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0x006.Python学习-函数、参数

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Python3 函数

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。

函数能提高应用的模块性,和代码的重复利用率。你已经知道Python提供了许多内建函数,比如print()。但你也可以自己创建函数,这被叫做用户自定义函数。


定义一个函数

你可以定义一个由自己想要功能的函数,以下是简单的规则:

  • 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expression] 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。

语法

Python 定义函数使用 def 关键字,一般格式如下:

def 函数名(参数列表):
    函数体

默认情况下,参数值和参数名称是按函数声明中定义的顺序匹配起来的。

实例

让我们使用函数来输出”Hello World!”:

>>>def hello() :

print(“Hello World!”)

>>> hello()

Hello World!

 >>>

更复杂点的应用,函数中带上参数变量:

实例(Python 3.0+)

#!/usr/bin/python3

# 计算面积函数

def area(width, height):

return width * height

def print_welcome(name):

print(“Welcome”, name)

print_welcome(“Runoob”)

w = 4

h = 5

print(“width =”, w, ” height =”, h, ” area =”, area(w, h))

以上实例输出结果:

Welcome Runoob
width = 4  height = 5  area = 20

函数调用

定义一个函数:给了函数一个名称,指定了函数里包含的参数,和代码块结构。

这个函数的基本结构完成以后,你可以通过另一个函数调用执行,也可以直接从 Python 命令提示符执行。

如下实例调用了 printme() 函数:

实例(Python 3.0+)

#!/usr/bin/python3

# 定义函数

def printme( str ):

# 打印任何传入的字符串

print (str)

return

# 调用函数

printme(“我要调用用户自定义函数!”)

printme(“再次调用同一函数”)

以上实例输出结果:

我要调用用户自定义函数!
再次调用同一函数

参数传递

在 python 中,类型属于对象,变量是没有类型的:

a=[1,2,3]
 
a="Runoob" 

以上代码中,[1,2,3] 是 List 类型,“Runoob” 是 String 类型,而变量 a 是没有类型,她仅仅是一个对象的引用(一个指针),可以是指向 List 类型对象,也可以是指向 String 类型对象。

可更改(mutable)与不可更改(immutable)对象

在 python 中,strings, tuples, 和 numbers 是不可更改的对象,而 list,dict 等则是可以修改的对象。

  •  

不可变类型:变量赋值 a=5 后再赋值 a=10,这里实际是新生成一个 int 值对象 10,再让 a 指向它,而 5 被丢弃,不是改变a的值,相当于新生成了a。

  •  
  •  

可变类型:变量赋值 la=[1,2,3,4] 后再赋值 la[2]=5 则是将 list la 的第三个元素值更改,本身la没有动,只是其内部的一部分值被修改了。

  •  

python 函数的参数传递:

  •  

不可变类型:类似 c++ 的值传递,如 整数、字符串、元组。如fun(a),传递的只是a的值,没有影响a对象本身。比如在 fun(a)内部修改 a 的值,只是修改另一个复制的对象,不会影响 a 本身。

  •  
  •  

可变类型:类似 c++ 的引用传递,如 列表,字典。如 fun(la),则是将 la 真正的传过去,修改后fun外部的la也会受影响

  •  

python 中一切都是对象,严格意义我们不能说值传递还是引用传递,我们应该说传不可变对象和传可变对象。

python 传不可变对象实例

实例(Python 3.0+)

#!/usr/bin/python3

def ChangeInt( a ):

a = 10

print a

b = 2

ChangeInt(b)

print( b )

# 结果是 .

10

2

这就说明:int类型,不会被改变值,只是指向了2,但是实际值还是10

实例中有 int 对象 2,指向它的变量是 b,在传递给 ChangeInt 函数时,按传值的方式复制了变量 b,a 和 b 都指向了同一个 Int 对象,在 a=10 时,则新生成一个 int 值对象 10,并让 a 指向它。

传可变对象实例

可变对象在函数里修改了参数,那么在调用这个函数的函数里,原始的参数也被改变了。例如:

实例(Python 3.0+)

#!/usr/bin/python3

# 可写函数说明

def changeme( mylist ):

“修改传入的列表”

mylist.append([1,2,3,4])

print (“函数内取值: “, mylist)

return

# 调用changeme函数

mylist = [10,20,30]

changeme( mylist )

print (“函数外取值: “, mylist)

传入函数的和在末尾添加新内容的对象用的是同一个引用。故输出结果如下:

函数内取值:  [10, 20, 30, [1, 2, 3, 4]]函数外取值:  [10, 20, 30, [1, 2, 3, 4]]

参数

以下是调用函数时可使用的正式参数类型:

  • 必需参数
  • 关键字参数
  • 默认参数
  • 不定长参数

必需参数

必需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的一样。

调用 printme() 函数,你必须传入一个参数,不然会出现语法错误:

实例(Python 3.0+)

#!/usr/bin/python3

#可写函数说明

def printme( str ):

“打印任何传入的字符串”

print (str)

return

# 调用 printme 函数,不加参数会报错

printme()

以上实例输出结果:

Traceback (most recent call last):
  File "test.py", line 10, in <module>
printme()
TypeError: printme() missing 1 required positional argument: 'str'

关键字参数

关键字参数和函数调用关系紧密,函数调用使用关键字参数来确定传入的参数值。

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,因为 Python 解释器能够用参数名匹配参数值。

以下实例在函数 printme() 调用时使用参数名:

实例(Python 3.0+)

#!/usr/bin/python3

#可写函数说明

def printme( str ):

“打印任何传入的字符串”

print (str)

return

#调用printme函数

printme( str = “菜鸟教程”)

以上实例输出结果:

菜鸟教程

以下实例中演示了函数参数的使用不需要使用指定顺序:

实例(Python 3.0+)

#!/usr/bin/python3

#可写函数说明

def printinfo( name, age ):

 “打印任何传入的字符串”

print (“名字: “, name)

print (“年龄: “, age)

return

#调用printinfo函数

printinfo( age=50, name=”runoob” )

以上实例输出结果:

名字:  runoob
年龄:  50

默认参数

调用函数时,如果没有传递参数,则会使用默认参数。以下实例中如果没有传入 age 参数,则使用默认值:

实例(Python 3.0+)

#!/usr/bin/python3

#可写函数说明

def printinfo( name, age = 35 ):

“打印任何传入的字符串”

print (“名字: “, name)

print (“年龄: “, age)

return

#调用printinfo函数

printinfo( age=50, name=”runoob” )

print (“————————“)

printinfo( name=”runoob” )

以上实例输出结果:

名字:  runoob
年龄:  50
 
名字:  runoob
年龄:  35

不定长参数

你可能需要一个函数能处理比当初声明时更多的参数。这些参数叫做不定长参数,和上述 2 种参数不同,声明时不会命名。基本语法如下:

def functionname([formal_args,] *var_args_tuple ):
   "函数_文档字符串"
   function_suite
   return [expression]

加了星号 * 的参数会以元组(tuple)的形式导入,存放所有未命名的变量参数。

实例(Python 3.0+)

#!/usr/bin/python3

# 可写函数说明

def printinfo( arg1, *vartuple ):

“打印任何传入的参数”

print (“输出: “)

print (arg1)

print (vartuple)

# 调用printinfo 函数

printinfo( 70, 60, 50 )

以上实例输出结果:

输出: 
70
(60, 50)

如果在函数调用时没有指定参数,它就是一个空元组。我们也可以不向函数传递未命名的变量。如下实例:

实例(Python 3.0+)我理解的是,未被定义的参数,将会以元组的形式存入*参数

#!/usr/bin/python3

 # 可写函数说明

def printinfo( arg1, *vartuple ):

“打印任何传入的参数”

print (“输出: “)

print (arg1)

for var in vartuple:

print (var)

return

# 调用printinfo 函数

printinfo( 10 )

printinfo( 70, 60, 50 )

以上实例输出结果:

输出:
10
输出:
70
60
50

还有一种就是参数带两个星号 **基本语法如下:

def functionname([formal_args,] **var_args_dict ):
   "函数_文档字符串"
   function_suite
   return [expression]

加了两个星号 ** 的参数会以字典的形式导入。

实例(Python 3.0+)

#!/usr/bin/python3

 # 可写函数说明

def printinfo( arg1, **vardict ):

“打印任何传入的参数”

print (“输出: “)

print (arg1)

print (vardict)

# 调用printinfo 函数

printinfo(1, a=2,b=3)

以上实例输出结果:

输出:
 1
{'a': 2, 'b': 3}

声明函数时,参数中星号 * 可以单独出现,例如:

def f(a,b,*,c):
    return a+b+c

如果单独出现星号 * 后的参数必须用关键字传入。

>>> def f(a,b,*,c):
...     return a+b+c
... >>> f(1,2,3)   
# 报错
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>TypeError: 
f() takes 2 positional arguments but 3 were given
>>> f(1,2,c=3) # 正常
6
>>> 

匿名函数

python 使用 lambda 来创建匿名函数。

所谓匿名,意即不再使用 def 语句这样标准的形式定义一个函数。

  • lambda 只是一个表达式,函数体比 def 简单很多。
  • lambda的主体是一个表达式,而不是一个代码块。仅仅能在lambda表达式中封装有限的逻辑进去。
  • lambda 函数拥有自己的命名空间,且不能访问自己参数列表之外或全局命名空间里的参数。
  • 虽然lambda函数看起来只能写一行,却不等同于C或C++的内联函数,后者的目的是调用小函数时不占用栈内存从而增加运行效率。

语法

lambda 函数的语法只包含一个语句,如下:

lambda [arg1 [,arg2,.....argn]]:expression

如下实例:

实例(Python 3.0+)

#!/usr/bin/python3

# 可写函数说明

sum = lambda arg1, arg2: arg1 + arg2

# 调用sum函数

print (“相加后的值为 : “, sum( 10, 20 ))

print (“相加后的值为 : “, sum( 20, 20 ))

以上实例输出结果:

相加后的值为 :  30
相加后的值为 :  40

return语句

return [表达式] 语句用于退出函数,选择性地向调用方返回一个表达式。不带参数值的return语句返回None。之前的例子都没有示范如何返回数值,以下实例演示了 return 语句的用法:

实例(Python 3.0+)

#!/usr/bin/python3

# 可写函数说明

def sum( arg1, arg2 ):

# 返回2个参数的和.”

total = arg1 + arg2

print (“函数内 : “, total)

return total

 # 调用sum函数

total = sum( 10, 20 )

print (“函数外 : “, total)

以上实例输出结果:

函数内 :  30
函数外 :  30

Python3 命名空间和作用域

命名空间

先看看官方文档的一段话:

A namespace is a mapping from names to objects.Most namespaces are currently implemented as Python dictionaries

命名空间(Namespace)是从名称到对象的映射,大部分的命名空间都是通过 Python 字典来实现的。

命名空间提供了在项目中避免名字冲突的一种方法。各个命名空间是独立的,没有任何关系的,所以一个命名空间中不能有重名,但不同的命名空间是可以重名而没有任何影响。

我们举一个计算机系统中的例子,一个文件夹(目录)中可以包含多个文件夹,每个文件夹中不能有相同的文件名,但不同文件夹中的文件可以重名。

一般有三种命名空间:

  • 内置名称(built-in names), Python 语言内置的名称,比如函数名 abs、char 和异常名称 BaseException、Exception 等等。
  • 全局名称(global names),模块中定义的名称,记录了模块的变量,包括函数、类、其它导入的模块、模块级的变量和常量。
  • 局部名称(local names),函数中定义的名称,记录了函数的变量,包括函数的参数和局部定义的变量。(类中定义的也是)

命名空间查找顺序:

假设我们要使用变量 runoob,则 Python 的查找顺序为:局部的命名空间去 -> 全局命名空间 -> 内置命名空间

如果找不到变量 runoob,它将放弃查找并引发一个 NameError 异常:

NameError: name 'runoob' is not defined。

命名空间的生命周期:

命名空间的生命周期取决于对象的作用域,如果对象执行完成,则该命名空间的生命周期就结束。

因此,我们无法从外部命名空间访问内部命名空间的对象。

实例

# var1 是全局名称
var1 = 5
def some_func(): 
  
    # var2 是局部名称
    var2 = 6
    def some_inner_func(): 
  
        # var3 是内嵌的局部名称
        var3 = 7

如下图所示,相同的对象名称可以存在于多个命名空间中。


作用域

A scope is a textual region of a Python program where a namespace is directly accessible. “Directly accessible” here means that an unqualified reference to a name attempts to find the name in the namespace.

作用域就是一个 Python 程序可以直接访问命名空间的正文区域。

在一个 python 程序中,直接访问一个变量,会从内到外依次访问所有的作用域直到找到,否则会报未定义的错误。

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。

变量的作用域决定了在哪一部分程序可以访问哪个特定的变量名称。Python的作用域一共有4种,分别是:

有四种作用域:

  • L(Local):最内层,包含局部变量,比如一个函数/方法内部。
  • E(Enclosing):包含了非局部(non-local)也非全局(non-global)的变量。比如两个嵌套函数,一个函数(或类) A 里面又包含了一个函数 B ,那么对于 B 中的名称来说 A 中的作用域就为 nonlocal。
  • G(Global):当前脚本的最外层,比如当前模块的全局变量。
  • B(Built-in): 包含了内建的变量/关键字等。,最后被搜索

规则顺序: L –> E –> G –>gt; B

在局部找不到,便会去局部外的局部找(例如闭包),再找不到就会去全局找,再者去内置中找。

g_count = 0  # 全局作用域def outer():
    o_count = 1  # 闭包函数外的函数中
    def inner():
        i_count = 2  # 局部作用域

内置作用域是通过一个名为 builtin 的标准模块来实现的,但是这个变量名自身并没有放入内置作用域内,所以必须导入这个文件才能够使用它。在Python3.0中,可以使用以下的代码来查看到底预定义了哪些变量:

>>> import builtins>>> dir(builtins)

Python 中只有模块(module),类(class)以及函数(def、lambda)才会引入新的作用域,其它的代码块(如 if/elif/else/、try/except、for/while等)是不会引入新的作用域的,也就是说这些语句内定义的变量,外部也可以访问,如下代码:

>>> if True:...  msg = 'I am from Runoob'... >>> msg'I am from Runoob'>>> 

实例中 msg 变量定义在 if 语句块中,但外部还是可以访问的。

如果将 msg 定义在函数中,则它就是局部变量,外部不能访问:

>>> def test():...     msg_inner = 'I am from Runoob'... >>> msg_innerTraceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>NameError: name 'msg_inner' is not defined>>> 

从报错的信息上看,说明了 msg_inner 未定义,无法使用,因为它是局部变量,只有在函数内可以使用。

全局变量和局部变量

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。

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。调用函数时,所有在函数内声明的变量名称都将被加入到作用域中。如下实例:

实例(Python 3.0+)

#!/usr/bin/python3 total = 0 # 这是一个全局变量 # 可写函数说明 def sum( arg1, arg2 ): #返回2个参数的和.” total = arg1 + arg2 # total在这里是局部变量. print (“函数内是局部变量 : “, total) return total #调用sum函数 sum( 10, 20 ) print (“函数外是全局变量 : “, total)

以上实例输出结果:

函数内是局部变量 :  30函数外是全局变量 :  0

global 和 nonlocal关键字

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。

以下实例修改全局变量 num:

实例(Python 3.0+)

#!/usr/bin/python3 num = 1 def fun1(): global num # 需要使用 global 关键字声明 print(num) num = 123 print(num) fun1() print(num)

以上实例输出结果:

1123123

如果要修改嵌套作用域(enclosing 作用域,外层非全局作用域)中的变量则需要 nonlocal 关键字了,如下实例:

实例(Python 3.0+)

#!/usr/bin/python3

def outer():

num = 10

def inner():

nonlocal num

# nonlocal关键字声明

num = 100

print(num)

inner()

print(num) outer()

以上实例输出结果:

100100

另外有一种特殊情况,假设下面这段代码被运行:

实例(Python 3.0+)

#!/usr/bin/python3 a = 10 def test(): a = a + 1 print(a) test()

以上程序执行,报错信息如下:

Traceback (most recent call last):
  File "test.py", line 7, in <module>
    test()
  File "test.py", line 5, in test
    a = a + 1UnboundLocalError: local variable 'a' referenced before assignment

错误信息为局部作用域引用错误,因为 test 函数中的 a 使用的是局部,未定义,无法修改。

修改 a 为全局变量,通过函数参数传递,可以正常执行输出结果为:

实例(Python 3.0+)

<!-- wp:paragraph {"backgroundColor":"very-light-gray"} -->
<p class="has-background has-very-light-gray-background-color">
#!/usr/bin/python3 .
<!-- /wp:paragraph -->

<!-- wp:paragraph -->
<p>a = 10 </p>
<!-- /wp:paragraph -->

<!-- wp:paragraph -->
def test(a): a = a + 1 
<!-- /wp:paragraph -->

<!-- wp:paragraph -->
<p>print(a) </p>
<!-- /wp:paragraph -->

<!-- wp:paragraph -->
<p>test(a)</p>
<!-- /wp:paragraph -->

执行输出结果为:

11

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