《Python编程：从入门到实践》 第 8 章 函数

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第 8 章 函数

函数是带名字的代码块，用于完成具体的工作。要执行函数定义的任务，可调用该函数。

  • 函数可反复调用；
  • 使用函数将使程序的编写、阅读、测试和修改都更容易。

8.1 定义函数

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def greet_user():
   """显示简单的问候语"""
   print("Hello!")

greet_user()

函数定义：

  • 用 def 定义函数名；
  • 函数名后必须有一对括号；
  • 最后冒号结束函数的定义。

文档字符串：

  • 描述函数的用途；
  • 用三个单引号或双引号括起；
  • 写在函数体的首行；
  • 用来生成函数的文档。

文档字符串（扩展）：

  • 引号中间可以换行；
  • 函数名.__doc__ 。

函数调用：

  • 函数名后面跟着一对括号。

8.1.1 向函数传递信息

在函数名后的括号内添加 username ，就可在函数内使用你给 username 的任何值。

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

greet_user('jesse')

8.1.2 实参和形参

形参：是函数定义中的参数变量。
实参：调用函数时传递给函数的信息。

很多人分不清楚实参、形参，见了勿惊。

8.2 传递实参

位置实参：要去实参与形参的顺序相同。
关键字实参：每个实参都由变量名和值组成。

8.2.1 位置实参

在函数调用时，按照形参的顺序，依次填入实参。

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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')
  1. 调用函数多次
  2. 位置实参的顺序很重要

8.2.2 关键字实参

  • 直接在实参中将把名称和值关联起来。
  • 无需考虑实参的顺序，因为已经清楚各值的用途。
  • 务必准确指定函数定义中的形参名。
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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(animal_type='hamster', pet_name='harry')

8.2.3 默认值

可给每个形参指定默认值。
函数调用时没有实参，则会使用这个形参的默认值。
形参定义默认值后，可在函数调用时省略相应的实参。

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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')

8.2.4 等效的函数调用

函数会有多种同等效果的调用方式，特别当有形参有默认值时：

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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() + ".")
    
# 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')

8.2.5 避免实参错误

下面代码有意的未给函数提供实参，导致产生了错误的提示。错误信息中指出了导致问题的位置，以及需要的实参个数与形参的名称。

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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()

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'

为形参提供良好的描述性名称，将能让错误信息更有帮助。

8.3 返回值

返回值：函数返回的值称为返回值。使用 return 将值返回到调用函数的代码行。

8.3.1 返回简单值

下面函数接受名和姓并返回整洁的姓名：

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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)

8.3.2 让实参变成可选的

可通过为实参设置默认值，从而让实参为可选：

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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)

8.3.3 返回字典

函数可返回任何类型的值，包括列表和字典等较复杂的数据结构。

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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)

8.3.4 结合使用函数和 while 循环

把函数放到 while 循环中，程序将不断的问候，直到输入的名后姓是 ‘q’ 为止：

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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 + "!")

8.4 列表传递

定义两个函数：

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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)

调用上面的定义的函数：

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unprinted_designs = ['iphone case', 'robot pendant', 'dodecahedron']
completed_models = []

print_models(unprinted_designs, completed_models)
show_completed_models(completed_models)

每个函数都应只负责一项具体的工作。

8.4.2 禁止函数修改列表

使用切片传入列表的副本：

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print_models(unprinted_designs[:], completed_models)

仅在必要的时候才创建副本，因为副本的创建会占用内存，在处理大列表时尤其如此。

8.5 传递任意数量的实参

当预先不知道函数需要接受多少个实参，好在Python允许函数从调用语句中收集任意数量的实参。

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

不管收到的是一个值还是三个值，这个函数都能妥善地处理：

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def make_pizza(*toppings):
    """打印顾客点的所有配料"""
    print(toppings)
    """概述要制作的比萨"""
    print("\nMaking a pizza with the following toppings:")
    for topping in toppings:
        print("- " + topping)

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

Making a pizza with the following toppings:
- pepperoni

Making a pizza with the following toppings:
- mushrooms
- green peppers
- extra cheese

8.5.1 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。基于上述函数定义，Python将收到的第一个值存储在形参 size 中，并将其他的所有值都存储在元组 toppings 中。

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

make_pizza(16, 'pepperoni')
make_pizza(12, 'mushrooms', 'green peppers', 'extra cheese')

8.5.2 使用任意数量的关键字实参

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。在这个函数中，可以像访问其他字典那样访问 user_info 中的名称—值对。

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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)

{'first_name': 'albert', 'last_name': 'einstein', 'location': 'princeton', 'field': 'physics'}

8.6 将函数存储在模块中

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 语句允许在当前运行的程序文件中使用模块中的代码。

pizza.py 

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

Python读取这个文件时，代码行import pizza让 Python 打开文件 pizza.py，并将其中的所有函数都复制到这个程序中。

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import pizza

pizza.make_pizza(16, 'pepperoni')
pizza.make_pizza(12, 'mushrooms', 'green peppers', 'extra cheese')

如果你使用这种import 语句导入了名为module_name.py 的整个模块，就可使用下面的语法来使用其中任何一个函数：

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module_name.function_name()

8.6.2 导入特定的函数

导入模块中的在指定函数：

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from module_name import function_name

通过用逗号分隔函数名，可根据需要从模块中导入任意数量的函数：

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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。由于我们在 import 语句中显式地导入了函数function_0() ，因此调用它时只需指定其名称。

8.6.3 使用 as 给函数指定别名

为函数指别名的通用语法，如下：

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from module_name import function_name as fn

示例：

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from pizza import make_pizza as mp

mp(16, 'pepperoni')

8.6.4 使用 as 给模块指定别名

给模块指定别名的通用语法，如下：

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import module_name as mn

8.6.5 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：

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from pizza import *

make_pizza(16, 'pepperoni')
make_pizza(12, 'mushrooms', 'green peppers', 'extra cheese')

慎用这种方式。会因为出现同名函数被覆盖的情况。

建议：

  • 导入整个模块，使用句点表示法；
  • 导入进需要的函数。

8.7 函数编写指南

命名：

  • 指定描述性名称；
  • 只使用小写字母和下划线。

给形参指定默认值时，等号两边不要有空格：

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def function_name(parameter_0, parameter_1='default value')

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。

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来。

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

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。
所有的 import 语句都应放在文件开头，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。

8.8 小结

学的内容：

  • 如何编写函数；
  • 如何传递实参；
  • 如何使用位置实参与关键字实参；
  • 如何接受任意数量的实参；
  • 如何编写显示输出和返回值的函数；
  • 如何把函数与列表、字典、if、while 组合使用；
  • 如何把函数储存到模块中；
  • 如何调用模块中的函数；
  • 编写函数的规范。

函数的优点：

  • 可重用；
  • 仅需修改一处；
  • 让程序易于阅读；
  • 易于调试和测试。

完整的学习笔记列表