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本文将将主要介绍如下内容

函数介绍

1.1 函数的定义

所谓的函数，其实就是具有特定功能的一段代码块，都可以独立的运行 。

函数有5部分组成，分别是定义函数的关键字，函数的名字，圆括号(存放函数的参数)，函数功能的实现，函数的返回语句。

• 函数的关键字，定义函数要使用关键字def开头，后面跟着函数的名字 。两者中间相隔一个空格。
• 函数的名字，每个函数都要有一个名字即函数标识符，函数名字是由开发人员起的，起的名字最好有一定业务语义，比如此功能是一个加法的操作，那么就可以起add.
• 圆括号，圆括号内可以定义参数，参数可以是一个，也可以是多个，也可以没有参数 。圆括号后必须要有个冒号并且加缩进，
• 函数功能实现代码，冒号+缩进的后面就可以编写函数的功能代码块了，但这部分一般都是放在函数的下一行 。
• 函数的返回语句，函数使用return代表函数已经结束，不带表达式return代表返回None 。

函数的语法格式：

def 函数名(参数列表):
    函数体
    return 

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示例：

欢迎大家来到IT世界,在知识的湖畔探索吧!#不带参数的函数
def hello_world():
    print("hello world")

#带一个参数
def show(msg)
    print(msg)

欢迎大家来到IT世界,在知识的湖畔探索吧!#带多个参数
def add(x,y):
    z = x + y
    return z

1.2函数的调用

调用函数，其实就是使用函数。调用函数时直接使用函数名即可。

调用语法：

函数名(参数列表)

调用以上定义的函数

#1.调用hello_world函数
hello_world()
#2.调用show函数
show("我是一个函数")      #输出:我是一个函数
#3.调用add函数
print(add(3,4))         #输出:7

1.3函数的返回

函数的返回用于退出该函数，函数返回使用return进行表示，return后面可以根具体值，也可以不跟。如果不跟任何值代表返回None。

一般return后的值有以下几种情况：

• return None，如果是None，可以忽略不写 。
• return value，value可以是代码块中计算出来的值，也可以是一个表达式 。
• return val1,…,valn。return也可以返回多个值，注意：返回多个值时接收需用对应的多个变量。

示例

def show(msg):
    print(msg)
    return None             #这样代码可以忽略。

def add(x,y):
    z = x +y
    return z                #返回某个值

def add(x,y):
    return x + y            #直接返回参与运算后的结果

def calc(x,y):
    add = x+y
    sub = x-y
    return add,sub          #返回了两个值

1.4 小结

最后，我们将上面讲的内容通过一张思维导图来总结，具体如下

函数的参数

在调用函数时，经常会用到形式参数(简称“形参”)和实际参数(简称“实参”),二者的主要区别是：

• 形式参数，是在括号内的参数就叫形式参数，例如上面add函数：

def add(x,y):           #这里的x,y就是形式参数
    z = x + y
    return z

• 实际参数，调用函数时，实际传入到函数内的值 。

print(add(3,4))         #调用add函数时，实际传入的3和4就是实际参数 。

需要注意的是，一个函数实际上可以接受任何类型的值，比如字符串，整数，浮点数，列表，元组，字典等。

当函数的形式参数中要传递实际的值时，也会分两种情况，不可变对象值(值传递)传递和可变对象值传递(引用传递)。

函数中的不可变对象值传递，示例：

x = 10
def sum(a):
    a += 2
    return a

print("调用函数后返回的值:",sum(x))
print("x的值:",x)

运行后可以看出，无论函数中如何作用x的值，实际的x值是不会发生变化的 ，传入sum函数里的值其实就是x=10的一份副本 。

函数中的可变对象传递，示例

my_lst = ['java', 'c++', 'python','go']
def update_lst(lst):
    lst.insert(1,'ruby')
    return lst

print("调用函数后返回的值:",update_lst(my_lst))
print("my_lst的值:",my_lst)

运行结果：

以上结果可以看出，通过函数作用于my_list列表后，列表内的值也发生改变了，他们两同时指向了一个列表 。

最后，用个形象的例子总结一下，不可变对象就像是一个pdf文件，文件内容本身不能改变，但是可以拷贝，所以在函数中使用不可变对象都是使用的是拷贝后的副本。而可变对象就像是execl。execl中的内容是可变化的 。但是操作的都是源文件，函数中操作的可变对象也是对源文件里的内容进行操作 。

从参数的类型划分，可以将参数划分为：位置参数，默认参数，关键字参数，可变参数。

2.1 位置参数：

所谓的位置参数，主要是指输入函数内的参数数量和位置要和定义的形参中的一致。传多或传少都会报错。

#实例：
def add(x,y):           #定义了两个形参，调用该方法时必须传入两个参数值，传多或传少都会报错
    z = x + y
    return z

#输出
print(1,2)      #位置参数传入正确
print('hello','world')  #位置参数传入正确
print(3)        #不正确，报TypeError异常
print(1,2,3)    #不正确，报TypeError异常

2.2 默认参数

如果函数的某个参数经常会使用到一个值，那我们就可以给这个参数设置一个默认值 ，当调用该函数时，该参数若不传入值，就会使用到默认值。设置的默认参数需放在关键字参数后 。

示例：

#默认参数实例
def show_lgg(msg,lgg='python'):
    info = ("{}{}".format(msg,lgg))
    return info

print(show_lgg("使用默认的开发语言："))
print(show_lgg("使用默认的开发语言：",'java'))

#输出
使用默认的开发语言：python
使用默认的开发语言：java

从以上结果可以看出，函数show_lgg中的lgg设置了默认值python，当该参数没有传值时，使用的是默认的值。若该参数传入值后，使用的就是传入的值 。

那这个默认参数的用处就是，当函数的参数值频繁的使用某一个值或者优先被使用该值时，都可以将其设置为默认值 。比如我们经常使用的浏览器，那么多的浏览器中，我们最常用的Chrome，那么就可以将Chrome设置为默认值。不传入该参数时默认就会使用Chrome 。

使用默认参数时要注意，位置参数需放在默认参数前面，否则python会报错。使用它可以简化我们的调用，增加灵活度。

2.3 关键字参数

关键字参数是指传递给参数要以key=value形式，key代表函数中的形参名称，value就是传递给函数的实际的值。

使用关键字参数后，参数的位置就可以进行调换了 。

#关键字参数实例
def student_lesson(grade,subject):
    z = "{}年级上{}课".format(grade,subject)
    return z

print(student_lesson(3,'英语'))           #位置参数
print(student_lesson(grade=4,subject='数学'))     #关键字参数
print(student_lesson(subject='语文',grade=5))     #关键字参数可以调换位置
print(student_lesson(6,subject='体育'))           #关键字参数和位置参数混合使用。

#输出
3年级上英语课
4年级上数学课
5年级上语文课
6年级上体育课

以上方式都可以正常正常调用，但是需要注意的是，当关键字参数和位置参数混合使用时，位置参数必须在前，关键字参数在后，否则会报错。

2.4 可变参数

这里的可变化参数指的参数的数量可以发生变化，比如我可以传递3个参数，也可以传递6个，甚至更多 。可变化参数有两种类型，分别是用来接收元组或列表形式的可变参数；另外一种是用来接收字典形式的可变参数 。

#列表形式的语法格式：
def fun_name(a,b,*args):    
    pass
​
#代码实例
def show_info(*args):
    print(args)

show_info()                                 #可变参数也可以不传入任何参数
show_info("python")                         #传入一个参数
show_info("python",'java')                  #传入多个参数
show_info(*['python','java'])               #传入列表，注意，列表前需要加*
show_info(*('python','java'))               #传入元组，元组前也需要加*

#输出：
()
('python',)
('python', 'java')
('python', 'java')
('python', 'java')

在可变参数的参数名前需加*代，这样就代表该参数为可变参数了。同时也传入的时候可以是一个值，多个值，列表或元组 。

还有一种可变参数就是接收字典中的元素 。在函数中是以双星**表示。此函数同样能接收多个位置参数，但是传入的形式需要以关键字形式传递 。

#字典形式的可变参数语法格式
def fun_name(a,b,**kw): 
    pass
    
#代码实例
def show_info(**kwargs):
    print(kwargs)

show_info()                                 #可变参数也可以不传入任何参数
show_info(key1="python")                            #传入一个参数
show_info(key1="python",key2='java')                    #传入多个参数
show_info(**{'key1':'python','key2':'java'})                #传入列表，注意，列表前需要加*

#输出：
{}
{'key1': 'python'}
{'key1': 'python', 'key2': 'java'}
{'key1': 'python', 'key2': 'java'}

也可以将可变参数列表和字典形式结合起来使用 。

def fun_name(*args,**kwargs):       #此函数可以接收任何长度，任何位置，任何关键字的参数 。
    pass

针对以上四种参数，进行总体说明：

• 位置参数，参数的顺序和个数固定，调用函数时也必须按照该顺序和个数进行传递 。但如果参数个数固定了，就不容易扩展了 。所以，可以使用可变参数传入不同数量的参数 。
• 关键字参数，使用形参名称=输入的值来进行表示，如果使用关键字参数，就可以调换参数的位置 ，可变参数的字典形式其实就是关键字参数的扩展，可以支持不同长度的关键字参数。
• 默认参数，是针对位置参数的，相当于给某一个或几个位置参数设置默认值。
• 可变化参数，可以扩展位置参数的数量，支持列表形式和字典形式的位置参数 。

2.5 小结

最后，我们将上面讲的内容通过一张思维导图来总结，具体如下

高级函数

3.1 匿名函数

使用关键字lambda的表达式，又称为匿名函数。若函数可以用一行进行实现的话，那么该函数就可以使用匿名函数来代替。

#格式：
    lambda x,y,...,n:表达式
#说明：x,y,...,n.相当于普通函数的位置函数，可以是一个，也可以是多个 。
#实例：求两个数的和
    #实现1：普通实现
    def add(a,b):
        return a + b
    
    z1 = add(3,4)
    print(z1)           #输出：7
    
    #实现2：通过匿名函数
    z2 = lambda x,y:x+y
    print(z2)           #<function <lambda> at 0x0326C618>
    print(z2(4,5))      #输出：9

匿名函数除了可以赋值给变量外，还可以通过函数的参数来传递参数。

#实现：将函数的参数a,b传递给匿名函数
def add(a,b):
    z = lambda :a+b
    return z

3.2 高阶函数-map,reduce,filter,sorted

map函数

map()是python的内置函数。map()函数接收两个或多个参数，第一个参数接收的是函数，后面的参数是序列。

#语法：
    map(函数,序列)
        
#实例：将列表中的每一对元素相加
lst = [(1,2),(3,4),(4,5)]
total = map(sum,lst)
print(list(total))

#输出：
[3, 7, 9]

#说明：
    以上代码相当于把(1,2),(3,4),(4,5)这三组中的每两个元素传递给sum，然后由sum来进行运算 。

map后面的序列也可以是多个

#语法：
    map(函数,序列1,序列2,...)
    
#实例
num = map(lambda x,y:x+y,[1,2,3,4,5],[6,7,8,9,10])
print(list(num))

#输出：
[7, 9, 11, 13, 15]

#说明：
    map的第二个，第三个参数都是列表，结果就是将这两个列表每一个位置的数进行相加

reduce函数

接收两个参数，第一个是函数，第二个是序列 。reduce()函数会把序列中的每一个元素累积进行计算，如何计算由前面的函数来定。

#语法：
    reduce(函数,序列)
    
#实例：把列表中的数进行相加
from functools import reduce

def add(x,y):
    return x + y

sum = reduce(add,[1,2,3,4,5])
print(sum)

#输出：15

#说明：相当于是把整个列表的数进行了一次循环的相加操作

filter函数

也是接收两个参数，第一个是函数，第二个是序列，filter()函数会把传入的函数依次作用于每个元素，然后根据返回值是True还是False决定保留还是丢弃该元素。

#语法：
    filter(函数,序列)
    
#实例：查询字典中成绩分大于350分的元素

dt = {'grade_one': 237, 'grade_two': 532, 'grade_three': 356}
dt1 = dict(filter(lambda x:x[1] > 350,dt.items()))
print("查询年级分数大于350分的班级：{}".format(dt1))

#输出：
查询年级分数大于350分的班级：{'grade_two': 532, 'grade_three': 356}

sorted函数

sorted函数对所有可迭代的对象进行排序

#语法
    sorted(iterable, cmp=None, key=None, reverse=False)     ==等价于下面的
    sorted(可迭代对象,比较函数,用来比较的元素，排序规则)
    
#实例：
    study = [('ruby', '3本', 150), ('python', '21本', 122), ('java', '18本', 210)]
    print("按第三个元素(价格)排序：{}".format(sorted(study, key=lambda s: s[2])))
    print("按第二个元素(书籍)降序排序：{}".format(sorted(study, key=lambda s:s[2],reverse=True)))
    
#输出：
    按第三个元素(价格)排序：[('python', '21本', 122), ('ruby', '3本', 150), ('java', '18本', 210)]
    按第二个元素(书籍)降序排序：[('java', '18本', 210), ('ruby', '3本', 150), ('python', '21本', 122)]
     

3.3 偏函数

偏函数其实就是functools包中的partial函数。

在前面我们讲到函数的默认值可以减少传递参数的数量，但是一旦定义了函数的默认值，如果修改的话，就得修改这个函数，很多情况我们底层的一些函数都是不建议修改的，这个时候可以使用偏函数来设置默认值，而且不同的类型可以设置不同的默认值 。

#简化版计算器
def calc(x,y,op='+'):
    if op == '+':
        return x + y
    if op == '-':
        return x - y
    if op == '*':
        return x * y
    if op == "/":
        return x / y
    return x + y

#需求：这时我们又需要进行大量的乘法操作，怎么办呢？ 如下面的操作
calc(2,3,"*")
calc(2,4,"*")
calc(2,5,"*")
...
calc(2,n,"*")

#注意：这个时候不建议修改原函数，因为原函数也是综合考虑使用+最多的。不能这时用*就修改原函数为* 。
#问题：每次传入的第三个值都是一个值，比较麻烦。能否把它作为默认参数传进来，
#解决方案：使用偏函数
from functools import partial

mult=partial(calc,op='*')       #把乘法固定
print(mult(2,4))    #输出：8
print(mult(6,4))    #输出:24

#说明，使用偏函数后，参数op的默认值已经给定，所以后面不需要再传递该参数 。

3.4 递归

递归就是函数内部又调用了自己的函数就被称为递归 。

#语法格式
def funA(
    ...
    funA()
    ...
)

#实例1：求：1！+2！+3！+4！+5！+...+n!

def factorial(n):
    ''' n表示阶乘数的最大值 '''
    if n==1:
        return n # 阶乘为1的时候，结果为1,返回结果并退出
    n = n*factorial(n-1) # n! = n*(n-1)!
    return n  

res = factorial(5) 
print(res) 

#输出：120
#===============================

#实例2： 1，1，2，3，5，8，13，21，34，55，试判断数列第23个数是哪个？
def fab(n):
    ''' n为斐波那契数列 '''
    if n <= 2:
        ''' 数列前两个数都是1 '''
        val = 1
        return val 
    val = fab(n-1)+fab(n-2) # 由数据的规律可知，第三个数的结果都是前两个数之和，所以进行递归叠加
    return val
print(fab(23))

#输出：28657

3.5 闭包和装饰器

闭包

闭包又称为闭合函数。简单来说，闭包的概念就是在函数内再定义一个函数，这个内部函数使用了外部函数的临时变量，且外部函数的返回值是内部函数的引用时，我们称之为闭包。

语法：
    def outer_func():       #外部函数
        temp = null         #外部函数的临时变量
        def inner_func():
            函数体
        return inner_func       #将内部函数作为返回值返回
    
#实例
import operator

def operating(op):      #外部函数定义具体的操作符
    def calc(a,b):          #内部函数定义计算的两个变量
        oprt = {
            '+': operator.add(a,b),
            '-': operator.sub(a,b),
            '*': operator.mul(a,b),
            '/': operator.truediv(a,b)
        }
        return oprt.get(op)
    return calc             #把内函数的引用当做外函数的变量值返回

add = operating('+')
print(add(3,4))     #输出：7

那么，闭包最主要的用途就是装饰器 。

装饰器

装饰器的本质其实就是一个闭包函数，以下就是一个最为普通的装饰器，

def info(func):
    def wrapper():
        print("[INFO]: 调用 {}()".format(func.__name__))
        return func()
    return wrapper

def say():
    print("hello!")

say_hello = info(say)  # 添加功能并保持原函数名不变

通过和闭包进行相比较，两者的写法都是一样的，其实装饰器就是一个闭包函数 。那么除了以上调用方法外，python在后续的版本又引入了@语法糖，同样是上面的代码，可以使用如下方式调用 。

def info(func):
    def wrapper():
        print("[INFO]: 调用 {}()".format(func.__name__))
        return func()
    return wrapper

@info
def say():
    print("hello!")
    
say()

#输出:
[INFO]: 调用 say()
hello!

这样的话，就通过@ 标识符将装饰器应用到函数上了 。其实通过以上的调用，实际上是执行了如下2步操作：

1. 将say传给info()函数 。
2. 将info函数执行完成的返回值反馈say

以上是一个最简单的装饰器，但有一个问题，如果被装饰的函数需要传入参数，那么这个装饰器就不能用了 ，因为返回的函数并不能接受参数 。

带参数的函数装饰器

通过制定装饰器函数wrapper接受和原函数一样的参数，就可以参数了 。

def info(func):
    def wrapper(arc):  #
        print("[INFO]: 调用 {}()".format(func.__name__))
        return func(arc)
    return wrapper  # 返回包装过函数

@info
def say(arc):
    print("hello {}.".format(arc))
    
say("装饰器函数")
    
#输出
[INFO]: 调用 say()
hello 装饰器函数.

以上还是只能接受一个参数，但实际情况下，同一个装饰器可用于多个不同的函数，每个函数所带的参数都各不相同，怎么解决呢 ？

这时我们就可以用到可变参数*args和**kwargs了。通过这两个参数，装饰器就可以用于任意函数了 。

def info(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):  # 指定*args和**kwargs,接收任意参数
        print("[INFO]: 调用 {}()".format(func.__name__))
        return func(*args, **kwargs)
    return wrapper  # 返回

@info
def say(arc1):
    print("hello {}!".format(arc1))

@info
def todo(x,y):
    print(x * y)


say("作用于多个函数的装饰器")
todo(3,5)

#输出：
[INFO]: 调用 say()
hello 作用于多个函数的装饰器!
[INFO]: 调用 todo()
15

3.6 回调函数

简单的来说，把一个函数作为参数传给另一个函数，那么这个函数就是回调函数。这个被传入的参数其实是函数指针，即指向一个函数的指针（地址）。

def calc(func,a,b):     #第一个参数接收一个函数
    return func(a,b)


def add(x,y):
    return x + y

def mul(x,y):
    return x * y

print(calc(add,3,5))        #第一个参数为函数，后面的两个参数是函数的参数
print(calc(mul,3,5))        

#输出
8
15

回调函数还可以进行异步调用，即非阻塞调用，通常用在多线程或者多进程中。

3.7 生成器函数

生成器函数，就是说定义函数时，内部带yield就算生成器函数。在调用生成器运行的过程中，每次遇到 yield 就会返回 其后的值, 并在下一次执行 next() 方法是从当前位置继续运行。

def scq_func():
    for x in range(1,10):
        yield x * 2

s = scq_func()
print(s)       #输出：<generator object scq_func at 0x0161B510>
print(next(s))
print(next(s))
print(next(s))
print(next(s))

#输出：
<generator object scq_func at 0x0161B510>
2
4
6
8

以上函数在执行过程中，遇到yield就中断下次又继续执行，直到没有yield可执行了，再调用next就会报错 。

那该函数主要的作用是什么呢 ？ 在数学中有很多的计算都是无限穷尽的(比如自然数) 。我们不可能通过序列去存放，这时我们就可以使用生成器按照规则计算下出一个数据，可以计算出很大的数 。

import sys
 
def fibonacci(n): # 生成器函数 - 斐波那契
    a, b, counter = 0, 1, 0
    while True:
        if (counter > n): 
            return
        yield a
        a, b = b, a + b
        counter += 1
f = fibonacci(10) # f 是一个迭代器，由生成器返回生成
 
while True:
    try:
        print (next(f), end=" ")
    except StopIteration:
        sys.exit()
        
#输出：
0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55

3.8 小结

最后，我们将上面讲的内容通过一张思维导图来总结，具体如下

总结

最后我们将上面的介绍做个整体的回顾，整体涉及到了如下内容：

1. 函数是什么 ？
2. 函数的组成 。
3. 函数如何调用？
4. 函数可以有哪些返回类型 ？
5. 函数中的值传递和引用传递
6. 函数中常见的4种参数类型。
7. 函数中的一些高级函数 。