Python 入門 Part 7

思維導圖
學習内容
- 1 函數
- - 1.1 函數的定義
  - 1.2 函數的調用
  - 1.3 函數文檔
  - 1.4 函數參數
  - 1.5 函數的傳回值
  - 1.6 變量作用域
- 2 Lambda 表達式
- - 2.1 匿名函數的定義
  - 2.2 匿名函數的應用
總結

思維導圖

Python訓練營——阿裡雲天池 Day7思維導圖學習内容總結

學習内容

1 函數

1.1 函數的定義

Python 把函數也當成對象，可以從另一個函數中傳回出來而去建構高階函數，比如：

參數是函數、傳回值是函數。

首先介紹函數的定義。

函數以 def 關鍵詞開頭，後接函數名和圓括号()。
函數執行的代碼以冒号起始，并且縮進。
return [表達式] 結束函數，選擇性地傳回一個值給調用方。不帶表達式的return相當于傳回 None 。

def functionname (parameters):

“函數_文檔字元串”

function_suite

return [expression]

1.2 函數的調用

def printme(str):
    print(str)


printme("我要調用使用者自定義函數!")  # 我要調用使用者自定義函數!
printme("再次調用同一函數")  # 再次調用同一函數
temp = printme('hello') # hello
print(temp)  # None

1.3 函數文檔

def MyFirstFunction(name):
    "函數定義過程中name是形參"
    # 因為Ta隻是一個形式，表示占據一個參數位置
    print('傳遞進來的{0}叫做實參，因為Ta是具體的參數值！'.format(name))


MyFirstFunction('老馬的程式人生')  
# 傳遞進來的老馬的程式人生叫做實參，因為Ta是具體的參數值！

print(MyFirstFunction.__doc__)  
# 函數定義過程中name是形參

help(MyFirstFunction)
# Help on function MyFirstFunction in module __main__:
# MyFirstFunction(name)
#    函數定義過程中name是形參

1.4 函數參數

Python 的函數具有非常靈活多樣的參數形态，既可以實作簡單的調用，又可以傳入非常複雜的參數。從簡到繁的參數形态如下：

位置參數 (positional argument)
預設參數 (default argument)
可變參數 (variable argument)
關鍵字參數 (keyword argument)
命名關鍵字參數 (name keyword argument)
參數組合

1. 位置參數

def functionname(arg1):

“函數_文檔字元串”

function_suite

return [expression]

arg1 - 位置參數，這些參數在調用函數 (call function) 時位置要固定。

2. 預設參數

def functionname(arg1, arg2=v):

“函數_文檔字元串”

function_suite

return [expression]

arg2 = v - 預設參數 = 預設值，調用函數時，預設參數的值如果沒有傳入，則被認為是預設值。
預設參數一定要放在位置參數後面，不然程式會報錯。

def printinfo(name, age=8):
    print('Name:{0},Age:{1}'.format(name, age))


printinfo('小馬')  # Name:小馬,Age:8
printinfo('小馬', 10)  # Name:小馬,Age:10

Python 允許函數調用時參數的順序與聲明時不一緻，因為 Python 解釋器能夠用參數名比對參數值。

def printinfo(name, age):
    print('Name:{0},Age:{1}'.format(name, age))


printinfo(age=8, name='小馬')  # Name:小馬,Age:8

3. 可變參數

顧名思義，可變參數就是傳入的參數個數是可變的，可以是 0, 1, 2 到任意個，是不定長的參數。

def functionname(arg1, arg2=v, *args):

“函數_文檔字元串”

function_suite

return [expression]

*args - 可變參數，可以是從零個到任意個，自動組裝成元組。
加了星号（*）的變量名會存放所有未命名的變量參數。

def printinfo(arg1, *args):
    print(arg1)
    for var in args:
        print(var)


printinfo(10)  # 10
printinfo(70, 60, 50)
# 70
# 60
# 50

4. 關鍵字參數

def functionname(arg1, arg2=v, *args, **kw):

“函數_文檔字元串”

function_suite

return [expression]

**kw - 關鍵字參數，可以是從零個到任意個，自動組裝成字典。

def printinfo(arg1, *args, **kwargs):
    print(arg1)
    print(args)
    print(kwargs)


printinfo(70, 60, 50)
# 70
# (60, 50)
# {}
printinfo(70, 60, 50, a=1, b=2)
# 70
# (60, 50)
# {'a': 1, 'b': 2}

「可變參數」和「關鍵字參數」的同異總結如下：

可變參數允許傳入零個到任意個參數，它們在函數調用時自動組裝為一個元組 (tuple)。
關鍵字參數允許傳入零個到任意個參數，它們在函數内部自動組裝為一個字典 (dict)。

5. 命名關鍵字參數

def functionname(arg1, arg2=v, *args, *, nkw, **kw):

“函數_文檔字元串”

function_suite

return [expression]

*, nkw - 命名關鍵字參數，使用者想要輸入的關鍵字參數，定義方式是在nkw 前面加個分隔符 * 。
如果要限制關鍵字參數的名字，就可以用「命名關鍵字參數」
使用命名關鍵字參數時，要特别注意不能缺少參數名。

def printinfo(arg1, *, nkw, **kwargs):
    print(arg1)
    print(nkw)
    print(kwargs)


printinfo(70, nkw=10, a=1, b=2)
# 70
# 10
# {'a': 1, 'b': 2}

printinfo(70, 10, a=1, b=2)
# TypeError: printinfo() takes 1 positional argument but 2 were given

沒有寫參數名 nwk ，是以 10 被當成「位置參數」，而原函數隻有 1 個位置函數，現在調用了 2 個，是以程式會報錯。

6. 參數組合

在 Python 中定義函數，可以用位置參數、預設參數、可變參數、命名關鍵字參數和關鍵字參數，這 5 種參數中的 4 個都可以一起使用，但是注意，參數定義的順序必須是：

位置參數、預設參數、可變參數和關鍵字參數。
位置參數、預設參數、命名關鍵字參數和關鍵字參數。

要注意定義可變參數和關鍵字參數的文法：

*args 是可變參數， args 接收的是一個 tuple
**kw 是關鍵字參數， kw 接收的是一個 dict

命名關鍵字參數是為了限制調用者可以傳入的參數名，同時可以提供預設值。定義命名關鍵字參數不要忘了寫分隔符

，否則定義的是位置參數。

警告：雖然可以組合多達 5 種參數，但不要同時使用太多的組合，否則函數很難懂。

1.5 函數的傳回值

def add(a, b):
    return a + b


print(add(1, 2))  # 3
print(add([1, 2, 3], [4, 5, 6]))  # [1, 2, 3, 4, 5, 6]

def back():
    return [1, '小馬的程式人生', 3.14]


print(back())  # [1, '小馬的程式人生', 3.14]

def back():
    return 1, '小馬的程式人生', 3.14


print(back())  # (1, '小馬的程式人生', 3.14)

def printme(str):
    print(str)

temp = printme('hello') # hello
print(temp) # None
print(type(temp))  # <class 'NoneType'>

1.6 變量作用域

Python 中，程式的變量并不是在哪個位置都可以通路的，通路權限決定于這個變量是在哪裡指派的。
定義在函數内部的變量擁有局部作用域，該變量稱為局部變量。
定義在函數外部的變量擁有全局作用域，該變量稱為全局變量。
局部變量隻能在其被聲明的函數内部通路，而全局變量可以在整個程式範圍内通路。

def discounts(price, rate):
    final_price = price * rate
    return final_price


old_price = float(input('請輸入原價:'))  # 98
rate = float(input('請輸入折扣率:'))  # 0.9
new_price = discounts(old_price, rate)
print('打折後價格是:%.2f' % new_price)  # 88.20

當内部作用域想修改外部作用域的變量時，就要用到 global 和 nonlocal 關鍵字了。

num = 1


def fun1():
    global num  # 需要使用 global 關鍵字聲明
    print(num)  # 1
    num = 123
    print(num)  # 123


fun1()
print(num)  # 123

内嵌函數

def outer():
    print('outer函數在這被調用')

    def inner():
        print('inner函數在這被調用')

    inner()  # 該函數隻能在outer函數内部被調用


outer()
# outer函數在這被調用
# inner函數在這被調用

閉包

是函數式程式設計的一個重要的文法結構，是一種特殊的内嵌函數。
如果在一個内部函數裡對外層非全局作用域的變量進行引用，那麼内部函數就被認為是閉包。
通過閉包可以通路外層非全局作用域的變量，這個作用域稱為 閉包作用域 。

def funX(x):
    def funY(y):
        return x * y

    return funY


i = funX(8)
print(type(i))  # <class 'function'>
print(i(5))  # 40

閉包的傳回值通常是函數。

def make_counter(init):
    counter = [init]

    def inc(): counter[0] += 1

    def dec(): counter[0] -= 1

    def get(): return counter[0]

    def reset(): counter[0] = init

    return inc, dec, get, reset


inc, dec, get, reset = make_counter(0)
inc()
inc()
inc()
print(get())  # 3
dec()
print(get())  # 2
reset()
print(get())  # 0

如果要修改閉包作用域中的變量則需要

nonlocal

關鍵字

def outer():
    num = 10

    def inner():
        nonlocal num  # nonlocal關鍵字聲明
        num = 100
        print(num)

    inner()
    print(num)


outer()

# 100
# 100

遞歸

如果一個函數在内部調用自身本身，這個函數就是遞歸函數。

【例子】

n! = 1 x 2 x 3 x ... x n

# 利用循環
n = 5
for k in range(1, 5):
    n = n * k
print(n)  # 120

# 利用遞歸
def factorial(n):
    if n == 1:
        return 1
    return n * factorial(n - 1)


print(factorial(5)) # 120

【例子】斐波那契數列

f(n)=f(n-1)+f(n-2), f(0)=0 f(1)=1

# 利用循環
i = 0
j = 1
lst = list([i, j])
for k in range(2, 11):
    k = i + j
    lst.append(k)
    i = j
    j = k
print(lst)  
# [0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55]

# 利用遞歸
def recur_fibo(n):
    if n <= 1:
        return n
    return recur_fibo(n - 1) + recur_fibo(n - 2)


lst = list()
for k in range(11):
    lst.append(recur_fibo(k))
print(lst)  
# [0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55]

【例子】設定遞歸的層數，Python預設遞歸層數為 100

import sys

sys.setrecursionlimit(1000)

2 Lambda 表達式

2.1 匿名函數的定義

在 Python 裡有兩類函數：

第一類：用 def 關鍵詞定義的正規函數
第二類：用 lambda 關鍵詞定義的匿名函數

Python 使用

lambda

關鍵詞來建立匿名函數，而非

def

關鍵詞，它沒有函數名，其文法結構如下：

lambda argument_list: expression

lambda - 定義匿名函數的關鍵詞。
argument_list - 函數參數，它們可以是位置參數、預設參數、關鍵字參數，和正規函數裡的參數類型一樣。
: - 冒号，在函數參數和表達式中間要加個冒号。
expression - 隻是一個表達式，輸入函數參數，輸出一些值。

注意：

expression 中沒有 return 語句，因為 lambda 不需要它來傳回，表達式本身結果就是傳回值。
匿名函數擁有自己的命名空間，且不能通路自己參數清單之外或全局命名空間裡的參數。

def sqr(x):
    return x ** 2


print(sqr)
# <function sqr at 0x000000BABD3A4400>

y = [sqr(x) for x in range(10)]
print(y)
# [0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]

lbd_sqr = lambda x: x ** 2
print(lbd_sqr)
# <function <lambda> at 0x000000BABB6AC1E0>

y = [lbd_sqr(x) for x in range(10)]
print(y)
# [0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]


sumary = lambda arg1, arg2: arg1 + arg2
print(sumary(10, 20))  # 30

func = lambda *args: sum(args)
print(func(1, 2, 3, 4, 5))  # 15

2.2 匿名函數的應用

函數式程式設計是指代碼中每一塊都是不可變的，都由純函數的形式組成。這裡的純函數，是指函數本身互相獨立、互不影響，對于相同的輸入，總會有相同的輸出，沒有任何副作用。

非函數式程式設計

def f(x):
    for i in range(0, len(x)):
        x[i] += 10
    return x


x = [1, 2, 3]
f(x)
print(x)
# [11, 12, 13]

函數式程式設計

def f(x):
    y = []
    for item in x:
        y.append(item + 10)
    return y


x = [1, 2, 3]
f(x)
print(x)
# [1, 2, 3]

匿名函數常常應用于函數式程式設計的高階函數 (high-order function)中，主要有兩種形式：

參數是函數 (filter, map)
傳回值是函數 (closure)

如，在

filter

和

map

函數中的應用：

filter(function, iterable) 過濾序列，過濾掉不符合條件的元素，傳回一個疊代器對象，如果要轉換為清單，可以使用 list() 來轉換。

odd = lambda x: x % 2 == 1
templist = filter(odd, [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9])
print(list(templist))  # [1, 3, 5, 7, 9]

map(function, *iterables) 根據提供的函數對指定序列做映射。

m1 = map(lambda x: x ** 2, [1, 2, 3, 4, 5])
print(list(m1))  
# [1, 4, 9, 16, 25]

m2 = map(lambda x, y: x + y, [1, 3, 5, 7, 9], [2, 4, 6, 8, 10])
print(list(m2))  
# [3, 7, 11, 15, 19]

除了 Python 這些内置函數，我們也可以自己定義高階函數。

def apply_to_list(fun, some_list):
    return fun(some_list)

lst = [1, 2, 3, 4, 5]
print(apply_to_list(sum, lst))
# 15

print(apply_to_list(len, lst))
# 5

print(apply_to_list(lambda x: sum(x) / len(x), lst))
# 3.0

總結

對需要重點了解和掌握的部分進行整理：

Python訓練營——阿裡雲天池 Day7思維導圖學習内容總結

Python訓練營——阿裡雲天池 Day7思維導圖學習内容總結

Python 入門 Part 7

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學習内容

1 函數

1.1 函數的定義

1.2 函數的調用

1.3 函數文檔

1.4 函數參數

1.5 函數的傳回值

1.6 變量作用域

2 Lambda 表達式

2.1 匿名函數的定義

2.2 匿名函數的應用

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