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Python 函数入门

调用函数

你可以通过help()函数查看某个函数的帮助信息。例如：

help(abs)

调用函数时，可以通过函数名直接执行。例如：

print(abs(-10))  # 输出 10
print(max(1, 2, 10))  # 输出 10

你也可以将函数赋值给变量，方便重命名或调用。例如：

a = abs
print(a(10))

数据类型转换

可以通过内置函数将数据类型转换为字符串或布尔值。例如：

print(str(10))  # 输出 '10'
print(bool(1))  # 输出 True

定义函数

（1）定义函数

使用def语句定义函数。函数名后面跟括号，括号内写参数，最后跟冒号，函数体在缩进的代码块中。函数可以返回一个值，或者没有返回值（默认返回None）。

def f(x):
    if x >= 0:
        print(1)
        return x
    else:
        return -x
# 调用函数
print(f(5))  # 输出 5
print(f(-5))  # 输出 5

（2）参数检查

在函数定义时，可以对参数类型进行检查。例如：

def f(x):
    if not isinstance(x, (int, float)):
        raise TypeError('bad operand type')
    if x >= 0:
        return x
    else:
        return -x
# 调用函数
try:
    print(f('a'))  # 会抛出TypeError
except TypeError as e:
    print(e)

（3）返回多个值

函数可以返回多个值，使用元组形式表示。例如：

import math
def move(x, y, step, angle=0):
    nx = x + step * math.cos(angle)
    ny = y - step * math.sin(angle)
    return (nx, ny)
# 调用函数
x, y = move(0, 0, 2, math.pi / 6)
print(x, y)  # 输出 (1.7320508075688774, -0.9999999999999999)

函数的参数

（0）位置参数

位置参数是按顺序传递的。例如：

def power(x):
    return x ** 2
# 调用函数
print(power(2))  # 输出 4

（1）默认参数

默认参数可以省略，使用=指定默认值。例如：

def f(a, n=1):
    print(f'a = {a}, n = {n}')
    
# 调用方式
print(f(3))  # a = 3, n = 1
print(f(3, 2))  # a = 3, n = 2

（2）默认参数指向不变对象

默认参数不能是可变对象（如列表或字典），否则会导致函数内部状态异常。正确做法是使用None或不变对象。例如：

def add_end(L=None):
    if L is None:
        L = []
    L.append('END')
    return L
# 调用方式
print(add_end([1, 2, 3]))  # 输出 [1, 2, 3, 'END']
print(add_end())  # 输出 ['END']

（3）可变参数

可变参数*args接收任意个位置参数，自动组装为元组。例如：

def calc(*numbers):
    total = 0
    for n in numbers:
        total += n ** 2
    return total
# 调用方式
print(calc(1, 4, 9))  # 输出 100
print(calc([1, 4, 9]))  # 输出 100

（4）关键字参数

关键字参数**kw接收含有参数名的关键字参数，自动组装为字典。例如：

def person(name, age, **kw):
    print(f'name: {name}, age: {age}, other: {kw}')
# 调用方式
print(person('M', 3))  # 输出 name: M, age: 3, other: {}
print(person('A', 4, g='M', j='E'))  # 输出 name: A, age: 4, other: {'g': 'M', 'j': 'E'}

（5）命名关键字参数

命名关键字参数可以指定特定的参数名。例如：

def person(name, age, *, city, job):
    print(f'name: {name}, age: {age}, city: {city}, job: {job}')
# 调用方式
print(person('Jack', 24, city='Beijing', job='Engineer'))  # 输出 name: Jack, age: 24, city: Beijing, job: Engineer

（6）参数组合

参数定义顺序为：必选参数、默认参数、可变参数、命名关键字参数、关键字参数。例如：

def f2(a, b, c=0, *, d, **kw):
    print(f'a = {a}, b = {b}, c = {c}, d = {d}, kw = {kw}')
# 调用方式
print(f2(1, 2, d=1))  # a = 1, b = 2, c = 0, d = 1, kw = {}
print(f2(1, 2, d=99, ext=None))  # a = 1, b = 2, c = 0, d = 99, kw = {'ext': None}

递归函数

递归函数通过调用自身实现功能。常见的递归函数是阶乘函数。例如：

def fact(n):
    if n == 1:
        return 1
    return n * fact(n - 1)
# 调用方式
print(fact(5))  # 输出 120

递归函数可能导致栈溢出，建议使用尾递归优化。例如：

def fact_iter(num, product):
    if num == 1:
        return product
    return fact_iter(num - 1, num * product)
def fact(n):
    return fact_iter(n, 1)

尾递归优化可以避免栈溢出问题。例如：

def fact(n):
    return fact_iter(n, 1)
def fact_iter(num, product):
    if num == 1:
        return product
    return fact_iter(num - 1, num * product)

常见问题

总结

通过合理使用函数的参数类型和调用方式，可以编写更灵活且高效的代码。函数是编程的核心，掌握了函数的使用和定义，才能更好地开发程序。