Python 中的函数是什么？

在 Python 中，函数是完成指定任务的可重用代码的有组织的片段。它们有助于将大型程序划分为更小、更易于管理的部分。函数可以接受参数、处理参数并返回结果。

Python 中的函数类型

在 Python 中，有两种主要类型的函数：

1. 内置库函数：这些是可以使用的 Python 标准函数。
2. 用户定义函数：根据我们的要求，我们可以编写我们的函数。

Python 函数声明

Python 函数是旨在实现特定目的的代码的一部分。可以从程序的其他部分调用它来运行其中包含的代码。

函数声明的语法

def function_name(parameters):  
# function body

Python 函数声明示例

        def greet(name):
    """Greets the user with their name."""
    print(f"Hello, {name}!")
greet("Ram")
greet("Shyam")

Python Online 编辑器中的此代码定义了一个采用 name 参数的 greet 函数。然后，该函数根据 name 参数值向用户打印个性化问候语。然后，代码执行两次 greet 函数，一次使用名称“Ram”，一次使用名称“Shyam”。

输出

Hello, Ram!
Hello, Shyam!

创建函数

• 在 Python 中定义函数相对简单，因为 Python 带有许多 Python 内置函数，可以调用这些函数来实现所需的结果。
• 创建自定义 Python 函数首先使用“def”关键字，后跟函数名称。
• 在此之后，可以使用变量和其他 Python 指令来精确地制作用户希望函数执行的操作。
• 为 Python 函数提供有意义的名称非常重要，以便其他可能使用该代码的开发人员可以轻松识别该函数的作用，而无需查看其内部工作原理。
• 定义后，可以在其他命令中调用 python 函数，从而大大简化更复杂的逻辑并将所有相关代码保持在一起。

创建函数的语法

def functionname( parameters ):
 "function_docstring"
 function_suite
 return [expression]

调用函数

• 调用 Python 函数相对简单，前提是其用户知道它希望接收哪些参数。
• 所有 Python 函数都有特定的用途，因此请确保在调用函数之前对其进行研究。
• 调用 Python 函数时，请记住在包含任何相关参数的函数名称后放置括号。
• 如果不需要传入参数，则括号将保持为空。
• 除此之外，python 函数不需要任何附加信息;只需输入函数名称，然后观察 Python 的工作。

调用函数的示例

        # Function definition is here
def printme( str ):
 "This prints a passed string into this function"
 print (str)
 return;
# Now you can call printme function
printme("I am the first call to a user-defined function!")
printme("Again a second call to the same function")

“printme”函数，用于打印提供给它的字符串，在此 Python 脚本中定义。它演示了在两次调用此过程时如何使用两个单独的字符串参数。

输出

I am the first call to a user-defined function!
Again a second call to the same function

Python 中的 Pass by Value 和 Pass by Reference

Python 中的按值传递

• 在 Python 中，按值传递是一种将参数传递给函数的方法。
• 这意味着，当参数传递给函数时，Python 解释器会计算表达式并将其值（而不是表达式本身）传递给函数。
• 这允许程序用更少的代码行做更多的事情，并导致更快的执行。
• 传递值还有助于 Python 免受可能导致意外或意外结果的外部影响或用户错误。
• 通过仅传递值，它可以防止外部影响影响程序的运行时环境。
• 在处理 Python 中的大型应用程序时，传递值变得尤为重要，这些应用程序需要高度优化的代码才能高效执行。

Python 中的传递值示例

        student = {'Ram': 12, 'Rahul': 14, 'Rajan': 10}
def test(student):
  student = {'Shyam':20, 'Shivam':21}
  print("Inside the function", student)
  return 
test(student)
print("Outside the function:", student)

此 Python 代码创建一个名为“student”的字典，其中包含几个键值对，然后调用名为“test”的函数，该函数将“student”字典传输到其他字典。在函数内部打印时会出现新词典，但由于在函数外部打印时函数所做的修改是本地的，因此会出现旧的“student”词典。

在 python 中按引用传递

• 在 Python 中编程时，在尝试在函数和类之间传递值时，按引用传递可以帮助节省大量时间。
• 通过引用传递允许直接修改对象，这意味着用户不必使用变量的副本或在函数之间来回传递每条数据。
• 从本质上讲，通过引用传递创建一个从一个对象到另一个对象的链接，然后可以在程序中使用该链接。
• 因此，每当开发人员对现有对象执行多个操作而无需创建更多副本时，都应考虑按引用传递。

Python 中的引用传递示例

        student = {'Ram': 12, 'Rahul': 14, 'Rajan': 10}
def test(student):
  new = {'Shyam':20, 'Shivam':21}
  student.update(new)
  print("Inside the function", student)
  return 
test(student)
print("Outside the function:", student)

这个 Python 程序定义了一个名为“student”的字典和一个名为“test”的函数，该函数通过从函数的“new”字典中添加新的键值对来更新名为“student”的字典。“student”字典反映了函数在函数内部和外部执行的调整。

参数

默认情况下，必须始终使用适当数量的参数调用函数。换句话说，如果函数需要 2 个参数，则必须使用 2 个参数调用它，而不是更多或更少。如果尝试仅使用一个或三个参数调用函数，则会发生错误。

任意参数，*args

• 如果不确定将提供给函数的参数数量，请在函数规范中的参数名称前添加 *。
• 然后，该函数将接收参数元组，并能够根据需要检索元素。

Python 中的任意参数示例

        def sum_numbers(*args):
  total = 0
  for num in args:
    if not isinstance(num, (int, float)):
      raise TypeError(f"Expected a number, got {num}")
    total += num
  return total
# Example usage:
result = sum_numbers(1, 2, 3, 4, 5)
print("Sum:", result)

此示例中的 sum_numbers 函数接受任意数量的输入，并使用 python 中的 for 循环将它们全部相加。当您调用 sum_numbers（1， 2， 3， 4， 5） 时，将计算、返回这些数字的总和并报告给控制台。您可以自由地传递任意数量的论点;它们都将被收集到函数的 args 元组中。

输出

Sum: 15

关键字参数

• key = value 语法也允许您送参数。
• 这使得参数的出现顺序无关紧要。

Python 中的关键字参数示例

        def greet(name, age):
 print(f"Hello, {name}! You are {age} years old.")
# Using keyword arguments to call the function
greet(name="Alice", age=30)
greet(age=25, name="Bob")

Name 和 age 是此示例中的 greet 函数接受的两个参数。在调用函数时，我们使用关键字参数来定义这些参数。函数定义中定义的参数不需要按照与参数相同的顺序传递给它。

输出

Hello, Alice! You are 30 years old.
Hello, Bob! You are 25 years old.

任意关键字参数，**kwargs

• 在函数定义中的参数名称之前，添加两个星号：** 如果不确定将在函数中提供的关键字参数的数量。
• 通过以这种方式接收参数字典，该函数将能够正确访问元素。

Python 中的任意关键字参数示例

        def print_kwargs(**kwargs):
    for key, value in kwargs.items():
        print(f"{key}: {value}")
# Example usage
print_kwargs(name="Alice", age=30, city="New York")

此示例中的 print_kwargs 方法使用 **kwargs 接受任何关键字参数。当使用参数 name=“Alice”、“age=”30“ 和 city=”New York“ 调用函数时，将创建一个字典 kwargs。然后，该函数在字典中输出每个键值对。

name: Alice
age: 30
city: New York

函数参数

• 函数接受可以包含数据的参数。函数名称后跟列出参数的括号。
• 只需用逗号分隔每个参数即可添加任意数量的参数。

Python 中的函数参数示例

        # Function with positional arguments
def add_numbers(a, b):
 result = a + b
 return result
# Calling the function with positional arguments
sum_result = add_numbers(3, 5)
print("Sum:", sum_result)
# Function with keyword arguments
def greet_person(first_name, last_name):
 greeting = f"Hello, {first_name} {last_name}!"
 return greeting
# Calling the function with keyword arguments
greeting_message = greet_person(first_name="John", last_name="Doe")
print(greeting_message)

该代码定义了两个函数：“add_numbers”接受两个位置参数并返回它们的总和，“greet_person”接受两个关键字参数并提供问候语。使用某些参数，将调用函数并报告输出。

输出

Sum: 8
Hello, John Doe!

Python 中的必需参数

• 顾名思义，强制参数是在函数调用时必须提供给函数的参数。
• 否则将导致错误。简单来说，默认函数参数与必需参数完全相反。

Python 中必需参数的示例

        def add_numbers(a, b):
 result = a + b
 return result
# Call the function with required arguments
sum_result = add_numbers(5, 3)
print("Sum:", sum_result)

此示例使用 add_numbers 函数，该函数需要两个输入 a 和 b。调用此函数时，a 和 b 都必须具有值。我们在 add_numbers（5， 3） 调用中将 5 作为 a 传递，将 3 作为 b 传递。然后返回函数将这两个数字相加的结果并报告给控制台。

输出

Sum: 8

默认参数值

• 在 Python 中定义函数时，默认参数值是给定给函数参数的值。
• 在调用函数时，发送该参数的参数是可选的，因为如果函数的调用方未提供该参数的值，则会使用这些默认值。

Python 中默认参数值的示例

        def greet(name="Guest"):
 print(f"Hello, {name}!")
# Calling the function with and without an argument
greet() # Output: Hello, Guest!
greet("Alice") # Output: Hello, Alice!

在此示例中，在 Python Online 编译器中，greet 函数的默认参数值的 name 参数设置为“Guest”。该函数在没有参数的情况下调用时使用默认值。如果提供参数，则该参数将替换提供的值。

输出

Hello, Guest!
Hello, Alice!

Python 中的默认参数

• 函数参数的语法表示和默认值在 Python 中是不同的。
• 如果在函数调用期间未给出参数值，则默认值表示函数参数将采用该值。
• 通过使用 python 的 assignment（=） 运算符和语法 keywordname=value，可以设置默认值。

Python 中的默认参数示例

        def greet(name, greeting="Hello"):
 """Greet a person with a default greeting."""
 print(f"{greeting}, {name}!")
# Calling the function without providing a custom greeting
greet("Alice") # Output: Hello, Alice!
# Calling the function with a custom greeting
greet("Bob", "Hi") # Output: Hi, Bob!

在此示例中，Name 和 greeting 是 greet 函数的两个参数。greeting 参数的默认值为“Hello”。当调用函数而没有问候值时，将使用默认值。但是，在使用该函数时，可以通过传递特定的问候语来覆盖默认值。

输出

Hello, Alice!
Hi, Bob!

Python 中的可变长度参数

• 可以接受无限量数据作为输入的参数称为可变长度参数或 varargs。
• 使用它们时，开发人员不需要将数据包装在列表或其他序列中。
• Python 可识别两种不同形式的可变长度参数：非关键字参数 （*args） 和关键字参数 （**kwargs）。

Python 编译器中的可变长度参数示例

        # Define a function that accepts a variable number of arguments

def add_numbers(*args):
    result = 0
    for num in args:
        result += num
    return result
# Call the function with different numbers of arguments
sum1 = add_numbers(1, 2, 3)
sum2 = add_numbers(10, 20, 30, 40, 50)
# Print the results
print("Sum 1:", sum1)  # Output: Sum 1: 6
print("Sum 2:", sum2)  # Output: Sum 2: 150

此示例中的 add_numbers 函数使用 *args 接受可变数量的参数。然后，在遍历每个参数后计算参数的总和。可以使用任意数量的输入调用此函数，并且它将适当地计算总和。

输出

Sum 1: 6
Sum 2: 150

递归

• Python 还允许函数递归，允许定义的函数相互调用。
• 数学和编程中一个常见的概念是递归。
• 它表示函数对自己进行调用。
• 这样做的好处是允许您循环浏览数据以得出结论。
• 开发人员在使用递归时应格外小心，因为编写一个永不结束或消耗过多内存或处理资源的函数非常简单。
• 然而，如果使用得当，递归可能是一种非常有效且数学上优雅的编程技术。

Python 中的递归示例

        def factorial(n):
    if n == 0:
        return 1
    else:
        return n * factorial(n - 1)
# Test the factorial function
num = 5
result = factorial(num)
print(f"The factorial of {num} is {result}")

这个 Python 程序首先构建递归函数“factorial（n）”，它计算非负整数“n”的阶乘，然后通过计算和打印 5 的阶乘来测试它。

输出

The factorial of 5 is 120

Python 中的匿名函数

• Python 中的匿名函数对于快速编写不需要完整定义的简单一次性函数非常有用。
• 匿名函数采用 lambda 表达式的形式，其中用户通过单个表达式传递特定参数。
• 然后，可以在开发人员使用任何其他类型的函数（例如地图或筛选器构造函数）的地方使用这些函数。
• 匿名函数是处理高阶函数（如 reduce）时必不可少的工具，它用于将数据序列压缩为一个值。
• 匿名函数允许简洁的代码，否则需要几行才能编写，因此在使用 Python 编程时要牢记它们。

Python 中匿名函数的语法

lambda [arg1 [,arg2,.....argn]]:expression

Python 中的匿名函数示例

        # Function definition is here
sum = lambda arg1, arg2: arg1 + arg2;
# Now you can call sum as a function
print ("Value of total : ", sum( 10, 20 ))
print ("Value of total : ", sum( 20, 20 ))

Python 编辑器中的这个程序定义了 lambda 函数 “sum”，它接受两个参数并返回这些参数的总和。它解释了如何使用 lambda 函数分别计算和显示 10 和 20 以及 20 和 20 的总和。

输出

Value of total : 30
Value of total : 40