Python笔记3-20151027

函数的参数

Python的函数定义非常简单，但是灵活度却非常大。除了正常定义的必选参数外，还可以使用默认参数、可变参数和关键字参数，使得函数定义出来的接口，不但能处理复杂的参数，还可以简化调用者的代码。

一、位置参数

def power(x):

return x * x

对于power(x)函数，参数x就是一个位置参数。

>>>power(5)

25

若计算x的3次方怎么办？

def power(x,n):

s = 1

while n > 0:

n = n - 1

s =  s * x

return s

对于修改后的power(x,n)函数，可以计算任意n次方：

>>>power(5,3)

125

修改后的power(x,n)函数有两个参数：x和n，这两个参数都是位置参数，调用函数时，传入的两个值按照位置顺序依次赋给参数x和你。

二、默认参数

新的power(x,n)函数定义没有问题，但是，就得调用代码失败了，原因是我们增加了一个参数，导致旧的代码因为缺少一个参数而无法正常调用：

>>> power(5)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: power() missing 1 required positional argument: 'n'
Python的错误信息和明确：调用函数power()缺少了一个位置参数n。
若将第二个参数n的默认值设定为2：
def power(x,2)
    s = 1
    while n > 0:
        n = n - 1
        s = s * x
    return s
这样，当调用power(5)/时，相当于调用power(5,2):
>>>power(5)
25
>>>power(5,2)
25
而对于n > 2的其他情况，就必须明确的传入n,比如power(5,3)。
设置默认参数是，有几点必须注意：
一是必选参数在前，默认参数在后，否则Python的解释器会报错；
二是如何设置默认参数。
当函数有多个参数时，把变化大的参数放在前面，变化小的参数放在后面。变化小的参数就可以作为默认参数。
使用默认参数最大的好处是降低调用函数的难度。
若我们写个一年级小学生注册的函数，需要传入name和gender两个参数：
def enroll(name,gender):
    print('name:',name)
    print('gender:',gender)
>>>enroll('Kevin','F')
   name: Kevin
   gender: F
若要继续传入年龄、城市等信息怎么办？
def enroll(name,gender,age=6,city='Chengdu'):
    print('name',name)
    print('gender',gender)
    print('age:',age)
    print('city:',city)
这样，大多数学生注册时不需要提供年龄和城市，只提供必要的两个参数：
>>>enroll('Kevin'，‘F’)
   name: Kevin
   gender: F
   age: 6
   city: Chengdu
只有与默认参数不符的学生才需要提供额外的信息：
enroll('Kevin','M',7)
enroll('Adam','M',city='Chongqing')
默认参数降低了函数调用的难度，而一点需要更复杂的调用是，又可以传递更多的参数来实现。无论是简单调用还是复杂调用，函数只需要定义一个。
有多个默认参数时，调用的时候，即可以按顺序提供默认参数，如enroll('Adam','M',7);也可以不按顺序提供部分默认参数。当不按顺序提供部分默认参数是，需要把参数名写上。比如调用enroll('Adam','M',city='Chongqing')。
常出现的误区：
def add_end(L=[])
    L.append('END')
    return L
当正常调用时，结果似乎不错：
>>>add_end([1,2,3])
[1,2,3,'END']
>>>add_end(['x','y','z'])
['x','y','z','END']
当使用默认参数调用时，一开始结果是对的：
>>>add_end()
['END']
但，再次调用add_end()时，结果就不对了：
>>>add_end()
['END','END']
>>>add_end()
['END','END','END']
原因解释如下：
python函数在定义的时候，默认参数L的值就被计算出来了，即[]，默认参数L也是一个变量，它指向对象[]，每次调用该函数，如果改变了L的内容，则下次调用时，默认参数的内容就变了，不再是函数定义时的[]了。
所以，定义默认参数要牢记一点：默认参数必须指向不变对象！
def add_end(L = None):
    if L is None:
        L = []
    L.append('END')
    return L
现在调用：
>>>add_end()
['END']
>>>add_end()
['END']
为什么要设计str、None这样的不变对象呢？因为不变对象一旦创建，对象内部的数据就不能修改，这样就减少了由于修改数据导致的错误。此外，由于对象不变，多任务环境不同时读取对象不需要加锁，同时读一点问题都没有。因此在编写程序时，如果可以设计一个不变对象，那就尽量设计成不变对象。

三、可变参数

在python函数中，还可以定义可变参数，顾名思义，可变参数就是传入的参数个数是可变的，可以是1个，2个到任意个，还可以是0个。
若给定一组数字a,b,c....，请计算a2+b2+c2+...
要定义出这个函数，我们必须确定输入的参数。由于参数个数不确定，我们首先想到可以把a,b,c.....作为一个list或tuple传进来，这样，函数可以定义如下：
def calc(numbers):
    sum = 0
    for n in numbers:
        sum = sum + n * n
    return sum
调用的时候，需要先组装出一个list或tuple：
>>>calc([1,2,3])
14
>>>calc((1,2,5,7))
84
若利用可变参数：
def calc(*numbers):
    sum = 0
    for n in numbers:
        sum = sum + n * n
    return sum
定义可变参数和定义一个list或tuple参数相比，仅仅在参数前面加了一个*号。在函数内部，参数numbers接收到的是一个tuple，因此，函数代码完全不变。但是，调用该函数时可以传入任意个参数，包括0个参数：
>>>calc(1,2)
5
>>>calc()
0
若已经有一个list或者tuple，要调用一个可变参数：
>>>nums = [1,2,3]
>>>calc(nums[0],nums[1],nums[2])
14
Python允许你在list或tuple前面加一个*号，把list或tuple的元素变成可变参数传递进去：
>>>nums = [1,2,3]
>>>calc(*nums)
14

四、关键字参数

可变参数允许你传入0个或任意个参数，这些可变参数在函数调用时自动组装为一个tuple。而关键字参数允许你传入0个或任意个含参数名的参数，这些关键字参数在函数内部自动组装为一个dict。
def person(name,age,**kw):
    print('name:',name,'age:',age,'other:',kw)
函数person除了必选参数name和age外，还接受关键字参数kw。在调用该函数时，可以只传入必选参数：
>>>person('Michael',30)
name: Michael age: 30 other: {}
也可以传入任意个数的关键字参数：
>>>person('Bob',35,city='Beijing')
name: Bob age: 35 other: {'ciyt': ‘Beijing’}
>>>person('Adam',34,gender='M',job='Engineer')
name: Adam agen: 34 other: {'gender:' 'M','job': 'Engineer'}
关键字参数可以扩展函数的功能。

五、命名关键字参数

对于关键字参数，函数的调用者可以传入任意不受限制的关键字参数。至于到底传入了哪些，就需要在函数内部通过kw检查。
仍以person()函数为例，我们希望检查是否有city和job参数：
def person(name,age,**kw):
    if 'city' in kw:
        pass
    if 'job' in kw:
        pass
    print('name:',name,'age:',age,'other:',kw)
但是调用者仍可以传入不受限制的关键字参数：
>>>person('Jack',24,city='Beijing',addr='Chaoyang',zipcode=123456)
如果要限制关键字参数的名字，就可以用命名关键字参数，如定义的函数如下：
def person(name,age,*,city,job):
    print(name,age,city,job)
和关键字参数**kw不同，命名关键字参数需要一个特殊分隔符*，*后面的参数被视为命名关键字参数。
调用方式如下：
>>>person('Jack',24,city='Beijing',job='Engineer')
Jack 24 Beijing Engineer
命名关键字参数必须传入参数名，这个位置参数不同。如果没有传入参数名，调用将会报错：
>>>person(‘Jack’,24,'Beijing','Engineer')
Traceback(most recent call last):
   File"<stdin>",line 1, in <module>
TypeError:person() takes 2 positional arguments but 4 were given
由于调用时缺少参数名city和job，Python解释器把这4个参数均视为参数，但person()函数仅接受2个位置参数。
def person(name,age,*,city='Beijing',job):
    print(name,age,city,job)
>>>person('Jack',24,job='Engineer')
Jack 24 Beijing Engineer
使用命名关键字参数是，要特别注意，*不是参数，而是特殊分隔符。如果缺少*，Python解释器将无法识别位置参数和命名关键字参数：
def person(name,age,city,job):
    # 缺少* ，city和job被视为位置参数
    pass

六、参数组合

在Python中定义函数，可以用必选参数、默认参数、可变参数、关键字参数和命名关键字参数，这5中参数都可以用组合使用，除了可变参数无法和命名关键字参数组合。但是请注意，参数定义的顺序必须是：必选参数、默认参数、可变参数/命名关键字参数和关键字参数。
比如定义一个函数，包含上述若干种参数：
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)
在函数调用的时候，Python解释器自动按照参数位置和参数名把对应的参数传进去。
>>>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}
通过一个tuple和dict，也可以调用上述函数：
>>>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': '#'}

小结

Python的函数具有非常灵活的参数形态，既可以实现简单的调用，又可以传入非常复杂的参数。
默认参数一定要用不可变对象，如果是可变对象，程序运行时会有逻辑错误。
要注意定义可变参数和关键字参数的语法：
*args是可变参数，args接收到的是一个tuple；
**kw是关键字参数，kw接收的是一个dict。
以及调用函数时如何传入可变参数和关键字参数的语法：
可变参数既可以直接传入：func(1,2,3),又可以先组装list或tuple，在通过*args传入：func(*(1,2,3));
关键字参数既可以直接传入：func(a=1,b=2),又可以先组装dict，再通过**kw传入：func(**{'a':1,'b':2}).
使用*args和**kw是Python的习惯写法，当然也可以使用其他参数名，但最好使用习惯用法。
命名的关键字参数是为了限制调用者可以传入的参数名，同时可以提供默认值。
定义命名的关键字参数不要忘了写分隔符*，否则定义的将是位置函数。