對于Python編程的學習還是存在一定的難度，今天就讓我們從多個角度來學習Python基礎知識，快速入門Python行列。

一、函數基礎

簡單地說，一個函數就是一組Python語句的組合，它們可以在程序中運行一次或多次運行。Python中的函數在其他語言中也叫做過程或子例程，那么這些被包裝起來的語句通過一個函數名稱來調用。

有了函數，我們可以在很大程度上減少復制及粘貼代碼的次數了（相信很多人在剛開始時都有這樣的體驗）。我們可以把相同的代碼可以提煉出來做成一個函數，在需要的地方只需要調用即可。那么，這樣就提高了代碼的復用率了，整體代碼看起來比較簡練，沒有那么臃腫了。函數在Python中是最基本的程序結構，用來最大化地讓我們的代碼進行復用；與此同時，函數可以把一個錯綜復雜的系統分割為可管理的多個部分，簡化編程、代碼復用。

接下來我們看看什么是函數，及函數該如何定義。有兩種方式可以進行函數的定義，分別是def及lambda關鍵字。

1.函數定義

先總結一下為什么要使用函數？

代碼復用最大化及最小化冗余代碼；

過程分解（拆解）。把一個復雜的任務拆解為多個小任務。

函數定義的語法為：

deffunc_name(arg1,arg2,arg3,...,argN):

statement

returnvalue

根據上面定義，可以簡單地描述為：Python中的函數是具有0個或多個參數，具有若干行語句并且具有返回值（返回值可有可無）的一個語句塊（注意縮進）。

那么我們就定義一個比較簡單的函數，該函數沒有參數，進入ipython交互式環境：

In[1]:defhello():

...:print('Leavemealone,theworld')

...:

調用（執行）該函數：

In[2]:hello()

Leavemealone,theworld

我們發現hello()函數并沒有return語句，在Python中，如果沒有顯式的執行return語句，那么函數的返回值默認為None。

我們說過，定義函數有兩種形式，另外一種形式是使用lambda來定義。使用lambda定義的函數是匿名函數，這個我們在后面的內容進行講解，這里暫且不表。

二、函數參數

定義函數的時候，我們把參數的名字和位置確定下來，函數的接口定義就完成了。對于函數的調用者來說，只需要知道如何傳遞正確的參數，以及函數將返回什么樣的值就夠了，函數內部的復雜的邏輯被封裝起來，調用者無需了解。

Python的函數定義非常簡單，但靈活度卻非常大。除了正常定義的必選參數外，還可以使用默認參數、可變參數和關鍵字參數，使得函數定義出來的接口，不但能處理復雜的參數，還可以簡化調用者的代碼。

1.默認參數

默認參數使得API簡潔，但不失靈活性。當一個參數有默認值時，調用時如果不傳遞此參數時，會使用默認值。

definc(init,step=1):

returninit+step

#調用一下這個函數

>>>inc(3)

4

>>>inc(3,2)

5

默認參數有一個坑，就是非默認參數要放到默認參數的前面（不然Python的解釋器會報語法錯誤）。允許有多個默認參數，但默認參數需要放在參數列表的最后面。

defappend(x,lst=[]):

returnlst.append(x)

此函數有問題。（函數中的形參是全局變量？lst在append函數中叫lst，但在全局作用域中，我們不知道lst具體叫什么名字。）

修改之后的函數為：

defappend(x,lst=None):

iflstisNone:

lst=[]

lst.append(x)

returnlst

通常來說，當默認參數是可變的時候，需要特別注意作用域的問題，我們需要上述的技巧（不可變的數據類型是值傳遞，可變的數據類型是引用傳遞。）。目前可變的對象為list，dict，set，bytearray。

默認參數很有用，但使用不當，也會掉坑里。默認參數有個最大的坑，演示如下：

#先定義一個函數，傳入一個list，添加一個END再返回

defadd_end(L=[]):

L.append('END')

returnL

當我們正常調用時，結果似乎不錯：

>>>add_end([1,2,3])

[1,2,3,'END']

>>>add_end(['x','y','z'])

['x','y','z','END']

當我們使用默認參數調用時，一開始結果也是對的：

>>>add_end()

['END']

但是，再次調用add_end()時，結果就不對了：

>>>add_end()

['END','END']

>>>add_end()

['END','END','END']

原因解釋如下：

Python函數在定義的時候，默認參數L的值就被計算出來了，即[]，因為默認參數L也是一個變量，它指向對象[]，每次調用該函數，如果改變了L的內容，則下次調用時，默認參數的內容就變了，不再是函數定義時的[]了。

所以，定義默認參數要牢記一點：默認參數必須指向不變對象！

要修改上面的例子，我們可以用None這個不變對象來實現：

defadd_end(L=None):

ifLisNone:

L=[]

L.append('END')

returnL

為什么要設計str、None這樣的不變對象呢？因為不變對象一旦創建，對象內部的數據就不能修改，這樣就減少了由于修改數據導致的錯誤。此外，由于對象不變，多任務環境下同時讀取對象不需要加鎖，同時讀一點問題都沒有。我們在編寫程序時，如果可以設計一個不變對象，那就盡量設計成不變對象。

2.位置參數

我們先寫一個計算x^2的函數：

defpower(x):

returnx*x

對于power(x)函數，參數x就是一個位置參數。當我們調用power函數時，必須傳入有且僅有的一個參數x：

>>>power(5)

25

>>>power(15)

225

現在，如果我們要計算x^3怎么辦呢？可以再定義一個power3函數，但是如果要計算x^4、x^5、x^n，怎么辦？我們不可能定義無限多個函數，我們可以把power(x)修改為power(x,n)，用來計算x^n，說寫就寫：

defpower(x,n):

s=1

whilen>0:

n=n-1

s=s*x

returns

3.關鍵字參數

可變參數允許我們傳入0個或任意個參數，這些可變參數在函數調用時自動組裝為一個tuple。而關鍵字參數允許你傳入0個或任意個含參數名的參數，這些關鍵字參數在函數內部自動組裝為一個dict。示例如下：

defperson(name,age,**kwargs):

print('name:',name,'age:',age,'other:',kwargs)

函數person除了必選參數name和age外，還接受關鍵字參數kwargs。在調用該函數時，可以只傳入必選參數：

>>>person('LavenLiu',25)

name:LavenLiuage:25other:{}

也可以傳入任意個數的關鍵字參數：

>>>person('LavenLiu',25)

name:LavenLiuage:25other:{}

>>>person('Taoqi',25,city='Hebei')

name:Taoqiage:25other:{'city':'Hebei'}

>>>person('James',31,gender='M',job='NBAplayer')

name:Jamesage:31other:{'gender':'M','job':'NBAplayer'}

關鍵字參數有什么用？它可以擴展函數的功能。比如，在person函數里，我們保證能接收到name和age這兩個參數，但是，如果調用者愿意提供更多的參數，我們也能收到。試想你正在做一個用戶注冊的功能，除了用戶名和年齡是必填項外，其他都是可選項，利用關鍵字參數來定義這個函數就能滿足注冊的需求。

和可變參數類似，也可以先組裝出一個dict，然后，把該dict轉換為關鍵字參數傳進去：

>>>kwargs={'city':'Hebei','job':'Test'}

>>>person('Taoqi',25,**kwargs)

name:Taoqiage:25other:{'city':'Hebei','job':'Test'}

4.位置參數和關鍵字參數

位置參數和關鍵字參數是函數調用時的概念。

當默認參數和關鍵字參數結合起來用的時候，很有用。

關鍵字參數必須寫在位置參數之后，否則會拋出語法錯誤。

defminus(x,y):

returnx-y

minus(3,5)#位置參數，位置傳參

minus(5,3)#位置參數，位置傳參

minus(x=5,y=3)#關鍵字參數，關鍵字傳參

minus(y=3,x=5)#關鍵字參數，關鍵字傳參

位置參數和關鍵字參數可以共存，但是關鍵字參數必須寫到位置參數之后。

5.可變位置參數

可變位置參數用*定義，在函數體內，可變位置參數是一個元組。

可變位置參數。

In[1]:deffn(*args):

...:print(args)

...:

In[2]:fn((1,2,3,4))

((1,2,3,4),)

In[3]:tup01=(1,2,3,4)

In[4]:fn(tup01)

((1,2,3,4),)

In[5]:fn(*tup01)

(1,2,3,4)

在python的函數中，還可以定義可變參數。可變參數就是傳入的參數個數是可變的。

In[6]:defcacl(*numbers):

...:sum=0

...:forninnumbers:

...:sum=sum+n*n

...:returnsum

...:

In[7]:nums=[1,2,3]

In[8]:cacl(*nums)#這里如果不在nums前面加*，有問題嗎？

Out[8]:14

6.可變關鍵字參數

可變關鍵字參數使用**定義，在函數體內，可變關鍵字參數是一個字典。可變關鍵字參數的key都是字符串，并且符合標識符定義規范。

deffn(**kwargs):

print(kwargs)

dict01={'name':'LavenLiu','age':29}

fn(**dict01)

#fn(dict01)

fn(name='LavenLiu',age=29)

{'name':'LavenLiu','age':29}

{'name':'LavenLiu','age':29}

可變位置參數只能以位置參數的形式調用

可變關鍵字參數只能以關鍵字參數的形式調用

可變位置參數必須在可變關鍵字參數之前

In[18]:deffn(*args,**kwargs):

...:print(args)

...:print(kwargs)

...:

In[19]:fn(1,2,3,a=1,b=2)

(1,2,3)

{'a':1,'b':2}

In[20]:deffn(*args,x,y):

...:print(args)

...:print(x,y)

...:

In[21]:fn(1,2,3,4)

TypeErrorTraceback(mostrecentcalllast)

<ipython-input-21-0ab4fbc96a17>in<module>()

---->1fn(1,2,3,4)

TypeError:fn()missing2requiredkeyword-onlyarguments:'x'and'y'

In[22]:fn(1,2,x=3,y=4)

(1,2)

34

可變參數后置

可變參數不和默認參數一起出現

7.參數組合

在Python中定義函數，可以用必選參數、默認參數、可變參數和關鍵字參數，這4種參數都可以一起使用，或者只用其中某些，但是請注意，參數定義的順序必須是：必選參數、默認參數、可變參數和關鍵字參數

比如定義一個函數，包含上述4種參數：

>>>deffunc(a,b,c=0,*args,**kwargs):

...print('a=',a,'b=',b,'c=',c,'args=',args,'kwargs=',kwargs)

在函數調用的時候，Python解釋器自動按照參數位置和參數名把對應的參數傳進去。

>>>func(1,2)

a=1b=2c=0args=()kwargs={}

>>>func(1,2,c=3)

a=1b=2c=3args=()kwargs={}

>>>func(1,2,3,'a','b')

a=1b=2c=3args=('a','b')kwargs={}

>>>func(1,2,3,'a','b',x=99)

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

>>>

最神奇的是通過一個tuple和dict，我們也可以調用該函數：

>>>args=(1,2,3,4)

>>>kwargs={'x':99}

>>>func(*args,**kwargs)

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

所以，對于任意函數，都可以通過類似func(*args,**kwargs)的形式調用它，無論它的參數是如何定義的。

8.參數解構

參數解構發生在函數調用時，可變參數發生函數定義的時候。參數解構分為兩種形式，一種是位置參數解構，另一種是關鍵字參數解構。

參數結構的兩種形式：

位置參數解構，使用一個星號。解構的對象為可迭代對象，解構的結果為位置參數。

關鍵字參數解構，使用兩個星號。解構的對象為字典，解構的結果為關鍵字參數。

位置參數解構的一個例子：

In[23]:deffn(a,b,c):

...:print(a,b,c)

...:

In[24]:lst=[1,2,3]

In[25]:fn(lst[0],lst[1],lst[2])

123

#也可以進行如下形式的調用

In[26]:fn(*lst)#這種做法就叫參數解構

123

#*號可以把線性結構解包成位置參數

lst=[1,2,3,4]

fn(*lst)#->fn(lst[0],lst[1],lst[2],lst[3])

TypeError:fn()takes3positionalargumentsbut4weregiven

#這里就報錯了，本來這個函數只能接收3個位置參數，lst有四個元素，通過參數解構之后，就變成了4個參數，所以就報錯了。

接下來看字典解構的例子：

In[27]:d={'a':1,'b':2,'c':3}

In[28]:fn(**d)

123

#**可以把字典解構成關鍵字參數

參數解構發生在函數調用時。解構的時候，線性結構的解構是位置參數，字典解構是關鍵字參數。

傳參的順序：位置參數，線性結構解構；關鍵字參數，字典解構。盡量的少的同時使用兩種解構，除非你真的知道在做什么。

In[29]:deffn(a,b,c,d):

...:print(a,b,c,d)

...:

In[30]:fn(0,*[2],c=1,**{'d':3})

0213

9.參數槽(keyword-only參數)

Python3中引入的。

deffn(a,b,c):

print(a,b,c)

fn(a=1,b=2,c=3)

如果要強制傳入的參數為關鍵字參數：

deffn(*,a,b,c):

print(a,b,c)

>>>fn(1,2,3)

Traceback(mostrecentcalllast):

File"<pyshell#17>",line1,in<module>

fn(1,2,3)

TypeError:fn()takes0positionalargumentsbut3weregiven

>>>fn(a=1,b=2,c=3)

123

#*之后的參數，必須以關鍵字參數的形式傳遞，稱之為參數槽。

參數槽通常和默認參數搭配使用。

>>>deffn(a,b,*,x,y):

print(a,b)

print(x,y)

>>>fn(1,2,3,4)

Traceback(mostrecentcalllast):

File"<pyshell#23>",line1,in<module>

fn(1,2,3,4)

TypeError:fn()takes2positionalargumentsbut4weregiven

>>>fn(1,2,x=3,y=4)

12

34

>>>fn(1,2,**{'x':3,'y':4})

12

34

deffn(a,b,*):

print(a,b)

deffn(a,b,*):

...print(a,b)

File"<stdin>",line1

SyntaxError:namedargumentsmustfollowbare*

幾個例子：

deffn01(*,x=1,y=5):

print(x)

print(y)

>>>fn01()

1

5

deffn02(x=1,*,y):

print(x)

print(y)

>>>fn02(y=3)

1

3

參數槽之坑：

*之后必須有參數

非命名參數有默認值時，命名參數可以沒有默認值

默認參數應該在每段參數的最后

使用參數槽時，不能使用可變位置參數，可變關鍵之參數必須放在命名參數之后

三、高級用法

1.遞歸函數

在函數內部，可以調用其他函數。如果一個函數在內部調用自身本身，這個函數就是遞歸函數。

deffact(n):

ifn==1:

return1

returnn*fact(n-1)

使用遞歸函數的優點是邏輯簡單清晰，缺點是過深的調用會導致棧溢出。

針對尾遞歸優化的語言可以通過尾遞歸防止棧溢出。尾遞歸事實上和循環是等價的，沒有循環語句的編程語言只能通過尾遞歸實現循環。

2.匿名函數lambda

python使用lambda來創建匿名函數。

lambda只是一個表達式，函數體比def簡單很多。

lambda的主體是一個表達式，而不是一個代碼塊。僅僅能在lambda表達式中封裝有限的邏輯進去。

lambda函數擁有自己的名字空間，且不能訪問自有參數列表之外或全局名字空間里的參數。

雖然lambda函數看起來只能寫一行，卻不等同于C或C++的內聯函數，后者的目的是調用小函數時不占用棧內存從而增加運行效率。

fib=lambdan,x=0,y=1:xifnotnelsefib(n-1,y,x+y)

print(fib(20))

3.Python函數中的多態

一個操作的意義取決于被操作對象的類型：

deftimes(x,y):

returnx*y

>>>times(2,4)

>>>8

times('Python',4)#傳遞了與上不同的數據類型'PythonPythonPythonPython'.

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