python 函数进阶

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

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：

     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：

           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

           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

           # 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

           # 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

            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

           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

           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

           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

           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

           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！

           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！

           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

           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

         • 定义一个函数 sum_numbers，可以接收的 任意多个整数
         • 功能要求：将传递的 所有数字累加 并且返回累加结果

           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

3. 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*

   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

   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)

   

   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

      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))

      提示：递归是一个 编程技巧，初次接触递归会感觉有些吃力！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