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Python函數的參數

參數調用 示例 rac python函數 缺少 std 擴展 參數 最大

本章將介紹函數中參數的用法,更多內容請參考:Python學習指南

定義函數的時候,我們把參數的名字和位置確定下來,函數的接口定義就完成了。對於函數的調用者來說,只需要知道傳遞正確的參數,以及函數就返回什麽樣的值就夠了,函數內部的復雜邏輯被封裝起來了,調用者無須了解。

Python的函數定義非常簡單,但靈活度卻非常大。除了正常定義的必須參數外,還可以使用默認參數、可變參數和關鍵詞參數,使得函數定義出來的接口,不但能處理復雜的函數,還可以簡化調用者的代碼。

位置參數

我們先寫一個計算x的2次方

def power(x):
    return x * x

對於power(x)函數,參數x就是一個位置參數。

當我們調用power函數時,必須傳入有且僅有的一個參數x:

>>>power(5)
25
>>>power(15)
225

現在,如何我們要計算x的3次方怎麽辦?可以再定義一個power3函數,但是如果要計算x的4次方、5次方...怎麽辦?我們不可能定義無限多個函數。

你也許想到了,可以把power(x)修改為power(x, n),用來計算x的n次方,說幹就幹:

def power(x, n):
    s = 1
    while n > 0:
        n = n - 1
        s = s * x

對於這個修改後的power(x, n)

函數,就可以計算任意n次方:

>>>power(5, 2)
25
>>>power(5, 3)
125

修改後的power(x, n)函數有兩個參數:xn,這兩個參數都是位置參數,調用函數時,傳入的兩個值按照位置順序依次賦給參數xn

默認參數

新的power(x, n)函數定義沒有問題,但是,舊的調用代碼失敗了,原因是我們增加了一個參數,導致舊的代碼因為缺少一個參數而無法正常調用:

>>>power(5)
Traceback (most recent call last):
    File "<stdin>"
, line 1, in <module> TypeError: power() missing 1 required positional argument: 'n'

Python的錯誤信息很明確:調用函數power()缺少了一個位置參數n

這個時候,默認參數就排上用場了。由於我們經常計算x的2次方,所以,完全可以把第二個參數n的默認值設定為2:

def power(x, n=2):
    s = 1
    while n > 0:
        n = n - 1
        s =s * x
    return s

這樣,當我們調用power(5)時,相當於調用power(5, 2)`:

>>>power(5)
25
>>>power(5,2)
25

而對於n > 2的其它情況,就必須明確地傳入n,比如power(5, 3)

從上面的例子可以看出,默認參數可以簡化函數的調用。設置默認參數時,有幾點要註意:

  1. 必選參數在前,默認參數在後,否則Python的解釋器會報錯(思考一下為什麽默認參數不能放在必選參數前面)
  2. 如何設置默認參數:當函數有多個參數時,把變化大的參數放前面,變化小的參數放後面。變化小的參數就可以作為默認參數。
    使用默認參數有什麽好處呢?最大的好處是能降低調用函數的難度。

舉個例子,我們寫個一年級小學生註冊的函數,需要傳入namegender兩個參數:

def enroll(name, gender):
    print('name:',name)
    print('gender:',gender)

這樣,調用enroll()函數只需要傳入兩個參數:

>>>enroll('Sarah', 'F')
name:Sarah
gender:F

如果要繼續傳入年齡、城市等信息怎麽辦?這樣會使得調用函數的復雜度大大增加。
這樣,大多數學生註冊時不需要提供年齡和城市,只提供必須的兩個參數:

def enroll(name, gender, age=6, city='Beijing'):
    print('name:', name)
    print('gender:', gender)
    print('age:', age)
    print('city:', city)

這樣,大多數學生註冊時不需要提供年齡和城市,只提供必須的兩個參數:

>>>enroll('Sarah', 'F')
name:Sarah
gender:F
age:6
city:Beijing

只有與默認參數不符的學生才需要提供額外的信息:

enroll('Bob', 'M', 7)
enroll('Adam', 'M', city='Tianjin')

可見,默認參數降低了函數調用的難度,而一旦需要更復雜的調用時,又可以傳遞更多的參數來實現。無論是簡單調用還是復雜調用,函數只需要定義一個。

有多個默認參數時,調用的時候,即可以按順序提供默認參數,比如調用enroll(‘Bob‘, ‘M‘, 7),意思是,除了name, gender這兩個參數外,最後1個參數應用在參數age上,city參數由於沒有提供,仍然使用默認值。

也可以不按照順序提供部分默認參數。當不按照順序提供默認參數時,需要把參數名寫上。比如調用enroll(‘Adam‘, ‘M‘, city=‘Tianjin‘),意思是,city參數用傳進去的值,其他默認參數繼續使用默認值。

默認參數很有用,但使用不當,也會掉進坑裏。默認參數有個最大的坑,演示如下:
先定義一個函數,傳入一個list,添加一個END再返回:

def add_end(L=[]):
    L.append('END')
    return L

當你正常調用時,結果似乎不錯:

>>>add_end([1, 2, 3])
[1, 2, 3, 'END']
>>>add_end(['x', 'y', 'z'])
['x', 'y', 'z', 'END']

當你使用默認參數調用時,一開始結果也是對的:

>>>add_end()
['END']

但是,再次調用add_end()時, 結果就不對了:

>>>add_end()
['END', 'END']
>>>add_end()
['END', 'END', 'END']

很多初學者很疑惑,默認參數是[],但是函數似乎都記住了上次添加了END後的list。
原因解釋如下:
Python函數在定義的時候,默認參數L的值就被計算出來了,即[],因此默認參數L也是一個變量,它指向對象[],每次調用該函數,如果改變了L的內容,則下次調用時,默認參數的內容就變量,不再是函數定義的[]了。

定義默認參數要牢記一點:默認參數必須指向不變對象!

要修改上面的例子,我們可以用None這個不變對象來實現:

def add_end(L = None):
    if L is None:
        L = []
    L.append('END')
    return L

現在,無論調用多少次,都不會有問題:

>>>add_end()
['END']
>>>add_end()
['END']

為什麽要設計strNone這樣的不變對象呢?因為不變對象一旦創建,對象內部的數據就不能修改,這樣就減少了由於修改數據導致的錯誤。此外,由於對象不變,多任務環境下同時讀取對象不需要加鎖,同時讀一點問題都沒有。我們在編寫程序時,如果可以設計一個不變對象,那就盡量設計成不變對象。

可變參數

在Python函數中,還可以定義可變參數。顧名思義,可變參數就是傳入的參數個數是可變的,可以是1個、2個到任意個,還可以是0個。

我們以數學題為例子,給定一組數字a, b, c....,請計算aa + bb + c*c...

要定義出這個函數,我們必須確定輸入的參數。由於參數個數不確定,我們首先想到可以把a, b, c.....作為一個list或tuple傳進來,這樣,函數可以定義如下:

def calc(numbers):
    sum = 0
    for n in numbers:
        sum = sum + n * n
    return sum

但是調用時候,需要先組裝出一個list或tuple:

>>>calc([1, 2, 3])
14
>>>calc((1, 3, 5, 7))
84

如果利用可變參數,調用函數的方式可以簡化成這樣:

>>>calc(1, 2, 3)
14
>>>calc(1, 3, 5, 7)
84

所以,我們把函數的參數改為可變參數:

def calc(*numbers):
    sum = 0
    for n in numbers:
        sum = sum + n * n
    return sum

定義可變參數和定義一個list或tuple參數相比,僅僅在參數前面加了一個*號。在函數內部,參數numbers接收到的是一個tuple,因此,函數代碼不變。但是,調用該函數時,可以傳入任意個參數,包括0個參數:

>>>calc(1, 2)
5
>>>calc()
0

如果已經有一個list或者tuple,要調用一個可變參數怎麽辦?可以這樣做:

>>>nums = [1, 2, 3]
>>>calc(nums[0], nums[1], nums[2])
14

這種寫法當然是可行的,問題是太繁瑣,所以Python允許你在list或tuple前面加一個*號,把list或tuple的元素變成可變參數穿進去:

>>>nums = [1, 2, 3]
>>>calc(*nums)
14

*nums表示把nums這個list的所有元素作為可變參數傳進去。這種寫法相當有用,而且很常見。

關鍵字參數

可變參數允許你傳入0個或者任意個參數,這些可變參數在函數調用時自動組織為一個tuple。而關鍵字允許你傳入0個或任意個含參數名的參數,這些關鍵字參數在函數內部自動組長為一個dict。請看示例:

defe person(name, age, **kw):
    print('name:', name, 'age:', age, 'other:',kw)

函數person除了必選參數nameage外,還接收關鍵字參數kw。在調用該函數時,可以只傳入必須參數:

>>>person('Michael', 30)
name:Michael age:30 other: {}

也可以傳入任意個數的關鍵字參數:

>>>person('Bob', 35, city='Beijing')
name:Bob age: 35 other: {'city':'Beijing'}
>>>person('Adam', 45, gender='M', job='Enging')
name:Adam age:45 other: {'gender': 'M', 'job' : 'Enging'}

關鍵字參數有什麽用?它可以擴展函數的功能。比如,在person函數裏,我們保證能接收到nameage這兩個參數,但是,如果調用者願意提供更多的參數,我們也能收到。試想你正在做一個用戶註冊的功能,除了用戶名和年齡是必須項外,其它都是可選項,利用關鍵字參數來定義這個函數就能滿足註冊的需求。

和可變參數類似,也可以組裝出一個dict,然後,把該dict轉換為關鍵字參數傳進去:

>>>extra = {'city' : 'Beijing', 'job':'Engineer'}
>>>person('Jack', 24, city=extra['city'], job = extra['job'])
name:Jack age:24 other:{'city' : 'Beijing', 'job':'Engineer'}

當然,上面復雜的調用可以用簡化的寫法:

>>>extra = {'city':'Beijing', 'job' : 'Engineer'}
>>>person('Jack', 24, **extra)
name:Jack age:24 other:{'city' : 'Beijing', 'job' : 'Engineer'}

**extra表示把extra這個dict的所有key-value用關鍵字參數傳入到函數**kw參數,kw將獲得一個dict,註意kw獲得的dict是extra的一份拷貝,對kw的改動不會影響到函數外的extra

參數組合

在Python中定義函數,可以用必選參數、默認參數、可變參數、關鍵字參數和命名關鍵字參數,這5種參數都可以。但是請註意,參數定義的順序必須是:必選參數、默認參數、可變參數、關鍵字參數。

比如定義一個函數,包含上述若幹種參數:

def f1(a, b, c=0, *args, **kw):
    print('a=', a, 'b=', b, 'c=', c, 'args=', args, 'kw=', kw)

在函數調用的時候,Python解釋器自動按照位置和參數名把對應的參數傳進去。

>>>func(1, 2)
a = 1, b = 2, c = 0, args = (), kw = {}
>>> func(1, 2, c=3)
a = 1 b = 2 c = 3 args = () kw = {}
>>> func(1, 2, 3, 'a', 'b')
a = 1 b = 2 c = 3 args = ('a', 'b') kw = {}
>>> func(1, 2, 3, 'a', 'b', x=99)
a = 1 b = 2 c = 3 args = ('a', 'b') kw = {'x': 99}

最神奇的是通過一個tuple和dict,你也可以調用該函數

>>> args = (1, 2, 3, 4)
>>> kw = {'x': 99}
>>> func(*args, **kw)
a = 1 b = 2 c = 3 args = (4,) kw = {'x': 99}

所以,對於任意函數,都可以通過類似func(*args, **kw)的形式調用它,無論它的參數是如何定義的。

小結

  1. Python的函數具有非常靈活的參數形態,既可以實現簡單的調用,又可以傳入非常復雜的參數。
  2. 默認參數一定要用不可變對象,如果是可變對象,運行會有邏輯錯誤!
  3. 要註意定義可變參數和關鍵字參數的語法:
    • *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。
  4. 以及調用函數時如何傳入可變參數和關鍵字參數的語法:
    • 可變參數既可以直接傳入:func(1, 2, 3),又可以先組裝list或tuple,再通過*args傳入:func(*(1, 2, 3))
    • 關鍵字參數既可以直接傳入:func(a=1, b=2),又可以先組裝dict,再通過**kw傳入:func(**{‘a‘: 1, ‘b‘: 2})
    • 使用*args**kw是Python的習慣寫法,當然也可以用其他參數名,但最好使用習慣用法。

Python函數的參數