第17课 函数的相关概念

学习要点

理解函数及过程、函数的参数、匿名函数等概念。

对标内容

理解函数及过程、函数的参数等概念。

函数的相关概念

知识点详解

函数的意义

在写一段程序的时候，需要多次用到同样的功能，如果每次都要重复写相同的代码，不仅会增加代码量，而且阅读与修改极不方便。如果把实现相同功能的代码作为一个代码块封装在一起，形成一个函数，每次需要时调用这个函数，就很方便了!

需求：用户到ATM机取钱：

  1. 输入密码后显示"选择功能"界面
  2. 查询余额后显示"选择功能"界面
  3. 取2000钱后显示"选择功能"界面

特点：显示“选择功能”界面需要重复输出给用户，怎么实现？

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函数就是将一段具有独立功能的代码块整合到一个整体并命名，在需要的位置调用这个名称即可完成对应的需求。

函数在开发过程中，可以更高效的实现代码重用。

函数的使用

定义函数

定义函数的格式如下：

def 函数名(0或多个参数):
    函数体（多行代码）

说明：函数名和变量的命名规则一致

调用函数
函数名(参数)

注意：

  1. 不同的需求，参数可有可无。
  2. 在Python中，函数必须先定义后使用。
函数的使用

定义和使用函数的代码如下所示。

def user():  #def 关键字后面加函数名定义函数，定义以英文冒号结尾
    print("Hello World")   #函数体，用来写该函数需要完成的功能的代码
user()    #使用函数名()的方式调用函数

运行结果

Hello World

向函数传递参数信息的代码如下所示。

def user(name):
    print("Hello World",name)
user('zhangsan')

运行结果

Hello World zhangsan
快速体验

需求：复现ATM取钱功能。

  1. 搭建整体框架(复现需求)
print('密码正确登录成功')
# 显示"选择功能"界面

print('查询余额完毕')
# 显示"选择功能"界面

print('取了2000元钱')
# 显示"选择功能"界面
  1. 确定“选择功能”界面内容
print('查询余额')
print('存款')
print('取款')
  1. 封装"选择功能"

注意：一定是先定义函数，后调用函数。

# 封装ATM机功能选项 -- 定义函数
def select_func():
    print('-----请选择功能-----')
    print('查询余额')
    print('存款')
    print('取款')
    print('-----请选择功能-----')
  1. 调用函数

在需要显示“选择功能”函数的位置调用函数。

print('密码正确登录成功')
# 显示"选择功能"界面 -- 调用函数
select_func()

print('查询余额完毕')
# 显示"选择功能"界面 -- 调用函数
select_func()

print('取了2000元钱')
# 显示"选择功能"界面 -- 调用函数
select_func()

形参和实参

从名字就可以看出，实参（实际参数）是一个实实在在存在的参数，是实际占用内存地址的，也可以认为实参是调用函数是传递的参数；

而形参（形式参数）只是意义上的一种参数，在函数定义时的参数，是不占用内存地址的。

如在上面的例子中，name就是一个形参，'zhangsan'是在调用函数时传入的一个实参，它的值被存储在形参 name 中。

（1）位置实参

在调用函数时，必须将每个实参都关联到函数定义中的每一个形参，最简单的关联方式就是基于实参的位置（顺序）。

def f(x,y,z):      #首先在定义函数时传入3个形参x、y、z
    print(x,y,z)
f(3,2,1)    #在调用该函数时，通过位置实参的方式，将实参映射到形参，一一对应，即x=3，y=2，z=1

运行结果：

3 2 1

需要注意，如果使用位置实参的方式传值，传入的实参个数必须与形参相同，否则运行程序会报错。

（2）关键字实参

关键字实参是通过“关键字=值”的方式传值，就不需要考虑函数调用过程中形参的顺序。同一个参数不能传两个值。

def f(x,y,z):
    print(x,y,z)
f(x=1,y=2,z=3)     #通过“关键字=值”的方式，将实参与形参关联映射，不需要考虑形参的顺序，顺序也可以改变，即y=2，z=3，x=1，运行的结果不会发生改变

运行结果：

1 2 3

关键字实参，不用考虑参数的顺序，如下三种方式，传递的参数是一样的

f(x=1,y=2,z=3) 
f(y=2,x=1,z=3) 
f(z=3,x=1,y=2)

（3）既有位置实参，又有关键字实参

def f(x,y,z):
    print(x,y,z)
f(1,y=2,z=3)    #混用两种方式时，位置实参必须放在关键字实参之前，否则运行程序会报错，如1,y=2,3或者y＝2，1,3都不可行

运行结果：

1 2 3

注意：位置实参必须放在关键字实参前面

（4）默认值

定义函数时，也可以指定形参的默认值，如果在调用函数时给函数提供了实参，Python将使用指定的实参值；否则将自动调用形参的默认值。因此，如果给形参指定了默认值，调用时可以不给它传值。使用默认值可以简化函数的调用。

def f(x,y=2):    #定义函数时在这里给形参设置了默认值=2
    print(x,y)    
f(1)    #在调用此函数时，只传入了一个实参，义的值就会使用默认值

运行结果：

1 2

还可以在调用时更改默认值，如下例所示。

def f(x,y=2):
    print(x,y)
f(1,3)    #在调用该图数时，给设置了默认值的形参立再次赋值，运行结果会使用新传入的实参值

运行结果：

1 3

在使用形参默认值时需要注意：在形参列表中必须先列出没存默认值的形参，再列出有默认值的形参。这使得Python依然能够正确地解读位置实参。

在函数调用过程中，可以混合使用位置实参、关键字实参和默认值，但是一定要遵循其中相关的规则，否则会导致程序运行出错。当提供的实参多于或少于函数定义时所提供的形参时，程序会报错，如下例所示。

def f(x=2,y):
    print(x,y)
f(1)    #这种情况，程序是不允许运行的

（５）列表和字典

当不确定需要传入的值是多少时，在定义形参时，可以使用*args(列表）、**kwargs（字典）来表示。

例1

def f(*args,**kwargs): 
        print(args)
        print(kwargs)
f(1,2,3,4,5,y=1,z=2)    #y=1,z=2作为键值对被传给kwargs

运行结果：

(1, 2, 3, 4, 5)
{'y': 1,'z': 2}

说明：

位置参数作为一个元组传递给列表参数，关键字参数作为一个字典传递给字典参数

例2

def f(*args,**kwargs): #使用*args代表列表，使用**kwargs代表字典，这种形式可以在调用函数时传入多个实参
        print(args)
        print(kwargs)
f(*[1,2,3,4,5],**{'y':1})    #如果想让传入的值以列表或字典的形式显示出来，就需要在元素前面加上*或**

运行结果：

(1, 2, 3, 4, 5)
{'y': 1}

例 3

def f(*args,**kwargs): 
        print(args)
        print(kwargs)
f([1,2,3,4,5],{'y':1})    #[1,2,3,4,5],{'y':1}被传给args

运行结果：

([1, 2, 3, 4, 5], {'y': 1})
{}

思考

函数的定义必须在主程序调用语句之前出现。

对于不带参数的函数，输入并运行以下代码。

def pr():
    print('**********')
pr()
print('welcome!')
pr()

运行结果如下：

**********
welcome!
**********

对于带参数的函数，输入并运行以下代码。

def rt(a):
    for n in range(a):
        for m in range(n+1):
            print('*',end='')
        print()
while True:
    b=input('input Line:')
    if b=='0':
        break;
    c=int(b)
    rt(c)

以上代码是输入一个数字，然后打印出对应行数的*，第一行为1个*，第二行为2个*，下一行都比上一行多一个，结果如下：

input Line:5
*
**
***
****
*****

匿名函数

匿名函数使用关键字lambda，冒号之前的部分表示匿名函数的参数列表，冒号之后的部分表示匿名函数的返回值，但是请注意，这部分只能为表达式，不能为赋值语句，否则会出现"can't assign to lambda"错误。匿名函数不需要return来返回值，表达式本身的结果就是返回值。在定义匿名函数时，需要将它直接赋值给一个变量，然后再像一般函数一样调用。

格式如下：

函数名 = lambda 参数列表 : 表达式

注意

  • lambda表达式的参数可有可无，函数的参数在lambda表达式中完全适用。
  • lambda表达式能接收任何数量的参数但只能返回一个表达式的值。
  • lambda表达式需要定义变量保存
快速入门
# 函数
def fn1():
    return 200

print(fn1)
print(fn1())


# lambda表达式
fn2 = lambda: 200
print(fn2)
print(fn2())

注意：直接打印lambda表达式，输出的是此lambda的内存地址

示例：计算a + b：
  • 函数实现
def add(a, b):
    return a + b

result = add(1, 2)
print(result)

思考：需求简单，是否代码多？

  • lambda实现
fn1 = lambda a, b: a + b
print(fn1(1, 2))
lambda的参数形式
  • 无参数
fn1 = lambda: 100
print(fn1())
  • 一个参数
>>> myFun = lambda r:2*3.14*r
>>> myFun(5)
31.400000000000002
  • 默认参数
fn1 = lambda a, b, c=100: a + b + c
print(fn1(10, 20))
  • 可变参数：*args
fn1 = lambda *args: args
print(fn1(10, 20, 30))

注意：这里的可变参数传入到lambda之后，返回值为元组。

  • 可变参数：kwargs**
fn1 = lambda **kwargs: kwargs
print(fn1(name='python', age=20))
带判断的lambda
>>> fn1 = lambda a, b: a if a > b else b
>>> print(fn1(1000, 500))
1000
>>> print(fn1(1000, 1500))
1500

综合训练

实现一个myCircle函数，对turtle库中的circle函数进行封装，调用方式、参数和circle保持一致，代码如下

import turtle as t

def myCircle(r,h=360,steps=None):
    t.pensize(10)
    t.pencolor('green')
    t.fillcolor('yellow')
    t.begin_fill()
    t.circle(r,h,steps)
    t.end_fill()

myCircle(100) #半径为100的圆
myCircle(100,180) #半径为100的半圆
myCircle(100,360,3) #三边形
myCircle(100,steps=3) #三边形

易错点

  1. 函数的参数传递是本节重点，知识点容易混淆，要重点学习。
  2. 函数的定义必须在去程序调用语句之前出现，这是由Python是解释性语言的特性决定的。

模拟考题

考题１ 单选题

以下选项中，哪一个不属于函数的作用？

Ａ．提高代码的执行速度 Ｂ. 提高代码的重复利用率

Ｃ．增强代码的可读性 Ｄ. 降低编程的复杂度

答案：Ａ

解析：函数能够提高代码的重复利用率，增强代码的可读性，降低编程的复杂度，但提高代码的执行速度不是它的特点。

考题２ 单选题

关于计算圆面积的匿名函数的定义，以下哪一个语法格式是正确的？（）

A. lambda r:3.1415926*r*r B. result = lambda r:3.1415926*r*r

C. lambda r,3.1415926*r*r D. result = lambda r,3.1415926*r*r

答案：Ｂ

解析：关键字lambda 表示匿名函数，冒号之前表示的是这个函数的参数，冒号之后表示的是返回值。定义匿名函数时，要将它赋值给一个变量。

考题３ 判断题

代码：

myFun = lambda a,b=2:a*b
print(myFun(4))
print(myFun(5,3))

运行结果为：

8
15

答案：正确

解析：本题考核匿名函数的定义、使用方法以及默认参数。本题中来用了两种方式来调用匿名函数myFun，第一个myFun(4)只传入一个实参，a被赋值为4，ｂ就使用默认值２，所以myFun(4)的结果是4 × 2＝８；第myFun(5,)传入两个实参，a被赋值为５，ｂ的默认值2被替换为3，所以myFun(5,3)）的结果是５×３＝1５。

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