Python函数进阶

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函数进阶

目标

  • 函数参数和返回值的作用
  • 函数的返回值 进阶
  • 函数的参数 进阶
  • 递归函数

01. 函数参数和返回值的作用

函数根据 有没有参数 以及 有没有返回值，可以 相互组合，一共有 4 种 组合形式

  1. 无参数，无返回值
  2. 无参数，有返回值
  3. 有参数，无返回值
  4. 有参数，有返回值

001_函数参数和返回值

定义函数时，是否接收参数，或者是否返回结果，是根据 实际的功能需求 来决定的！

  1. 如果函数 内部处理的数据不确定，就可以将外界的数据以参数传递到函数内部
  2. 如果希望一个函数 执行完成后，向外界汇报执行结果，就可以增加函数的返回值

1.1 无参数，无返回值

此类函数，不接收参数，也没有返回值，应用场景如下：

  1. 只是单纯地做一件事情，例如 显示菜单
  2. 在函数内部 针对全局变量进行操作，例如：新建名片，最终结果 记录在全局变量 中

注意：

  • 如果全局变量的数据类型是一个 可变类型，在函数内部可以使用 方法 修改全局变量的内容 —— 变量的引用不会改变
  • 在函数内部，使用赋值语句 才会 修改变量的引用

1.2 无参数，有返回值

此类函数，不接收参数，但是有返回值，应用场景如下：

  • 采集数据，例如 温度计，返回结果就是当前的温度，而不需要传递任何的参数

1.3 有参数，无返回值

此类函数，接收参数，没有返回值，应用场景如下：

  • 函数内部的代码保持不变，针对 不同的参数 处理 不同的数据
  • 例如 名片管理系统 针对 找到的名片 做 修改、删除 操作

1.4 有参数，有返回值

此类函数，接收参数，同时有返回值，应用场景如下：

  • 函数内部的代码保持不变，针对 不同的参数 处理 不同的数据，并且 返回期望的处理结果
  • 例如 名片管理系统 使用 字典默认值 和 提示信息 提示用户输入内容
    • 如果输入，返回输入内容
    • 如果没有输入，返回字典默认值

02. 函数的返回值 进阶

  • 在程序开发中，有时候，会希望 一个函数执行结束后，告诉调用者一个结果，以便调用者针对具体的结果做后续的处理
  • 返回值 是函数 完成工作后，最后 给调用者的 一个结果
  • 在函数中使用 return 关键字可以返回结果
  • 调用函数一方，可以 使用变量 来 接收 函数的返回结果

问题：一个函数执行后能否返回多个结果？

示例 —— 温度和湿度测量

  • 假设要开发一个函数能够同时返回当前的温度和湿度
  • 先完成返回温度的功能如下：
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def measure():
    """返回当前的温度"""
    
    print("开始测量...")
    temp = 39
    print("测量结束...")
    
    return temp

result = measure()
print(result)
  • 在利用 元组 在返回温度的同时，也能够返回 湿度
  • 改造如下：
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def measure():
    """返回当前的温度"""

    print("开始测量...")
    temp = 39
    wetness = 10
    print("测量结束...")

    return (temp, wetness)

提示：如果一个函数返回的是元组，括号可以省略

技巧

  • 在 Python 中，可以 将一个元组 使用 赋值语句 同时赋值给 多个变量
  • 注意：变量的数量需要和元组中的元素数量保持一致
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result = temp, wetness = measure()

面试题 —— 交换两个数字

题目要求

  1. 有两个整数变量 a = 6, b = 100
  2. 不使用其他变量，交换两个变量的值

解法 1 —— 使用其他变量

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# 解法 1 - 使用临时变量
c = b
b = a
a = c

解法 2 —— 不使用临时变量

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# 解法 2 - 不使用临时变量
a = a + b
b = a - b
a = a - b

解法 3 —— Python 专有，利用元组

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a, b = b, a

03. 函数的参数 进阶

3.1. 不可变和可变的参数

问题 1：在函数内部，针对参数使用 赋值语句，会不会影响调用函数时传递的 实参变量？ —— 不会！

  • 无论传递的参数是 可变 还是 不可变
    • 只要 针对参数 使用 赋值语句，会在 函数内部 修改 局部变量的引用，不会影响到 外部变量的引用
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def demo(num, num_list):

    print("函数内部")

    # 赋值语句
    num = 200
    num_list = [1, 2, 3]

    print(num)
    print(num_list)

    print("函数代码完成")


gl_num = 99
gl_list = [4, 5, 6]
demo(gl_num, gl_list)
print(gl_num)
print(gl_list)

问题 2：如果传递的参数是 可变类型，在函数内部，使用 方法 修改了数据的内容，同样会影响到外部的数据

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def mutable(num_list):

    # num_list = [1, 2, 3]
    num_list.extend([1, 2, 3])
    
    print(num_list)

gl_list = [6, 7, 8]
mutable(gl_list)
print(gl_list)

面试题 —— +=

  • 在 python 中，列表变量调用 += 本质上是在执行列表变量的 extend 方法，不会修改变量的引用
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def demo(num, num_list):

    print("函数内部代码")

    # num = num + num
    num += num
    # num_list.extend(num_list) 由于是调用方法，所以不会修改变量的引用
    # 函数执行结束后，外部数据同样会发生变化
    num_list += num_list

    print(num)
    print(num_list)
    print("函数代码完成")


gl_num = 9
gl_list = [1, 2, 3]
demo(gl_num, gl_list)
print(gl_num)
print(gl_list)

3.2 缺省参数

  • 定义函数时，可以给 某个参数 指定一个默认值，具有默认值的参数就叫做 缺省参数
  • 调用函数时，如果没有传入 缺省参数 的值，则在函数内部使用定义函数时指定的 参数默认值
  • 函数的缺省参数，将常见的值设置为参数的缺省值，从而 简化函数的调用
  • 例如：对列表排序的方法
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gl_num_list = [6, 3, 9]

# 默认就是升序排序，因为这种应用需求更多
gl_num_list.sort()
print(gl_num_list)

# 只有当需要降序排序时，才需要传递 `reverse` 参数
gl_num_list.sort(reverse=True)
print(gl_num_list)

指定函数的缺省参数

  • 在参数后使用赋值语句，可以指定参数的缺省值
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def print_info(name, gender=True):

    gender_text = "男生"
    if not gender:
        gender_text = "女生"

    print("%s 是 %s" % (name, gender_text))

提示

  1. 缺省参数，需要使用 最常见的值 作为默认值！
  2. 如果一个参数的值 不能确定，则不应该设置默认值，具体的数值在调用函数时，由外界传递！

缺省参数的注意事项

1) 缺省参数的定义位置
  • 必须保证 带有默认值的缺省参数 在参数列表末尾
  • 所以，以下定义是错误的！
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def print_info(name, gender=True, title):
2) 调用带有多个缺省参数的函数
  • 在 调用函数时，如果有 多个缺省参数，需要指定参数名，这样解释器才能够知道参数的对应关系！
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def print_info(name, title="", gender=True):
    """

    :param title: 职位
    :param name: 班上同学的姓名
    :param gender: True 男生 False 女生
    """

    gender_text = "男生"

    if not gender:
        gender_text = "女生"

    print("%s%s 是 %s" % (title, name, gender_text))


# 提示：在指定缺省参数的默认值时，应该使用最常见的值作为默认值！
print_info("小明")
print_info("老王", title="班长")
print_info("小美", gender=False)

3.3 多值参数（知道）

定义支持多值参数的函数

  • 有时可能需要 一个函数 能够处理的参数 个数 是不确定的，这个时候，就可以使用 多值参数
  • python 中有 两种 多值参数：
    • 参数名前增加 一个 * 可以接收 元组
    • 参数名前增加 两个 * 可以接收 字典

  • 一般在给多值参数命名时，习惯使用以下两个名字

    • *args —— 存放 元组 参数，前面有一个 *
    • **kwargs —— 存放 字典 参数，前面有两个 *

  • args 是 arguments 的缩写，有变量的含义

  • kw 是 keyword 的缩写，kwargs 可以记忆 键值对参数
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def demo(num, *args, **kwargs):

    print(num)
    print(args)
    print(kwargs)


demo(1, 2, 3, 4, 5, name="小明", age=18, gender=True)

提示：多值参数 的应用会经常出现在网络上一些大牛开发的框架中，知道多值参数，有利于我们能够读懂大牛的代码

多值参数案例 —— 计算任意多个数字的和

需求

  1. 定义一个函数 sum_numbers，可以接收的 任意多个整数
  2. 功能要求：将传递的 所有数字累加 并且返回累加结果
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def sum_numbers(*args):

    num = 0
    # 遍历 args 元组顺序求和
    for n in args:
        num += n

    return num

print(sum_numbers(1, 2, 3))

元组和字典的拆包（知道）

  • 在调用带有多值参数的函数时，如果希望：
    • 将一个 元组变量，直接传递给 args
    • 将一个 字典变量，直接传递给 kwargs
  • 就可以使用 拆包，简化参数的传递，拆包 的方式是：
    • 在 元组变量前，增加 一个 *
    • 在 字典变量前，增加 两个 *
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def demo(*args, **kwargs):

    print(args)
    print(kwargs)


# 需要将一个元组变量/字典变量传递给函数对应的参数
gl_nums = (1, 2, 3)
gl_xiaoming = {"name": "小明", "age": 18}

# 会把 num_tuple 和 xiaoming 作为元组传递个 args
# demo(gl_nums, gl_xiaoming)
demo(*gl_nums, **gl_xiaoming)

04. 函数的递归

函数调用自身的 编程技巧 称为递归

4.1 递归函数的特点

特点

  • 一个函数 内部 调用自己
    • 函数内部可以调用其他函数，当然在函数内部也可以调用自己

代码特点

  1. 函数内部的 代码 是相同的，只是针对 参数 不同，处理的结果不同
  2. 当 参数满足一个条件 时，函数不再执行
    • 这个非常重要，通常被称为递归的出口，否则 会出现死循环！

示例代码

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def sum_numbers(num):

    print(num)
    
    # 递归的出口很重要，否则会出现死循环
    if num == 1:
        return

    sum_numbers(num - 1)
    
sum_numbers(3)

002_递归调用示意图I

4.2 递归案例 —— 计算数字累加

需求

  1. 定义一个函数 sum_numbers
  2. 能够接收一个 num 的整数参数
  3. 计算 1 + 2 + … num 的结果
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def sum_numbers(num):

    if num == 1:
        return 1
    
    # 假设 sum_numbers 能够完成 num - 1 的累加
    temp = sum_numbers(num - 1)

    # 函数内部的核心算法就是 两个数字的相加
    return num + temp

print(sum_numbers(2))

002_递归调用示意图

递归在处理 不确定的循环条件时，格外的有用，例如：遍历整个文件目录的结构

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