函式進階

目標

• 函式引數和返回值的作用
• 函式的返回值 進階
• 函式的引數 進階
• 遞迴函式

01. 函式引數和返回值的作用

函式根據 有沒有引數 以及 有沒有返回值，可以 相互組合，一共有 4 種 組合形式

1. 無引數，無返回值
2. 無引數，有返回值
3. 有引數，無返回值
4. 有引數，有返回值

定義函式時，是否接收引數，或者是否返回結果，是根據 實際的功能需求 來決定的！

1. 如果函式 內部處理的資料不確定，就可以將外界的資料以引數傳遞到函式內部
2. 如果希望一個函式 執行完成後，向外界彙報執行結果，就可以增加函式的返回值

1.1 無引數，無返回值

此類函式，不接收引數，也沒有返回值，應用場景如下：

1. 只是單純地做一件事情，例如 顯示選單
2. 在函式內部 針對全域性變數進行操作，例如：新建名片，最終結果 記錄在全域性變數 中

注意：

• 如果全域性變數的資料型別是一個 可變型別，在函式內部可以使用 方法 修改全域性變數的內容 —— 變數的引用不會改變
• 在函式內部，使用賦值語句 才會 修改變數的引用

1.2 無引數，有返回值

此類函式，不接收引數，但是有返回值，應用場景如下：

• 採集資料，例如 溫度計，返回結果就是當前的溫度，而不需要傳遞任何的引數

1.3 有引數，無返回值

此類函式，接收引數，沒有返回值，應用場景如下：

• 函式內部的程式碼保持不變，針對 不同的引數 處理 不同的資料
• 例如 名片管理系統 針對 找到的名片 做 修改、刪除 操作

1.4 有引數，有返回值

此類函式，接收引數，同時有返回值，應用場景如下：

• 函式內部的程式碼保持不變，針對 不同的引數 處理 不同的資料，並且 返回期望的處理結果
• 例如 名片管理系統 使用 字典預設值 和 提示資訊 提示使用者輸入內容
  • 如果輸入，返回輸入內容
  • 如果沒有輸入，返回字典預設值

02. 函式的返回值 進階

• 在程式開發中，有時候，會希望 一個函式執行結束後，告訴呼叫者一個結果，以便呼叫者針對具體的結果做後續的處理
• 返回值 是函式 完成工作後，最後 給呼叫者的 一個結果
• 在函式中使用 return 關鍵字可以返回結果
• 呼叫函式一方，可以 使用變數 來 接收 函式的返回結果

問題：一個函式執行後能否返回多個結果？

示例 —— 溫度和溼度測量

• 假設要開發一個函式能夠同時返回當前的溫度和溼度
• 先完成返回溫度的功能如下：

def measure():
    """返回當前的溫度"""
    
    print("開始測量...")
    temp = 39
    print("測量結束...")
    
    return temp

result = measure()
print(result)

• 在利用 元組 在返回溫度的同時，也能夠返回 溼度
• 改造如下：

def measure():
    """返回當前的溫度"""

    print("開始測量...")
    temp = 39
    wetness = 10
    print("測量結束...")

    return (temp, wetness)

提示：如果一個函式返回的是元組，括號可以省略

技巧

• 在 Python 中，可以 將一個元組 使用 賦值語句 同時賦值給 多個變數
• 注意：變數的數量需要和元組中的元素數量保持一致

result = temp, wetness = measure()

面試題 —— 交換兩個數字

題目要求

1. 有兩個整數變數 a = 6, b = 100
2. 不使用其他變數，交換兩個變數的值

解法 1 —— 使用其他變數

# 解法 1 - 使用臨時變數
c = b
b = a
a = c

解法 2 —— 不使用臨時變數

# 解法 2 - 不使用臨時變數
a = a + b
b = a - b
a = a - b

解法 3 —— Python 專有，利用元組

a, b = b, a

03. 函式的引數 進階

3.1. 不可變和可變的引數

問題 1：在函式內部，針對引數使用 賦值語句，會不會影響呼叫函式時傳遞的 實參變數？ —— 不會！

• 無論傳遞的引數是 可變 還是 不可變
  • 只要 針對引數 使用 賦值語句，會在 函式內部 修改 區域性變數的引用，不會影響到 外部變數的引用

def demo(num, num_list):

    print("函式內部")

    # 賦值語句
    num = 200
    num_list = [1, 2, 3]

    print(num)
    print(num_list)

    print("函式程式碼完成")


gl_num = 99
gl_list = [4, 5, 6]
demo(gl_num, gl_list)
print(gl_num)
print(gl_list)
    

問題 2：如果傳遞的引數是 可變型別，在函式內部，使用 方法 修改了資料的內容，同樣會影響到外部的資料

def mutable(num_list):

    # num_list = [1, 2, 3]
    num_list.extend([1, 2, 3])
    
    print(num_list)

gl_list = [6, 7, 8]
mutable(gl_list)
print(gl_list)

面試題 —— +=

• 在 python 中，列表變數呼叫 += 本質上是在執行列表變數的 extend 方法，不會修改變數的引用

def demo(num, num_list):

    print("函式內部程式碼")

    # num = num + num
    num += num
    # num_list.extend(num_list) 由於是呼叫方法，所以不會修改變數的引用
    # 函式執行結束後，外部資料同樣會發生變化
    num_list += num_list

    print(num)
    print(num_list)
    print("函式程式碼完成")


gl_num = 9
gl_list = [1, 2, 3]
demo(gl_num, gl_list)
print(gl_num)
print(gl_list)

3.2 預設引數

• 定義函式時，可以給 某個引數 指定一個預設值，具有預設值的引數就叫做 預設引數
• 呼叫函式時，如果沒有傳入 預設引數 的值，則在函式內部使用定義函式時指定的 引數預設值
• 函式的預設引數，將常見的值設定為引數的預設值，從而 簡化函式的呼叫
• 例如：對列表排序的方法

gl_num_list = [6, 3, 9]

# 預設就是升序排序，因為這種應用需求更多
gl_num_list.sort()
print(gl_num_list)

# 只有當需要降序排序時，才需要傳遞 `reverse` 引數
gl_num_list.sort(reverse=True)
print(gl_num_list)

指定函式的預設引數

• 在引數後使用賦值語句，可以指定引數的預設值

def print_info(name, gender=True):

    gender_text = "男生"
    if not gender:
        gender_text = "女生"

    print("%s 是 %s" % (name, gender_text))

提示

1. 預設引數，需要使用 最常見的值 作為預設值！
2. 如果一個引數的值 不能確定，則不應該設定預設值，具體的數值在呼叫函式時，由外界傳遞！

預設引數的注意事項

1) 預設引數的定義位置

• 必須保證 帶有預設值的預設引數 在引數列表末尾
• 所以，以下定義是錯誤的！

def print_info(name, gender=True, title):

2) 呼叫帶有多個預設引數的函式

• 在 呼叫函式時，如果有 多個預設引數，需要指定引數名，這樣直譯器才能夠知道引數的對應關係！

def print_info(name, title="", gender=True):
    """

    :param title: 職位
    :param name: 班上同學的姓名
    :param gender: True 男生 False 女生
    """

    gender_text = "男生"

    if not gender:
        gender_text = "女生"

    print("%s%s 是 %s" % (title, name, gender_text))


# 提示：在指定預設引數的預設值時，應該使用最常見的值作為預設值！
print_info("小明")
print_info("老王", title="班長")
print_info("小美", gender=False)

3.3 多值引數（知道）

定義支援多值引數的函式

• 有時可能需要 一個函式 能夠處理的引數 個數 是不確定的，這個時候，就可以使用 多值引數
• python 中有 兩種 多值引數：
  • 引數名前增加 一個 * 可以接收 元組
  • 引數名前增加 兩個 * 可以接收 字典
• 一般在給多值引數命名時，習慣使用以下兩個名字
  • *args —— 存放 元組 引數，前面有一個 *
  • **kwargs —— 存放 字典 引數，前面有兩個 *
• args 是 arguments 的縮寫，有變數的含義
• kw 是 keyword 的縮寫，kwargs 可以記憶 鍵值對引數

def demo(num, *args, **kwargs):

    print(num)
    print(args)
    print(kwargs)


demo(1, 2, 3, 4, 5, name="小明", age=18, gender=True)

提示：多值引數 的應用會經常出現在網路上一些大牛開發的框架中，知道多值引數，有利於我們能夠讀懂大牛的程式碼

多值引數案例 —— 計算任意多個數字的和

需求

1. 定義一個函式 sum_numbers，可以接收的 任意多個整數
2. 功能要求：將傳遞的 所有數字累加 並且返回累加結果

def sum_numbers(*args):

    num = 0
    # 遍歷 args 元組順序求和
    for n in args:
        num += n

    return num

print(sum_numbers(1, 2, 3))

元組和字典的拆包（知道）

• 在呼叫帶有多值引數的函式時，如果希望：
  • 將一個 元組變數，直接傳遞給 args
  • 將一個 字典變數，直接傳遞給 kwargs
• 就可以使用 拆包，簡化引數的傳遞，拆包 的方式是：
  • 在 元組變數前，增加 一個 *
  • 在 字典變數前，增加 兩個 *

def demo(*args, **kwargs):

    print(args)
    print(kwargs)


# 需要將一個元組變數/字典變數傳遞給函式對應的引數
gl_nums = (1, 2, 3)
gl_xiaoming = {"name": "小明", "age": 18}

# 會把 num_tuple 和 xiaoming 作為元組傳遞個 args
# demo(gl_nums, gl_xiaoming)
demo(*gl_nums, **gl_xiaoming)

04. 函式的遞迴

函式呼叫自身的 程式設計技巧 稱為遞迴

4.1 遞迴函式的特點

特點

• 一個函式 內部 呼叫自己
  • 函式內部可以呼叫其他函式，當然在函式內部也可以呼叫自己

程式碼特點

1. 函式內部的 程式碼 是相同的，只是針對 引數 不同，處理的結果不同
2. 當 引數滿足一個條件 時，函式不再執行
   • 這個非常重要，通常被稱為遞迴的出口，否則 會出現死迴圈！

示例程式碼

def sum_numbers(num):

    print(num)
    
    # 遞迴的出口很重要，否則會出現死迴圈
    if num == 1:
        return

    sum_numbers(num - 1)
    
sum_numbers(3)

4.2 遞迴案例 —— 計算數字累加

需求

1. 定義一個函式 sum_numbers
2. 能夠接收一個 num 的整數引數
3. 計算 1 + 2 + ... num 的結果

def sum_numbers(num):

    if num == 1:
        return 1
    
    # 假設 sum_numbers 能夠完成 num - 1 的累加
    temp = sum_numbers(num - 1)

    # 函式內部的核心演算法就是 兩個數字的相加
    return num + temp

print(sum_numbers(2))

提示：遞迴是一個 程式設計技巧，初次接觸遞迴會感覺有些吃力！在處理 不確定的迴圈條件時，格外的有用，例如：遍歷整個檔案目錄的結構