在Python函數(shù)中,還可以定義可變參數(shù)。顧名思義,可變參數(shù)就是傳入的參數(shù)個(gè)數(shù)是可變的,可以是1個(gè)、2個(gè)到任意個(gè),還可以是0個(gè)。
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我們以數(shù)學(xué)題為例子,給定一組數(shù)字a,b,c……,請(qǐng)計(jì)算a^2 + b^2 + c^2 + ……。
def calc(*numbers):
sum = 0
for n in numbers:
sum = sum + n * n
return sum
定義可變參數(shù)和定義一個(gè)list或tuple參數(shù)相比,僅僅在參數(shù)前面加了一個(gè)*號(hào)。在函數(shù)內(nèi)部,參數(shù)numbers接收到的是一個(gè)tuple,因此,函數(shù)代碼完全不變。但是,調(diào)用該函數(shù)時(shí),可以傳入任意個(gè)參數(shù),包括0個(gè)參數(shù):
calc(1, 2)
5
calc()
什么時(shí)候分別用一、二、三是最佳實(shí)踐?——這個(gè)問(wèn)題沒(méi)有特別的規(guī)定,只是看個(gè)人編碼風(fēng)格和習(xí)慣。
這三種的定義你應(yīng)該明白,二和三是一樣的,只是三用了一個(gè)通配符導(dǎo)入了模塊中所有名字而已。
命名空間的本質(zhì)就是采用更長(zhǎng)的字符串來(lái)區(qū)分不同模塊下可能同名的函數(shù)/類,然后為了減少寫(xiě)函數(shù)名/類名時(shí)候的麻煩,發(fā)明的一種可以認(rèn)為是語(yǔ)法糖的東西。
在一個(gè)函數(shù)的 scope 的中再定義函數(shù)——我本人不常用這種做法,因?yàn)槲沂菍W(xué)C語(yǔ)言出身,一個(gè)函數(shù)的scope中再定義一個(gè)函數(shù),我看到的唯一好處就是可以隱藏一些僅僅由這個(gè)函數(shù)使用而其他函數(shù)不使用的一些小函數(shù),而且不用再傳參數(shù):
def fun(a, b):
def calc():
return a * b - a / b
if a b:
return calc()
if a = b:
return 1 + calc()
calc函數(shù)不用傳參,方便使用,而且對(duì)外是隱藏的,這么奇葩的函數(shù)在fun外也沒(méi)有人用,放到fun內(nèi)部是比較合適的。當(dāng)然,也不絕對(duì),你可以愛(ài)怎么寫(xiě)怎么寫(xiě)。
def?calc(average):
sum=0
for?i?in?average:
sum+=i
return?(sum/3)
print(calc([1,2,3]))
定義函數(shù)的時(shí)候,我們把參數(shù)的名字和位置確定下來(lái),函數(shù)的接口定義就完成了。對(duì)于函數(shù)的調(diào)用者來(lái)說(shuō),只需要知道如何傳遞正確的參數(shù),以及函數(shù)將返回什么樣的值就夠了,函數(shù)內(nèi)部的復(fù)雜邏輯被封裝起來(lái),調(diào)用者無(wú)需了解。
Python的函數(shù)定義非常簡(jiǎn)單,但靈活度卻非常大。除了正常定義的必選參數(shù)外,還可以使用默認(rèn)參數(shù)、可變參數(shù)和關(guān)鍵字參數(shù),使得函數(shù)定義出來(lái)的接口,不但能處理復(fù)雜的參數(shù),還可以簡(jiǎn)化調(diào)用者的代碼。
位置參數(shù)
我們先寫(xiě)一個(gè)計(jì)算x2的函數(shù):
def power(x):
return x * x
對(duì)于power(x)函數(shù),參數(shù)x就是一個(gè)位置參數(shù)。
當(dāng)我們調(diào)用power函數(shù)時(shí),必須傳入有且僅有的一個(gè)參數(shù)x:
power(5)25 power(15)225
現(xiàn)在,如果我們要計(jì)算x3怎么辦?可以再定義一個(gè)power3函數(shù),但是如果要計(jì)算x4、x5……怎么辦?我們不可能定義無(wú)限多個(gè)函數(shù)。
你也許想到了,可以把power(x)修改為power(x, n),用來(lái)計(jì)算xn,說(shuō)干就干:
def power(x, n):
s = 1
while n 0:
n = n - 1
s = s * x return s
對(duì)于這個(gè)修改后的power(x, n)函數(shù),可以計(jì)算任意n次方:
power(5, 2)25 power(5, 3)125
修改后的power(x, n)函數(shù)有兩個(gè)參數(shù):x和n,這兩個(gè)參數(shù)都是位置參數(shù),調(diào)用函數(shù)時(shí),傳入的兩個(gè)值按照位置順序依次賦給參數(shù)x和n。
默認(rèn)參數(shù)
新的power(x, n)函數(shù)定義沒(méi)有問(wèn)題,但是,舊的調(diào)用代碼失敗了,原因是我們?cè)黾恿艘粋€(gè)參數(shù),導(dǎo)致舊的代碼因?yàn)槿鄙僖粋€(gè)參數(shù)而無(wú)法正常調(diào)用:
power(5)
Traceback (most recent call last):
File "stdin", line 1, in moduleTypeError: power() missing 1 required positional argument: 'n'
Python的錯(cuò)誤信息很明確:調(diào)用函數(shù)power()缺少了一個(gè)位置參數(shù)n。
這個(gè)時(shí)候,默認(rèn)參數(shù)就排上用場(chǎng)了。由于我們經(jīng)常計(jì)算x2,所以,完全可以把第二個(gè)參數(shù)n的默認(rèn)值設(shè)定為2:
def power(x, n=2):
s = 1
while n 0:
n = n - 1
s = s * x return s
這樣,當(dāng)我們調(diào)用power(5)時(shí),相當(dāng)于調(diào)用power(5, 2):
power(5)25 power(5, 2)25
而對(duì)于n 2的其他情況,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(rèn)參數(shù)可以簡(jiǎn)化函數(shù)的調(diào)用。設(shè)置默認(rèn)參數(shù)時(shí),有幾點(diǎn)要注意:
一是必選參數(shù)在前,默認(rèn)參數(shù)在后,否則Python的解釋器會(huì)報(bào)錯(cuò)(思考一下為什么默認(rèn)參數(shù)不能放在必選參數(shù)前面);
二是如何設(shè)置默認(rèn)參數(shù)。
當(dāng)函數(shù)有多個(gè)參數(shù)時(shí),把變化大的參數(shù)放前面,變化小的參數(shù)放后面。變化小的參數(shù)就可以作為默認(rèn)參數(shù)。
使用默認(rèn)參數(shù)有什么好處?最大的好處是能降低調(diào)用函數(shù)的難度。
舉個(gè)例子,我們寫(xiě)個(gè)一年級(jí)小學(xué)生注冊(cè)的函數(shù),需要傳入name和gender兩個(gè)參數(shù):
def enroll(name, gender):
print('name:', name)
print('gender:', gender)
這樣,調(diào)用enroll()函數(shù)只需要傳入兩個(gè)參數(shù):
enroll('Sarah', 'F')
name: Sarah
gender: F
如果要繼續(xù)傳入年齡、城市等信息怎么辦?這樣會(huì)使得調(diào)用函數(shù)的復(fù)雜度大大增加。
我們可以把年齡和城市設(shè)為默認(rèn)參數(shù):
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(shù)學(xué)生注冊(cè)時(shí)不需要提供年齡和城市,只提供必須的兩個(gè)參數(shù):
enroll('Sarah', 'F')
name: Sarah
gender: F
age: 6city: Beijing
只有與默認(rèn)參數(shù)不符的學(xué)生才需要提供額外的信息:
enroll('Bob', 'M', 7)
enroll('Adam', 'M', city='Tianjin')
可見(jiàn),默認(rèn)參數(shù)降低了函數(shù)調(diào)用的難度,而一旦需要更復(fù)雜的調(diào)用時(shí),又可以傳遞更多的參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。無(wú)論是簡(jiǎn)單調(diào)用還是復(fù)雜調(diào)用,函數(shù)只需要定義一個(gè)。
有多個(gè)默認(rèn)參數(shù)時(shí),調(diào)用的時(shí)候,既可以按順序提供默認(rèn)參數(shù),比如調(diào)用enroll('Bob', 'M', 7),意思是,除了name,gender這兩個(gè)參數(shù)外,最后1個(gè)參數(shù)應(yīng)用在參數(shù)age上,city參數(shù)由于沒(méi)有提供,仍然使用默認(rèn)值。
也可以不按順序提供部分默認(rèn)參數(shù)。當(dāng)不按順序提供部分默認(rèn)參數(shù)時(shí),需要把參數(shù)名寫(xiě)上。比如調(diào)用enroll('Adam', 'M', city='Tianjin'),意思是,city參數(shù)用傳進(jìn)去的值,其他默認(rèn)參數(shù)繼續(xù)使用默認(rèn)值。
默認(rèn)參數(shù)很有用,但使用不當(dāng),也會(huì)掉坑里。默認(rèn)參數(shù)有個(gè)最大的坑,演示如下:
先定義一個(gè)函數(shù),傳入一個(gè)list,添加一個(gè)END再返回:
def add_end(L=[]):
L.append('END') return L
當(dāng)你正常調(diào)用時(shí),結(jié)果似乎不錯(cuò):
add_end([1, 2, 3])[1, 2, 3, 'END'] add_end(['x', 'y', 'z'])['x', 'y', 'z', 'END']
當(dāng)你使用默認(rèn)參數(shù)調(diào)用時(shí),一開(kāi)始結(jié)果也是對(duì)的:
add_end()['END']
但是,再次調(diào)用add_end()時(shí),結(jié)果就不對(duì)了:
add_end()['END', 'END'] add_end()['END', 'END', 'END']
很多初學(xué)者很疑惑,默認(rèn)參數(shù)是[],但是函數(shù)似乎每次都“記住了”上次添加了'END'后的list。
原因解釋如下:
Python函數(shù)在定義的時(shí)候,默認(rèn)參數(shù)L的值就被計(jì)算出來(lái)了,即[],因?yàn)槟J(rèn)參數(shù)L也是一個(gè)變量,它指向?qū)ο骩],每次調(diào)用該函數(shù),如果改變了L的內(nèi)容,則下次調(diào)用時(shí),默認(rèn)參數(shù)的內(nèi)容就變了,不再是函數(shù)定義時(shí)的[]了。
定義默認(rèn)參數(shù)要牢記一點(diǎn):默認(rèn)參數(shù)必須指向不變對(duì)象!
要修改上面的例子,我們可以用None這個(gè)不變對(duì)象來(lái)實(shí)現(xiàn):
def add_end(L=None):
if L is None:
L = []
L.append('END') return L
現(xiàn)在,無(wú)論調(diào)用多少次,都不會(huì)有問(wèn)題:
add_end()['END'] add_end()['END']
為什么要設(shè)計(jì)str、None這樣的不變對(duì)象呢?因?yàn)椴蛔儗?duì)象一旦創(chuàng)建,對(duì)象內(nèi)部的數(shù)據(jù)就不能修改,這樣就減少了由于修改數(shù)據(jù)導(dǎo)致的錯(cuò)誤。此外,由于對(duì)象不變,多任務(wù)環(huán)境下同時(shí)讀取對(duì)象不需要加鎖,同時(shí)讀一點(diǎn)問(wèn)題都沒(méi)有。我們?cè)诰帉?xiě)程序時(shí),如果可以設(shè)計(jì)一個(gè)不變對(duì)象,那就盡量設(shè)計(jì)成不變對(duì)象。
可變參數(shù)
在Python函數(shù)中,還可以定義可變參數(shù)。顧名思義,可變參數(shù)就是傳入的參數(shù)個(gè)數(shù)是可變的,可以是1個(gè)、2個(gè)到任意個(gè),還可以是0個(gè)。
我們以數(shù)學(xué)題為例子,給定一組數(shù)字a,b,c……,請(qǐng)計(jì)算a2 + b2 + c2 + ……。
要定義出這個(gè)函數(shù),我們必須確定輸入的參數(shù)。由于參數(shù)個(gè)數(shù)不確定,我們首先想到可以把a(bǔ),b,c……作為一個(gè)list或tuple傳進(jìn)來(lái),這樣,函數(shù)可以定義如下:
def calc(numbers):
sum = 0
for n in numbers:
sum = sum + n * n return sum
但是調(diào)用的時(shí)候,需要先組裝出一個(gè)list或tuple:
calc([1, 2, 3])14 calc((1, 3, 5, 7))84
如果利用可變參數(shù),調(diào)用函數(shù)的方式可以簡(jiǎn)化成這樣:
calc(1, 2, 3)14 calc(1, 3, 5, 7)84
所以,我們把函數(shù)的參數(shù)改為可變參數(shù):
def calc(*numbers):
sum = 0
for n in numbers:
sum = sum + n * n return sum
定義可變參數(shù)和定義一個(gè)list或tuple參數(shù)相比,僅僅在參數(shù)前面加了一個(gè)*號(hào)。在函數(shù)內(nèi)部,參數(shù)numbers接收到的是一個(gè)tuple,因此,函數(shù)代碼完全不變。但是,調(diào)用該函數(shù)時(shí),可以傳入任意個(gè)參數(shù),包括0個(gè)參數(shù):
calc(1, 2)5 calc()0
如果已經(jīng)有一個(gè)list或者tuple,要調(diào)用一個(gè)可變參數(shù)怎么辦?可以這樣做:
nums = [1, 2, 3] calc(nums[0], nums[1], nums[2])14
這種寫(xiě)法當(dāng)然是可行的,問(wèn)題是太繁瑣,所以Python允許你在list或tuple前面加一個(gè)*號(hào),把list或tuple的元素變成可變參數(shù)傳進(jìn)去:
nums = [1, 2, 3] calc(*nums)14
*nums表示把nums這個(gè)list的所有元素作為可變參數(shù)傳進(jìn)去。這種寫(xiě)法相當(dāng)有用,而且很常見(jiàn)。
關(guān)鍵字參數(shù)
可變參數(shù)允許你傳入0個(gè)或任意個(gè)參數(shù),這些可變參數(shù)在函數(shù)調(diào)用時(shí)自動(dòng)組裝為一個(gè)tuple。而關(guān)鍵字參數(shù)允許你傳入0個(gè)或任意個(gè)含參數(shù)名的參數(shù),這些關(guān)鍵字參數(shù)在函數(shù)內(nèi)部自動(dòng)組裝為一個(gè)dict。請(qǐng)看示例:
def person(name, age, **kw):
print('name:', name, 'age:', age, 'other:', kw)
函數(shù)person除了必選參數(shù)name和age外,還接受關(guān)鍵字參數(shù)kw。在調(diào)用該函數(shù)時(shí),可以只傳入必選參數(shù):
person('Michael', 30)
name: Michael age: 30 other: {}
也可以傳入任意個(gè)數(shù)的關(guān)鍵字參數(shù):
person('Bob', 35, city='Beijing')
name: Bob age: 35 other: {'city': 'Beijing'} person('Adam', 45, gender='M', job='Engineer')
name: Adam age: 45 other: {'gender': 'M', 'job': 'Engineer'}
關(guān)鍵字參數(shù)有什么用?它可以擴(kuò)展函數(shù)的功能。比如,在person函數(shù)里,我們保證能接收到name和age這兩個(gè)參數(shù),但是,如果調(diào)用者愿意提供更多的參數(shù),我們也能收到。試想你正在做一個(gè)用戶注冊(cè)的功能,除了用戶名和年齡是必填項(xiàng)外,其他都是可選項(xiàng),利用關(guān)鍵字參數(shù)來(lái)定義這個(gè)函數(shù)就能滿足注冊(cè)的需求。
和可變參數(shù)類似,也可以先組裝出一個(gè)dict,然后,把該dict轉(zhuǎn)換為關(guān)鍵字參數(shù)傳進(jìn)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(dāng)然,上面復(fù)雜的調(diào)用可以用簡(jiǎn)化的寫(xiě)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(gè)dict的所有key-value用關(guān)鍵字參數(shù)傳入到函數(shù)的**kw參數(shù),kw將獲得一個(gè)dict,注意kw獲得的dict是extra的一份拷貝,對(duì)kw的改動(dòng)不會(huì)影響到函數(shù)外的extra。
命名關(guān)鍵字參數(shù)
對(duì)于關(guān)鍵字參數(shù),函數(shù)的調(diào)用者可以傳入任意不受限制的關(guān)鍵字參數(shù)。至于到底傳入了哪些,就需要在函數(shù)內(nèi)部通過(guò)kw檢查。
仍以person()函數(shù)為例,我們希望檢查是否有city和job參數(shù):
def person(name, age, **kw):
if 'city' in kw: # 有city參數(shù)
pass
if 'job' in kw: # 有job參數(shù)
pass
print('name:', name, 'age:', age, 'other:', kw)
但是調(diào)用者仍可以傳入不受限制的關(guān)鍵字參數(shù):
person('Jack', 24, city='Beijing', addr='Chaoyang', zipcode=123456)
如果要限制關(guān)鍵字參數(shù)的名字,就可以用命名關(guān)鍵字參數(shù),例如,只接收city和job作為關(guān)鍵字參數(shù)。這種方式定義的函數(shù)如下:
def person(name, age, *, city, job):
print(name, age, city, job)
和關(guān)鍵字參數(shù)**kw不同,命名關(guān)鍵字參數(shù)需要一個(gè)特殊分隔符*,*后面的參數(shù)被視為命名關(guān)鍵字參數(shù)。
調(diào)用方式如下:
person('Jack', 24, city='Beijing', job='Engineer')
Jack 24 Beijing Engineer
如果函數(shù)定義中已經(jīng)有了一個(gè)可變參數(shù),后面跟著的命名關(guān)鍵字參數(shù)就不再需要一個(gè)特殊分隔符*了:
def person(name, age, *args, city, job):
print(name, age, args, city, job)
命名關(guān)鍵字參數(shù)必須傳入?yún)?shù)名,這和位置參數(shù)不同。如果沒(méi)有傳入?yún)?shù)名,調(diào)用將報(bào)錯(cuò):
person('Jack', 24, 'Beijing', 'Engineer')
Traceback (most recent call last):
File "stdin", line 1, in moduleTypeError: person() takes 2 positional arguments but 4 were given
由于調(diào)用時(shí)缺少參數(shù)名city和job,Python解釋器把這4個(gè)參數(shù)均視為位置參數(shù),但person()函數(shù)僅接受2個(gè)位置參數(shù)。
命名關(guān)鍵字參數(shù)可以有缺省值,從而簡(jiǎn)化調(diào)用:
def person(name, age, *, city='Beijing', job):
print(name, age, city, job)
由于命名關(guān)鍵字參數(shù)city具有默認(rèn)值,調(diào)用時(shí),可不傳入city參數(shù):
person('Jack', 24, job='Engineer')
Jack 24 Beijing Engineer
使用命名關(guān)鍵字參數(shù)時(shí),要特別注意,如果沒(méi)有可變參數(shù),就必須加一個(gè)*作為特殊分隔符。如果缺少*,Python解釋器將無(wú)法識(shí)別位置參數(shù)和命名關(guān)鍵字參數(shù):
def person(name, age, city, job):
# 缺少 *,city和job被視為位置參數(shù)
pass
參數(shù)組合
在Python中定義函數(shù),可以用必選參數(shù)、默認(rèn)參數(shù)、可變參數(shù)、關(guān)鍵字參數(shù)和命名關(guān)鍵字參數(shù),這5種參數(shù)都可以組合使用。但是請(qǐng)注意,參數(shù)定義的順序必須是:必選參數(shù)、默認(rèn)參數(shù)、可變參數(shù)、命名關(guān)鍵字參數(shù)和關(guān)鍵字參數(shù)。
比如定義一個(gè)函數(shù),包含上述若干種參數(shù):
def f1(a, b, c=0, *args, **kw):
print('a =', a, 'b =', b, 'c =', c, 'args =', args, 'kw =', kw)def f2(a, b, c=0, *, d, **kw):
print('a =', a, 'b =', b, 'c =', c, 'd =', d, 'kw =', kw)
在函數(shù)調(diào)用的時(shí)候,Python解釋器自動(dòng)按照參數(shù)位置和參數(shù)名把對(duì)應(yīng)的參數(shù)傳進(jìn)去。
f1(1, 2)
a = 1 b = 2 c = 0 args = () kw = {} f1(1, 2, c=3)
a = 1 b = 2 c = 3 args = () kw = {} f1(1, 2, 3, 'a', 'b')
a = 1 b = 2 c = 3 args = ('a', 'b') kw = {} f1(1, 2, 3, 'a', 'b', x=99)
a = 1 b = 2 c = 3 args = ('a', 'b') kw = {'x': 99} f2(1, 2, d=99, ext=None)
a = 1 b = 2 c = 0 d = 99 kw = {'ext': None}
最神奇的是通過(guò)一個(gè)tuple和dict,你也可以調(diào)用上述函數(shù):
args = (1, 2, 3, 4) kw = {'d': 99, 'x': '#'} f1(*args, **kw)
a = 1 b = 2 c = 3 args = (4,) kw = {'d': 99, 'x': '#'} args = (1, 2, 3) kw = {'d': 88, 'x': '#'} f2(*args, **kw)
a = 1 b = 2 c = 3 d = 88 kw = {'x': '#'}
所以,對(duì)于任意函數(shù),都可以通過(guò)類似func(*args, **kw)的形式調(diào)用它,無(wú)論它的參數(shù)是如何定義的。
雖然可以組合多達(dá)5種參數(shù),但不要同時(shí)使用太多的組合,否則函數(shù)接口的可理解性很差。
練習(xí)
以下函數(shù)允許計(jì)算兩個(gè)數(shù)的乘積,請(qǐng)稍加改造,變成可接收一個(gè)或多個(gè)數(shù)并計(jì)算乘積:
# -*- coding: utf-8 -*-
# 測(cè)試
print('product(5) =', product(5))
print('product(5, 6) =', product(5, 6))
print('product(5, 6, 7) =', product(5, 6, 7))
print('product(5, 6, 7, 9) =', product(5, 6, 7, 9))
if product(5) != 5:
print('測(cè)試失敗!')
elif product(5, 6) != 30:
print('測(cè)試失敗!')
elif product(5, 6, 7) != 210:
print('測(cè)試失敗!')
elif product(5, 6, 7, 9) != 1890:
print('測(cè)試失敗!')
else:
try:
product()
print('測(cè)試失敗!')
except TypeError:
print('測(cè)試成功!')
Run
def calc(numbers):
sum = 0
for n in numbers:
sum = sum + n * n
print (n,numbers)
return sum
結(jié)果:
1 [1, 2, 3]
2 [1, 2, 3]
3 [1, 2, 3]
for n(循環(huán)次數(shù)),numbers(需要的處理的數(shù)組)
list2 = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ];
print (calc(list2))
list直接放numbers就可以了