《Python编程:从入门到实践》读书笔记——第8章:函数

五迷三道 提交于 2020-01-12 03:50:38

定义函数

函数是带名字的代码块,用于完成具体的任务。
当需要在程序中执行同一项任务时,无需反复编写完成该任务的代码,而只需调用执行该任务的函数,让Python运行其中的代码。

**greeter.py**
def greet_user():
    """显示简单的问候语"""
    print('Hello!')

greet_user()

Hello!

在上例中使用关键词def定义了一个函数。函数名为greet_user,后面的括号内是填入函数为完成其任务需要填入的信息,当其不需要任何信息就能完成任务时,括号内可以为空。最后定义以冒号结尾。
在def greet_user():后面的所有缩进构成一个函数体。由三个引号括起来的是称为文档字符串的注释。
调用函数,可依次指定函数名以及用括号括起的必要信息,如greet_user()。

向函数传递信息

可以在定义函数时添加变量,该变量称为形参,即函数完成其工作所需要的一项信息。而在调用函数时传递给函数的信息为实参。

def greet_user(username):
    """显示简单的问候语"""
    print('Hello, '+username.title()+'!')

greet_user('jesse')

Hello, Jesse!

在上例中,函数定义def greet_user(username)中的username为形参,而函数调用greet_user(‘jesse’)中的’jesse’为实参。

传递实参

向函数传递实参的方式有多种,包括位置实参、关键字实参,以及列表和字典。

位置实参

要求用实参的顺序与形参的顺序相同的方式将二者关联,称为位置实参。

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

describe_pet('hamster','harry')
describe_pet('dog','willie')

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

由以上实例可知,可以根据需要调用函数任意次数。

describe_pet('harry','hamster')

I have a harry.
My harry's name is Hamster.

但是要注意确保实参的顺序正确,否则将得到和上例一样出乎意料的结果。

关键字实参

关键字实参是传递给函数的名称-值对。使用关键字实参,无需考虑函数调用中的实参顺序,同时还清楚地指出了函数调用中各个值的用途。此时,正确的指出函数定义中的形参名非常重要。

describe_pet(pet_name='harry',animal_type='hamster')

I have a hamster.
My hamster's name is Harry.

默认值

在编写函数时,可以给每一个形参指定默认值。
在调用函数时,若给定形参相关联的实参,Python将使用指定的实参;否则,将使用默认值。
使用默认值可以简化函数调用,还可清楚地指出函数的典型用法。
注意,在使用默认值时,在形参列表中必须先列出没有默认值的形参,再列出有默认值的实参。这让Python可以正确地解读位置实参。

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

describe_pet('willie')

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

避免实参错误

当传递的实参个数多余或少于函数完成其工作所需信息时,将出现实参不匹配错误。

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

describe_pet()

Traceback(most recent call last):
    File "pets.py", line 6, in <module>
        describe_pet()
TypeError:describe_pet()missing 2 required positional arguments: 
'animal_type' and 'pet_name'

返回值

有时函数会处理一些数据,并返回一个或一组值,该返回的值称为返回值。

返回简单值

**formatted_name.py**
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)

Jimi Hendrix

在上例中,使用return语句返回full_name。在调用返回值时,需要提供一个变量,用于存储返回的值。

让实参变成可选

有时需要将形参变成可选,这样就可以在必要时再选择传入额外的信息。
给形参指定一个默认值——空字符串,并将其移到形参列表末尾,就可以将该形参设定为可选。

def get_formatted_name(first_name,last_name,middle_name=''):
    """返回整洁的姓名"""
    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)

Jimi Hendrix
John Lee Hooker

在上例中,将middle_name设定为可选形参。

返回值可以是任意类型的,也包括列表和字典等较复杂的数据结构。
下面的实例返回字典。

**person.py**
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)

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

将函数与while循环结合

将get_formatted_name()与while循环结合,以更正规的方式问候用户。

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+'!')

传递列表

将列表传递给函数后,函数就能直接访问其内容。

**greet_users.py**
def greet_users(names):
    """向列表中的每一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_user(usernames)

Hello, Hannah!
Hello, Ty!
Hello, Margot!

在函数中修改列表

将列表传给函数后,函数就可对其进行修改。并且在函数中对这个列表所作的任何修改都是永久性的。

def print_models(unprinted_designs,completed_models):
    """
    模拟打印每个细节,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('\nWhen 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)

在上例中有两个函数,每个函数都只负责一项具体的工作。这是一种重要的理念。当编写函数时,如果发现它执行的任务太多,可以尝试将这些代码分到不同的函数中。因为,总是可以在一个函数中调用另一个函数,这样做也有助于将复杂的任务划分成一系列步骤。

禁止函数修改列表

为了禁止函数修改列表,可以向函数传递列表的副本而不是原件;这样函数所做的任何修改都只影响副本,而丝毫不影响原件。
要将列表的副本传递给函数,可以像下面这样做:

function_name(list_name[:])

虽然向函数传递列表的副本可以保留原始列表的内容,但除非有充分的理由需要传递副本,否则还是应该将原始列表传递给函数,因为让函数使用原始列表可避免花时间和内存创建副本,从而提高效率,在处理大型列表时尤其如此。

传递任意数量的实参

**pizza.py**
def make_pizza(*toppings):
    """打印顾客点的所有配料"""
    print(toppings)

make_pizza('pepperoni')
make_pizza('mushroom','green peppers','extra cheese')

在上例中,形参名*toppings中的星号让Python创建一个名为toppings的空元祖,并将收到的所有值都封装到这个元组中。

结合使用位置实参和任意数量实参

如果要让函数接受不同类型的实参,必须在函数定义中将接纳任意数量实参的形参放在最后。Python先匹配位置实参和关键字实参,再将余下的实参都收集到最后一个形参中。

def make_pizza(size,*toppings):
    """概述要制作的披萨"""
    print('\nMaking a '+str(size)+
        '-inch pizza with the following toppings:')
    for topping in toppings:
        print('- '+topping)

make_pizza(16,'pepperoni')
make_pizza(12,'mushroom','green pepper','extra cheese')

使用任意数量的关键字实参

有时,需要接受任意数量的实参,但是预先不知道要传递的会是什么信息。这时可以将函数编写成能够接受任意数量的键-值对。

**user_profile.py**
def build_profile(first,last,**user_info):
    """创建一个字典,其中包含我们知道的有关用户的一切"""
    profile={}
    profile['first_name']=first
    profile['last_name']=last
    for key,value in user_info.items():
        profile[key]=value
    return profile

user_profile=build_profile('albert','einstein',location='princeton',field='physics')
print(user_profile)

在上例中,形参**user_info中的两个星号让Python创建一个名为user_info的空字典,并将收到的所有名称-值对都封装到这个字典中。

将函数存储在模块中

函数的优点之一是,使用它们可将代码块与主程序分离。
进一步地,可以将函数存储在被称为模块的独立文件中,再将模块导入到主程序中。import语句允许在当前的程序文件中使用模块中的代码。
通过将函数存储在独立的文件中,可隐藏程序代码细节,将重点放在程序的高层逻辑上。这还能让你在众多不同的程序中重用函数。将函数存储在独立文件中后,可与其他程序员共享这些文件而不是整个程序。知道如何导入函数还能让你使用其他程序员编写的函数库。

导入整个模块

要让函数是可导的,首先要先创建模块。模块是扩展名为.py的文件,包含要导入到程序中的代码。
下面创建模块pizza.py:

def make_pizza(size,*toppings):
    """概述要制作的披萨"""
    print('\nMaking a '+str(size)+
        '-inch pizza with the following toppings:')
    for topping in toppings:
        print('- '+topping)

接下来在pizza.py所在目录中创建文件making_pizzas.py的文件:

**making_pizzas.py**
import pizza

pizza.make_pizza(16,'pepperoni')
pizza.make_pizza(18,'mushroom','green peppers','extra cheese')

在调用被导入的模块中的函数时,需要制定模块名pizza和函数名make_pizza(),并用句点分开它们。
总结以上的导入方法:只需编写一条import语句并在其中指定模块名,就可在程序中使用该模块中的所有函数。如果你使用这种import语句导入名为module_name.py的整个模块,就可以使用下面的语法来使用其中任何函数:

module_name.function_name()

导入特定函数

还可以使用如下语法导入特定函数:

from module_name import function_name

当导入多个函数时,可以使用逗号将函数名隔开:

from module_name import function_0,function_1,function_2

若使用这种语法,调用函数时就无需使用句点。由于在import语句中显示地导入了函数,因此在调用时只需要指定函数名。

使用as给函数指定别名

如果要导入的函数名可能与程序中现有的名称冲突,或者函数的名称太长,可指定简短而独一无二的别名——函数的另一个名称,类似于外号。
指定别名的通用语法如下:

from module_name import function_name as fn

使用as给模块指定别名

通过给模块指定别名,可以更轻松地调用模块中的函数。因为这样不仅能使代码更加简洁,还可以不再关注模块名,而是专注于描述性的函数名。

import module_name as mn

导入模块中的所有函数

使用星号(*)运算符可让Python导入模块中的所有函数:

from module_name import *

由于导入了每个函数,所以可以直接使用函数名来调用每个函数,而无需使用句点表示。然而,使用并非自己编写的大型模块时,最好不要采用这种导入方法:如果模块中有函数的名称与你项目中使用的名字相同,可能导致意想不到的结果:Python可能遇到多个名称相同的函数或变量,进而覆盖函数,而不是分别导入所有的函数。
因此,最佳的做法是要么只导入需要的函数,要么导入整个模块并使用句点表示法。

函数编写指南

在编写函数时,应注意以下几个细节:
1.给函数指定描述性名称,且只在其中使用小写字母和下划线。给模块命名时也应遵循上述约定;
2.每个函数都应包含简要地阐述其功能的注释,该注释应紧跟在函数定义后面,并采用文档字符串格式。文档良好的函数让其他程序员只需阅读文档字符串中的描述就能够使用它;只要知道函数名称、需要的实参以及返回值类型,就能够在自己的程序中使用它;
3.给形参指定默认值时,等号两边不要有空格:

def function_name(parameter_0,parameter_1='defualt value'):

对于函数调用中的关键字实参,也应遵循这种约定:

function_name(value_0,parameter_1='value')

4.如果形参很多,导致函数定义的长度超过了79字符,可在函数定义中输入左括号后按回车键,并在下一行按两次Tab键,从而将形参列表和只缩进一层的函数体区分开;

def function_name(
        parameter_0,parameter_1,parameter_2,
        parameter_3,parameter_4,parameter_5):
    function body...

5.如果程序或模块包含多个函数,可使用两个空行将相邻的函数分开,这样将更容易知道前一个函数在什么地方结束,下一个函数从什么地方开始;
6.所有的import语句都应该放在文件开头,唯一例外的情形是,在文件开头使用了注释来描述整个程序。

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