Python 函数


函数,是编程中很重要的一个概念。简单来说,函数是一段可重复使用的代码段,给这段代码起个名字就是“函数名”。在程序的任何地方都可以通过函数名来使用这段代码,这就是“函数调用”。

python函数

函数的定义

函数的概念,其实我们在初中数学中就接触过了。比如,这个表达式 y = 2x + 3 ,我们就称y是x的一次函数。写成Python函数就是这样的:

def y(x):
    return 2 * x + 3

如上例所示,Python中定义一个函数的规则是这样的:

首先是通过关键字 def 来确定它是一个函数,后面跟着 函数名 (比如上面的 y ),函数名后面是小括号括起来的参数,括号外面以冒号 : 结尾这一行。这一行就是函数的声明。

接下来是 函数体 的代码片段,可以是一行也可以是多行,但它们比 def 多了一个缩进。函数体最后一行可以通过关键字 return 返回一个或多个值。如果没有写 return ,Python默认为返回 None

有一种特殊的函数定义:空函数,就是什么都不做的函数,它通过一个 pass 语句来定义函数体:

def do_nothing():
    pass

空函数主要是在我们写程序最开始,想好都有哪些函数要写,先定义成空函数再慢慢实现它们具体的功能。

同样的,后面我们学习Python面向对象编程时 类(class) 的定义也可以用 pass 来实现一个最小类:

class TheEmptyClass:
    pass

函数的调用

定义好一个函数后,我们就可以调用(运行)该函数了。调用函数就是通过函数名再传入它需要的参数即可。

a = y(2)
print('a is ', a)

b = y(6)
print('b is ', b)

结合函数 y 的定义,猜猜看a和b的值分别为多少吧。

函数y是一个数学运算的函数,它的参数应该是整数或浮点数。如果我们给它传一个字符串进去,看看会有什么结果呢?

In [153]: y('a')
-----------------
TypeError        Traceback (most recent call last)
<ipython-input-153-1e7b94eb7c3d> in <module>
----> 1 y('a')

<ipython-input-150-d8eda758862f> in y(x)
      1 def y(x):
----> 2     return 2 * x + 3
      3 

TypeError: must be str, not int

根据函数体的语句,我们先把字符串 'a' 乘以2得到 'aa' ,再计算 'aa' 字符串和整数 3 的加法就会报错,因为字符串和整数是不能做加法运算的。

我们定义的函数y只有一个参数,如果我们给它传入两个或更多参数,同样也会报错。小猿们可以自己试试看参数个数不对时是什么样的错误。

因此,函数的调用,需要满足函数名、参数类型、参数个数都要符合函数的定义才能运行成功。

函数的返回值

在Python中函数都是有返回值的。如果我们没有通过 return 显示的返回,则Python默认返回 None 。通过 return 我们就可以规定函数返回我们想要的值。我们想要的值可能是一个,也可能是两个或多个, return 都能满足我们的要求。

def my_division(a, b):
    quotient = a // b
    remainder = a % b
    return quotient, remainder

这个函数计算a除以b,返回它们的商和余数两个值。 return 返回多个值时,用逗号 , 隔开它们即可。
我们看看调用该函数运行的结果:

In [158]: my_division(5, 2)
Out[158]: (2, 1)

In [159]: my_division(20, 7)
Out[159]: (2, 6)

In [160]: my_division(20, 5)
Out[160]: (4, 0)

可以看到,函数返回多个值时,这多个值组成了一个tuple(元组)。

递归函数

递归函数就是函数自己调用自己。我们以计算一个整数的阶乘来看看递归函数是什么样子的。阶乘的公式如下:
n! = n * (n-1) * (n-2) * … * 2 * 1

它的递归函数的定义如下:

def factorial(n):
    if n == 1:
        print(n)
        return 1
    print(n, '*', end=' ')
    return n * factorial(n-1)

递归函数都有一个跳出递归的条件,在本函数中就是 n == 1 。当 n != 1 时就递归调用求比当前n小1的数的阶乘,每次n减1,知道 n == 1 结束递归。这个递归过程其实就是生成了连乘(可以看函数的打印信息):
n * (n-1) * (n-2) * … * 2 * 1

In [169]: f = factorial(5)
5 * 4 * 3 * 2 * 1

In [170]: f = factorial(10)
10 * 9 * 8 * 7 * 6 * 5 * 4 * 3 * 2 * 1

总结

定义函数的要素:函数名、参数、函数体
调用函数的注意事项:参数类型、参数个数
函数体最后没有使用 return 语句则默认返回 None
函数通过 return 返回一个或多个值,多个值以tuple的形式返回

练习

把上面的递归函数改写成用循环实现的函数,思考一下递归和循环的关系。