第四节:函数

  函数是组织好的,可重复使用的,用来实现单一,或相关联功能的代码段。函数能提高应用的模块性,和代码的重复利用率。

一、调用函数

  Python内置了很多有用的函数,我们可以直接调用。
  要调用一个函数,需要知道函数的名称和参数,比如求绝对值的函数abs,只有一个参数。
  调用abs函数:

In [1]:
abs(-100)
Out[1]:
100

  调用函数的时候,如果传入的参数数量不对,会报TypeError的错误,并且Python会明确地告诉你:abs()有且仅有1个参数,但给出了两个:

In [2]:
abs(1, 2)
---------------------------------------------------------------------------
TypeError                                 Traceback (most recent call last)
<ipython-input-2-6c188a838f2b> in <module>
----> 1 abs(1, 2)

TypeError: abs() takes exactly one argument (2 given)

  如果传入的参数数量是对的,但参数类型不能被函数所接受,也会报TypeError的错误,并且给出错误信息:str是错误的参数类型:

In [3]:
abs('a')
---------------------------------------------------------------------------
TypeError                                 Traceback (most recent call last)
<ipython-input-3-f2001f88707b> in <module>
----> 1 abs('a')

TypeError: bad operand type for abs(): 'str'

二、定义函数

  在Python中,定义一个函数要使用def语句,依次写出函数名、括号、括号中的参数和冒号:,然后,在缩进块中编写函数体,函数的返回值用return语句返回。
  我们以自定义一个求绝对值的abs_my函数为例:

In [20]:
def myfun(x):#函数名大小写敏感
    pass
In [18]:
def Myfun(x):#函数名大小写敏感
    return 4
In [21]:
myfun(2)
In [12]:
Myfun(2)
Out[12]:
4
In [23]:
def abs_my(x):
    if x >= 0:
        return x
    else:
        return -x

  测试并调用abs_my看看返回结果是否正确:

In [24]:
abs_my(-100)
Out[24]:
100
In [25]:
c=abs_my(-100)
print(c)
100

  请注意,函数体内部的语句在执行时,一旦执行到return时,函数就执行完毕,并将结果返回。因此,函数内部通过条件判断和循环可以实现非常复杂的逻辑。
  如果没有return语句,函数执行完毕后也会返回结果,只是结果为None。
  return None可以简写为return。

三、函数的参数

  定义函数的时候,我们把参数的名字和位置确定下来,函数的接口定义就完成了。对于函数的调用者来说,只需要知道如何传递正确的参数,以及函数将返回什么样的值就够了,函数内部的复杂逻辑被封装起来,调用者无需了解。
  Python的函数定义非常简单,但灵活度却非常大。除了正常定义的必选参数外,还可以使用默认参数、可变参数和关键字参数,使得函数定义出来的接口,不但能处理复杂的参数,还可以简化调用者的代码。

3.1 默认参数

  我们仍以具体的例子来说明如何定义函数的默认参数。先写一个计算y的平方的函数:

In [28]:
def power(y):
    return y * y

  当我们调用 power 函数时,必须传入有且仅有的一个参数 y:

In [44]:
power(5)
---------------------------------------------------------------------------
TypeError                                 Traceback (most recent call last)
<ipython-input-44-4cd340f296c6> in <module>
----> 1 power(5)

TypeError: power() missing 1 required positional argument: 't'

  现在,如果我们要计算 y3 怎么办?可以再定义一个power3函数,但是如果要计算y4、y5……怎么办?我们不可能定义无限多个函数。
  函数中再添加一个参数即可帮助我们搞定这个问题!

In [36]:
def power(y, t):
    d = 1
    n = 0
    while n<t:
        d = d * y
        n+=1
    return d
In [38]:
def power(y,t):
    d=1
    for i in range(t):
       d=d*y
    return d

  对于这个修改后的 power 函数,可以计算任意 n 次方:

In [39]:
power(5, 3)
Out[39]:
125

  但是,旧的调用代码失败了,原因是我们增加了一个参数,导致旧的代码无法正常调用:

In [45]:
power(5)
---------------------------------------------------------------------------
TypeError                                 Traceback (most recent call last)
<ipython-input-45-4cd340f296c6> in <module>
----> 1 power(5)

TypeError: power() missing 1 required positional argument: 't'

  这个时候,默认参数就排上用场了。由于我们经常计算y的平方,所以,完全可以把第二个参数 n 的默认值设定为 2:

In [59]:
def power(y, t=2):
    d = 1
    while t > 0:
        t = t - 1
        d = d * y
    return d
  File "<ipython-input-59-15a9defa9d04>", line 1
    def power(t=2,y):
             ^
SyntaxError: non-default argument follows default argument
In [48]:
power(y=5,t=3)
Out[48]:
125

  这样,当我们调用 power(5) 时,相当于调用 power(5, 2):

In [57]:
power(y=3)
Out[57]:
9
In [58]:
power(5, 2)
Out[58]:
25

  而对于 n > 2 的其他情况,就必须明确地传入 n,比如 power(5, 3)。
  从上面的例子可以看出,默认参数可以简化函数的调用。设置默认参数时,有几点要注意:

   一、必选参数在前,默认参数在后,否则Python的解释器会报错。
   二、如何设置默认参数。当函数有多个参数时,把经常改动的参数放前面,不经常改动的参数放后面。不经常改动的参数就可以作为默认参数。

  使用默认参数有什么好处?最大的好处是能降低调用函数的难度。

3.2 可变参数

  在Python函数中,还可以定义可变参数。顾名思义,可变参数就是传入的参数个数是可变的,可以是1个、2个到任意个,还可以是0个。
  我们以数学题为例子,给定一组数字a,b,c……,请计算 a+b+c+……。
  要定义出这个函数,我们必须确定输入的参数。由于参数个数不确定,我们首先想到可以把a,b,c……作为一个 list 或 tuple 传进来,这样,函数可以定义如下:

In [60]:
def sum_my(n):
    d = 0
    for n in n:
        d = d + n 
    return d

  但是调用的时候,需要先组装出一个 list 或 tuple:

In [61]:
sum_my([1, 2, 3])
Out[61]:
6
In [62]:
sum_my((1, 3, 5, 7))
Out[62]:
16

  如果利用可变参数,我们把函数的参数改为可变参数:

In [67]:
def sum_my(*n):
    d = 0
    for n in n:
        d = d + n 
    return d
In [71]:
def myfun2(*x):
    print(type(x))
    for i in x:
        print(i)
    return
In [73]:
myfun2(1,'sss',3)
<class 'tuple'>
1
sss
3
In [74]:
params=[1,2,'aaa',4.4,[5,6,7]]
myfun2(*params)
<class 'tuple'>
1
2
aaa
4.4
[5, 6, 7]

  调用函数的方式可以简化成这样:

In [68]:
sum_my(1, 2, 3)
Out[68]:
6
In [69]:
sum_my(1, 3, 5, 7)
Out[69]:
16

  定义可变参数和定义 list 或 tuple 参数相比,仅仅在参数前面加了一个 * 号。在函数内部,参数 numbers 接收到的是一个 tuple,因此,函数代码完全不变。但是,调用该函数时,可以传入任意个参数,包括 0 个参数:

In [22]:
sum_my()
Out[22]:
0

  如果已经有一个 list 或者 tuple,要调用一个可变参数怎么办? Python允许你在 list 或 tuple 前面加一个 * 号,把 list 或 tuple 的元素变成可变参数传进去,可以这样做:

In [23]:
number = [1, 2, 3]
sum_my(*number)
Out[23]:
6

  这种写法相当有用,而且很常见。

3.3 关键字参数

  可变参数允许你传入 0 个或任意个参数,这些可变参数在函数调用时自动组装为一个 tuple。而关键字参数允许你传入 0 个或任意个含参数名的参数,这些关键字参数在函数内部自动组装为一个 dict。请看示例:

In [82]:
def myfun3(**d):
    print(type(d))
    for i in d:
        print(i,d[i])
In [83]:
myfun3(a=1,b=2,c='ccc')
<class 'dict'>
a 1
b 2
c ccc
In [85]:
params={'a':1,'b':2,'c':'ccc'}
myfun3(**params)
<class 'dict'>
a 1
b 2
c ccc
In [78]:
def myclass(name, number, **other):
    print(type(other))
    print('name:', name, 'number:', number, 'other:', other)

  函数myclass除了必选参数 name 和 number 外,还接受关键字参数 other。在调用该函数时,可以只传入必选参数:

In [86]:
myclass('Lili',4001)
<class 'dict'>
name: Lili number: 4001 other: {}

  也可以传入任意个数的关键字参数:

In [89]:
myclass('yunyun', 4012, gender='girl', age='23')
<class 'dict'>
name: yunyun number: 4012 other: {'gender': 'girl', 'age': '23'}

  关键字参数有什么用?它可以扩展函数的功能。比如,在myclass函数里,我们保证能接收到name和age这两个参数,但是,如果调用者愿意提供更多的参数,我们也能收到。试想你正在做一个用户注册的功能,除了用户名和年龄是必填项外,其他都是可选项,利用关键字参数来定义这个函数就能满足注册的需求。

3.4 混合参数

  在Python中定义函数,可以用必选参数、默认参数、可变参数和关键字参数,这4种参数都可以一起使用,或者只用其中某些,但是请注意,参数定义的顺序必须是:必选参数、默认参数、可变参数和关键字参数。
  比如定义一个函数,包含上述4种参数:

In [92]:
def number(a, b=0, *c, **d):
    print('a =', a, 'b =', b, 'c =', c, 'd =', d)

  同学们在记忆时,可尝试对应四个选项,采用巧记的方式:a是a,b为0,c前一颗星,d前两颗星,a必须定义,b默认为0,c可多定义,d为小字典,可额外补充。
  在函数调用的时候,Python解释器自动按照参数位置和参数名把对应的参数传进去。

In [93]:
number(1,2,3,3,d=4)
a = 1 b = 2 c = (3, 3) d = {'d': 4}

3.5 函数举例

In [95]:
#1+.....+100
numsum=0
for i in range(1,1001):
    numsum+=i
print(numsum)
500500
In [107]:
#  f(x)=1+2+3+...+x
def f(x):
    y=0
    for i in range(1,x+1):
        y+=i
    return y
In [105]:
f(100)
Out[105]:
5050
In [106]:
f(1000)
Out[106]:
500500
In [1]:
# 递归方法
#  f2(x)=1+2+3+...+x
def f2(x):
    if x==1:
        y=1
        return y
    else:
        y=f2(x-1)+x
    return y
In [36]:
f2(100)
Out[36]:
5050
In [108]:
# 递归方法2
def f3(x):
    if x==1:
        return 1
    else:
        return f3(x-1)+x
In [39]:
f3(100)
Out[39]:
5050

题目:利用递归方法求5!。

程序分析:递归公式:f(n)=f(n-1)*n

In [ ]:
 

题目:求N以内的质数

#大循环2..N
    #大循环当前数A
    #小循环2..A-1
        #判断质数
    #如果A是质数
        #加到结果列表里
#返回结果列表
In [2]:
def GetPrime(N):
    Prime=[]
    for A in range(2,N+1):#2...N所有数遍历
        IsPrime=True
        for B in range(2,A):#2...A-1
            if A%B==0:#不是质数
                IsPrime=False
                break
        if IsPrime:
            Prime.append(A)
    return Prime

#利用for else
def GetPrime(N):
    Prime=[]
    for A in range(2,N+1):#2...N所有数遍历
        for B in range(2,A):#2...A-1
            if A%B==0:#不是质数
                break
        else:
            Prime.append(A)
    return Prime
In [114]:
GetPrime(100)
Out[114]:
[2,
 3,
 5,
 7,
 11,
 13,
 17,
 19,
 23,
 29,
 31,
 37,
 41,
 43,
 47,
 53,
 59,
 61,
 67,
 71,
 73,
 79,
 83,
 89,
 97]
In [111]:
sum(GetPrime(100))
Out[111]:
1060

题目:求A和B的最大公约数

In [3]:
def gcd(A,B):
    a=PrimeFactors(A)#求A的质因数列表
    b=PrimeFactors(B)#求B的质因数列表
    g=1#最大公约数
    for i in a:#遍历a中的所有质因数,求a和b的交集
        if i in b:#看i在b中有没有
            g=g*i#如果有,则在交集中,乘到最大公约数中
            b.remove(i)#防止b中的质因数重复使用,找到后删除
    return g#返回最大公约数
In [135]:
gcd(84,30)
Out[135]:
6

A分解质因数

In [4]:
def PrimeFactors(A):
    Prime=GetPrime(A)#A以内的质数 
    p=0
    B=Prime[p]#B是第p个质数
    C=[]#质因数列表
    while True:
        if A%B == 0:
            C.append(B)#质因数记下来
            if A==B:
                break #最后一个被除数等于除数,跳出循环
            A=A//B#下一轮用A整除B的商做被除数
        else:
            p+=1
            B=Prime[p]#取下一个质数
    return C
In [120]:
PrimeFactors(84)
Out[120]:
[2, 2, 3, 7]
In [129]:
A=84
B=60
a=PrimeFactors(A)
b=PrimeFactors(B)
print(a)
print(b)
[2, 2, 3, 7]
[2, 2, 3, 5]
In [123]:
a[0] in b
Out[123]:
True
In [130]:
for i in a:
    if i in b:
        print(i)
        b.remove(i)
2
2
3