ['iphone case', 'robot pendant', 'dodecahedron']
completed_models = []

print_models(unprinted_designs, completed_models)
show_completed_models(completed_models)


#输出：
Printing model: iphone case

The following models have been printed:
iphone case

7. 函数递归

递归是指在函数中调用自身的过程。

递归函数通常包括两部分：基线条件和递归条件。

基线条件是指递归过程中最简单的情况，当满足基线条件时，递归就不再继续，避免无限循环。

递归条件则是指递归过程中需要调用自身的情况。

如下示例：求阶乘：5的阶乘 5*4*3*2*1

循环和递归的两种写法对比：

# 1、for循环的写法：
n = int(input("请输入整数:"))
a = 1
for i in range(1,n+1):
    a *= i
print(a)
print("*" * 100)
#输出：
请输入整数:8
40320




# 2、递归的写法：
n = int(input("请输入整数:"))
def f1(n):                #此函数返回n*f1(n-1) ；
    if n == 1:            #递归退出的条件
        return 1
    return n*f1(n-1)

print(f1(n))
#输出：
请输入整数:8
40320

笔试题demo：

使用斐波那契数列的方式，传入任意一个数字，求出对应的值

斐波那契规律：从第三个数开始，每个数等于前面两个数的和，例如：

0,1,1,2,3,5,8,13……

def f1(n):          #求的是当前第n个数的值  f1(5) = f1(4)+f1(3)
    if n == 1:
        return 0
    elif n == 2:
        return 1
    return f1(n-1) + f1(n-2)

a = f1(8)
print(a)

#输出：
13

8. 日期函数

获取当前时间戳：

时间戳是指：格林威治时间 1970年01月01日00时00分00秒(北京时间1970年01月01日08时00分00秒)起至现在的总秒数。

import time                #导入python内置时间包

timeStamp = time.time()    #获取当前时间戳，到秒
print(timeStamp)
time.time()*1000           #求毫秒级的时间戳

#输出：
1697845379.406788

time.sleep：延时等待

多用于web自动化，等待元素出现

import time
time.sleep(3)             #等待几秒，再执行后续的代码；
print(3333)

#输出：
3333

获取当前日期+时间：

#获取当前日期+时间：
import datetime               #导入python内置-datetime日期文件包
a = datetime.datetime.now()   #获取当前日期+时间
print(a)

from datetime import datetime  #导入datetime这个文件的datetime类
a = datetime.now()             #导入datetime类之后，就不需要再写datetime文件名
print(a)

#输出：
2023-10-21 07:45:33.232610
2023-10-21 07:45:33.232610




#获取年份：
year =datetime.now().year
print(f"今年是{year}年")

#获取月份：
month = datetime.now().month
print(f"现在是{month}月")

# 获取日期：
day = datetime.now().day
print(f"今天是{day}号")

# 获取今天星期几：星期一是从0开始的，星期一就是返回0
weekday = datetime.now().weekday()
print(f"今天是星期{weekday + 1}")         # weekday+1,进行转换

#输出：
今年是2023年
现在是10月
今天是21号
今天是星期6

时间格式化：

针对有些时候datetime返回的时间格式、并不是我们想要的

我们可能只需要年份货到月份、或日期：

strftime：时间格式化，方法引用，大小写格式固定
也可以：strftime("%Y/%m/%d %H:%M:%S")  
%Y:年份
%m:月份
%d：日
%H：小时
%M:分钟
%S：秒

a = datetime.now().strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S")       #把时间类型转换成字符串
print(a)

#输出：
2023-10-21 07:49:49

求间隔时间：

from datetime import datetime
from datetime import timedelta

#获取当周周一的日期：
weekday = datetime.now().weekday()
# print(type(weekday))         # 类型为init

diff = timedelta(weekday)      #转换为日期格式
print(type(diff))
print(diff)

b = datetime.now() - diff
print(b)


#输出：
2023-10-21 07:51:23

5 days, 0:00:00
2023-10-16 07:51:23.409633

str与datetime的互相转换：

a = "2021-05-04 12:00:00"
new_a = datetime.strptime(a,"%Y-%m-%d %H:%M:%S")
print(new_a)

diff = datetime.now() - new_a
print(f"时间差为{diff}")

#输出：
2023-10-21 07:52:45
2021-05-04 12:00:00
时间差为899 days, 19:52:45.055671

日历模块：

import calendar
import datetime

a = calendar.monthrange(2022,2)
print(a)
b = datetime.date(2022,2,a[1])      #将年月日拼接起来，获取指定年的月份的最后一天
print(b)

#输出：
(1, 28)
2022-02-28