04 python函数_python for in range 3

1,python函数

1.1 函数

数学定义：

• y=f(x) ，y是x的函数，x是自变量。y=f(x0, x1, ..., xn)

python函数：

• 由若干语句组成的语句块、函数名称、参数列表构成，它是组织代码的最小单元
• 完成一定的功能

函数的作用：

• 结构化编程对代码的最基本的封装，一般按照功能组织一段代码
• 封装的目的为了复用，减少冗余代码
• 代码更加简洁美观、可读易懂

函数的分类：

• 内建函数，如max()、reversed()等
• 库函数，如math.ceil()等
• 自定义函数，使用def关键字定义

1.2 函数的定义

def 函数名(参数列表): 
    函数体（代码块） 
    [return 返回值]

• 函数名就是标识符，命名要求一样
• 语句块必须缩进，约定4个空格
• Python的函数若没有return语句，会隐式返回一个None值
• 定义中的参数列表称为形式参数，只是一种符号表达（标识符），简称形参

1.3 函数的调用

• 函数定义，只是声明了一个函数，它不能被执行，需要调用执行
• 调用的方式，就是函数名后加上小括号，如有必要在括号内填写上参数
• 调用时写的参数是实际参数，是实实在在传入的值，简称实参

def add(x, y): # 函数定义 
    result = x + y # 函数体 
    return result  # 返回值

out = add(4,5) # 函数调用，可能有返回值，使用变量接收这个返回值 
print(out) # print函数加上括号也是调用

上面的代码解释：

• 定义一个函数add，及函数名是add，能接受2个参数
• 该函数计算的结果，通过返回值返回，需要return语句
• 调用时，通过函数名add后加2个参数，返回值可使用变量接收
• 函数名也是标识符
• 返回值也是值
• 定义需要在调用前，也就是说调用时，已经被定义过了，否则抛NameError异常
• 函数是可调用的对象，callable(add)返回True

看看这个函数是不是通用的？体会一下Python函数的好处

1.4 函数参数

函数在定义是要定义好形式参数，调用时也提供足够的实际参数，一般来说，形参和实参个数要一致 （可变参数除外）。

1.4.1 实参传参方式

1. 位置传参

定义时def f(x, y, z)， 调用使用 f(1, 3, 5)，按照参数定义顺序传入实参

     2.关键字传参

定义时def f(x, y, z)，调用使用 f(x=1, y=3, z=5)，使用形参的名字来传入实参的方式，如果使用了形参 名字，那么传参顺序就可和定义顺序不同

要求位置参数必须在关键字参数之前传入，位置参数是按位置对应的

def add(x, y): 
    print(x) 
    print(y) 
    print('-' * 30)

add(4, 5)
add(5, 4) # 按顺序对应，反过来x和y值就不同

add(x=[4], y=(5,))
add(y=5.1, x=4.2) # 关键字传参，按名字对应，无所谓顺序

add(4, y=5) # 正确 
add(y=5, 4) # 错误传参

切记：传参指的是调用时传入实参，就2种方式。

下面讲的都是形参定义。

1.4.2 形参缺省值

缺省值也称为默认值，可以在函数定义时，为形参增加一个缺省值。其作用：

• 参数的默认值可以在未传入足够的实参的时候，对没有给定的参数赋值为默认值
• 参数非常多的时候，并不需要用户每次都输入所有的参数，简化函数调用

def add(x=4, y=5): 
    return x+y

测试调用 add()、add(x=5)、add(y=7)、add(6, 10)、add(6, y=7)、add(x=5, y=6)、 add(y=5, x=6)、add(x=5, 6)、add(y=8, 4)、add(11, x=20)

能否这样定义 def add(x, y=5) 或 def add(x=4,y) ？

# 定义一个函数login，参数名称为host、port、username、password
def login(host='localhost', port=3306, username='root', password='root'): 
    print('mysql://{2}:{3}@{0}:{1}/'.format(host, port, username, password))

login()
login('127.0.0.1')
login('127.0.0.1', 3361, 'wayne', 'wayne')
login('127.0.0.1', username='wayne')
login(username='wayne', password='wayne', host='www.magedu.com')

1.4.3 可变参数

需求：写一个函数，可以对多个数累加求和

def sum(iterable):
    s = 0
    for x in iterable: 
        s += x 
    return s

print(sum([1,3,5])) print(sum(range(4)))

上例，传入可迭代对象，并累加每一个元素。 也可以使用可变参数完成上面的函数。

def sum(*nums): 
    sum = 0 
    for x in nums: 
        sum += x 
    return sum

print(sum(1, 3, 5)) 
print(sum(1, 2, 3)

1,可变位置参数

• 在形参前使用 * 表示该形参是可变位置参数，可以接受多个实参
• 它将收集来的实参组织到一个tuple中

2，可变关键置参数

• 在形参前使用 ** 表示该形参是可变关键字参数，可以接受多个关键字参数
• 它将收集来的实参的名称和值，组织到一个dict中

def showconfig(**kwargs):
    for k,v in kwargs.items(): 
        print('{}={}'.format(k,v), end=', ')

showconfig(host='127.0.0.1', port=8080, username='wayne', password='magedu')

混合使用

可以定义为下列方式吗？
def showconfig(username, password, **kwargs)
def showconfig(username, *args, **kwargs)
def showconfig(username, password, **kwargs, *args) # ?

总结：

• 有可变位置参数和可变关键字参数
• 可变位置参数在形参前使用一个星号*
• 可变关键字参数在形参前使用两个星号**
• 可变位置参数和可变关键字参数都可以收集若干个实参，可变位置参数收集形成一个tuple，可变 关键字参数收集形成一个dict
• 混合使用参数的时候，普通参数需要放到参数列表前面，可变参数要放到参数列表的后面，可变位置参数需要在可变关键字参数之前

使用举例

def fn(x, y, *args, **kwargs):
    print(x, y, args, kwargs, sep='\n', end='\n\n')

fn(3, 5, 7, 9, 10, a=1, b='abc')
fn(3, 5)
fn(3, 5, 7)
fn(3, 5, a=1, b='abc')
fn(x=1, y=2, z=3)
fn(x=3, y=8, 7, 9, a=1, b='abc') # ? 
fn(7, 9, y=5, x=3, a=1, b='abc') # ?

• fn(x=3, y=8, 7, 9, a=1, b='abc')，错在位置传参必须在关键字传参之前
• fn(7, 9, y=5, x=3, a=1, b='abc')，错在7和9已经按照位置传参了，x=3、y=5有重复传参了

1.4.4 keyword-only参数

先看一段代码

def fn(*args, x, y, **kwargs):
    print(x, y, args, kwargs, sep='\n', end='\n\n')
 
fn(3, 5) #
fn(3, 5, 7) #
fn(3, 5, a=1, b='abc') #
fn(3, 5, y=6, x=7, a=1, b='abc')

在Python3之后，新增了keyword-only参数。

keyword-only参数：在形参定义时，在一个*星号之后，或一个可变位置参数之后，出现的普通参数， 就已经不是普通的参数了，称为keyword-only参数。

def fn(*args, x):
    print(x, args, sep='\n', end='\n\n')
 
fn(3, 5) # 
fn(3, 5, 7) # 
fn(3, 5, x=7)

keyword-only参数，言下之意就是这个参数必须采用关键字传参。

可以认为，上例中，args可变位置参数已经截获了所有位置参数，其后的变量x不可能通过位置传参传 入了。

思考：def fn(**kwargs, x) 可以吗?

def fn(**kwargs, x):
    print(x, kwargs, sep='\n', end='\n\n'

直接语法错误了。

可以认为，kwargs会截获所有关键字传参，就算写了x=5，x也没有机会得到这个值，所以这种语法不 存在。

keyword-only参数另一种形式:

• 星号后所有的普通参数都成了keyword-only参数。

def fn(*, x, y): 
    print(x, y) 
fn(x=6, y=7) 
fn(y=8, x=9)

1.4.5 Positional-only参数

Python 3.8 开始，增加了最后一种形参类型的定义：Positional-only参数。（2019年10月发布3.8.0）

def fn(a, /): 
    print(a, sep='\n')
 
fn(3)
fn(a=4) # 错误，仅位置参数，不可以使用关键字传参

1.4.6 参数的混合使用

# 可变位置参数、keyword-only参数、缺省值 def fn(*args, x=5):
    print(x)
    print(args)
fn() # 等价于fn(x=5)
fn(5)
fn(x=6)
fn(1,2,3,x=10)

# 普通参数、可变位置参数、keyword-only参数、缺省值 def fn(y, *args, x=5):
    print('x={}, y={}'.format(x, y)) 
    print(args)
fn() #
fn(5)
fn(5, 6)
fn(x=6)  #
fn(1, 2, 3, x=10)
fn(y=17, 2, 3, x=10)  #
fn(1, 2, y=3, x=10)  #
fn(y=20, x=30)

# 普通参数、缺省值、可变关键字参数 def fn(x=5, **kwargs): 
    print('x={}'.format(x)) 
    print(kwargs)
fn()
fn(5)
fn(x=6)
fn(y=3, x=10)
fn(3, y=10)
fn(y=3, z=20)

1.4.7 参数规则

参数列表参数一般顺序是：positional-only参数、普通参数、缺省参数、可变位置参数、keyword-only 参数（可带缺省值）、可变关键字参数。 注意：

• 代码应该易读易懂，而不是为难别人
• 请按照书写习惯定义函数参数

def fn(a, b, /, x, y, z=3, *args, m=4, n, **kwargs): 
    print(a, b)
    print(x, y, z)
    print(m, n)
    print(args)
    print(kwargs)
    print('-' * 30)

def connect(host='localhost', user='admin', password='admin', port='3306', **kwargs):
    print(host, port)
    print(user, password)
    print(kwargs)

connect(db='cmdb') # 参数的缺省值把最常用的缺省值都写好了 
connect(host='192.168.1.123', db='cmdb') 
connect(host='192.168.1.123', db='cmdb', password='mysql')

• 定义最常用参数为普通参数，可不提供缺省值，必须由用户提供。注意这些参数的顺序，最常用的 先定义
• 将必须使用名称的才能使用的参数，定义为keyword-only参数，要求必须使用关键字传参
• 如果函数有很多参数，无法逐一定义，可使用可变参数。如果需要知道这些参数的意义，则使用可变关键字参数收集

1.4.8 参数解构

def add(x, y): 
    print(x, y) 
    return x + y

add(4, 5)
add((4, 5)) # 可以吗？
t = 4, 5
add(t[0], t[1])
add(*t)
add(*(4, 5))
add(*[4, 5])
add(*{4, 5}) # 注意有顺序吗？ add(*range(4, 6))

add(*{'a':10, 'b':11}) # 可以吗？ add(**{'a':10, 'b':11}) # 可以吗？ add(**{'x':100, 'y':110}) # 可以吗？

1.5 参数解构：

• 在给函数提供实参的时候，可以在可迭代对象前使用 * 或者 ** 来进行结构的解构，提取出其中所 有元素作为函数的实参
• 使用 * 解构成位置传参
• 使用 ** 解构成关键字传参
• 提取出来的元素数目要和参数的要求匹配

def add(*iterable): 
    result = 0
    for x in iterable: 
        result += x 
    return result

add(1, 2, 3) 
add(*[1, 3, 5]) 
add(*range(5))

# 3.8以后，下面就不可以使用字典解构后的关键字传参了 
def add(x, y, /): # 仅位置形参
    print(x, y)
    return x + y

add(**{'x':10, 'y':11})

1.6 练习

• 编写一个函数，能够接受至少2个参数，返回最小值和最大值

下面几种实现，哪一种好些？

# 使用内建函数完成，谁好
def get_values(a, b, *args): # 最大值、最小值 
    src = (a, b, *args)
    mx, mn = max(src), min(src)

def get_values(x, y, *args): # 排序 
    max, *_, min = sorted((x, y, *args)) 
    return max, min

# 自己实现
def get_values(x, y, *args):
    # 假设类型都一样
    #print(x, y, args)
    max, min = (x, y) if x > y else (y, x) 
    for i in args:
        if i > max:
            max = i
        elif i < min:
            min = i
    return min, max

print(get_values(*range(10)))

2,函数的返回值

先看几个例子：

# return语句之后可以执行吗？
def showplus(x):
    print(x)
    return x + 1
    print('~~end~~') # return之后会执行吗？

• showplus(5)

# 多条return语句都会执行吗 def showplus(x): 
    print(x)
    return x + 1 
    return x + 2

• showplus(5)

# 下例多个return可以执行吗？ def guess(x):
    if x > 3: 
        return "> 3" 
    else:
        return "<= 3"

• print(guess(10))

# 下面函数执行的结果是什么
def fn(x):
    for i in range(x):
        if i > 3:
            return i
    else:
         print("{} is not greater than 3".format(x))

print(fn(5)) # 打印什么？
print(fn(3)) # 打印什么？

总结：

• Python函数使用return语句返回“返回值”
• 所有函数都有返回值，如果没有return语句，隐式调用return None
• return 语句并不一定是函数的语句块的最后一条语句
• 一个函数可以存在多个return语句，但是只有一条可以被执行。如果没有一条return语句被执行 到，隐式调用return None
• 如果有必要，可以显示调用return None，可以简写为return
• 如果函数执行了return语句，函数就会返回，当前被执行的return语句之后的其它语句就不会被执 行了
• 返回值的作用：结束函数调用、返回“返回值”

能够一次返回多个值吗？

def showvalues(): 
    return 1, 3, 5

• showvalues() # 返回了多个值吗？
• 函数不能同时返回多个值
• return 1, 3, 5 看似返回多个值，隐式的被python封装成了一个元组
• x, y, z = showlist() 使用解构提取返回值更为方便

3, 函数作用域

3.1 作用域

一个标识符的可见范围，这就是标识符的作用域。一般常说的是变量的作用域

def foo(): 
    x = 100
 print(x) # 可以访问到吗

上例中x不可以访问到，会抛出异常（NameError: name 'x' is not defined），原因在于函数是一个封 装，它会开辟一个作用域，x变量被限制在这个作用域中，所以在函数外部x变量不可见。

注意：每一个函数都会开辟一个作用域

3.2 作用域分类

• 全局作用域

  • 在整个程序运行环境中都可见
  • 全局作用域中的变量称为全局变量global

• 局部作用域

  • 在函数、类等内部可见
  • 局部作用域中的变量称为局部变量，其使用范围不能超过其所在局部作用域
  • 也称为本地作用域local

# 局部变量
def fn1():
    x = 1 # 局部作用域，x为局部变量，使用范围在fn1内

def fn2():
    print(x) # x能打印吗？可见吗？为什么？

print(x) # x能打印吗？可见吗？为什么？

# 全局变量
x = 5 # 全局变量，也在函数外定义 def foo():
    print(x) # 可见吗？为什么？
 foo

• 一般来讲外部作用域变量可以在函数内部可见，可以使用
• 反过来，函数内部的局部变量，不能在函数外部看到

3.3 函数嵌套

在一个函数中定义了另外一个函数

def outer():
    def inner(): 
        print("inner") 
    inner() 
    print("outer")

outer() # 可以吗？ 
inner() # 可以吗？

内部函数inner不能在外部直接使用，会抛NameError异常，因为它在函数外部不可见。

其实，inner不过就是一个标识符，就是一个函数outer内部定义的变量而已。

3.3.1 嵌套结构的作用域

对比下面嵌套结构，代码执行的效果:

def outer1(): #
    o = 65
    def inner(): 
        print("inner {}".format(o)) 
        print(chr(o))
 
    inner()
    print("outer {}".format(o))
    
 outer1() # 执行后，打印什么

def outer2(): #
    o = 65
    def inner():
        o = 97
        print("inner {}".format(o)) 
        print(chr(o))
 
    inner()
    print("outer {}".format(o))
    
 outer2() # 执行后，打印什么

从执行的结果来看：

• 外层变量在内部作用域可见
• 内层作用域inner中，如果定义了o = 97 ，相当于在当前函数inner作用域中重新定义了一个新的 变量o，但是，这个o并不能覆盖掉外部作用域outer2中的变量o。只不过对于inner函数来说，其 只能可见自己作用域中定义的变量o了

print(ord('中'), hex(ord('中')), '中'.encode(), '中'.encode('gbk'))

chr(20013) # '中' 
chr(97)

3.4 一个赋值语句的问题

再看下面左右2个函数: 

仔细观察函数2返回的错误指向x += 1，原因是什么呢？

x = 5
def foo():
    x += 1 foo() # 报错如下

 

原因分析：

• x += 1 其实是 x = x + 1
• 只要有"x="出现，这就是赋值语句。相当于在foo内部定义一个局部变量x，那么foo内部所有x都 是这个局部变量x了
• x = x + 1 相当于使用了局部变量x，但是这个x还没有完成赋值，就被右边拿来做加1操作了 如何解决这个常见问题？

3.5 global语句

x = 5
def foo():
    global x # 全局变量 
    x += 1 
    print(x)
foo()

• 使用global关键字的变量，将foo内的x声明为使用外部的全局作用域中定义的x
• 全局作用域中必须有x的定义 如果全局作用域中没有x定义会怎样？

注意，下面试验如果在ipython、jupyter中做，上下文运行环境中有可能有x的定义，稍微不注意，就 测试不出效果

# 有错吗？
def foo(): 
    global x 
    x += 1 
    print(x) foo()

# 有错吗？
def foo(): 
    global x
    x = 10
    x += 1 
    print(x) foo()
print(x) # 可以吗

使用global关键字定义的变量，虽然在foo函数中声明，但是这将告诉当前foo函数作用域，这个x变量 将使用外部全局作用域中的x。

即使是在foo中又写了x = 10 ，也不会在foo这个局部作用域中定义局部变量x了。 使用了global，foo中的x不再是局部变量了，它是全局变量。

3.5.1 总结：

• x+=1 这种是特殊形式产生的错误的原因？先引用后赋值，而python动态语言是赋值才算定义，才 能被引用。解决办法，在这条语句前增加x=0之类的赋值语句，或者使用global 告诉内部作用域， 去全局作用域查找变量定义
• 内部作用域使用x = 10 之类的赋值语句会重新定义局部作用域使用的变量x，但是，一旦这个作 用域中使用 global 声明x为全局的，那么x=5相当于在为全局作用域的变量x赋值

3.5.2 global使用原则

• 外部作用域变量会在内部作用域可见，但也不要在这个内部的局部作用域中直接使用，因为函数的 目的就是为了封装，尽量与外界隔离
• 如果函数需要使用外部全局变量，请尽量使用函数的形参定义，并在调用传实参解决
• 一句话：不用global。学习它就是为了深入理解变量作用域

3.6 闭包

自由变量：未在本地作用域中定义的变量。例如定义在内层函数外的外层函数的作用域中的变量

闭包：就是一个概念，出现在嵌套函数中，指的是内层函数引用到了外层函数的自由变量，就形成了闭 包。很多语言都有这个概念，最熟悉就是JavaScript

def counter():
    c = [0]
    def inc():
        c[0] += 1 # 报错吗？ 为什么 # line 4 
        return c[0]
    return inc

foo = counter()                    # line 8 print(foo(), foo())                # line 9 
c = 100
print(foo())                       # line 11

上面代码有几个问题：

• 第4行会报错吗？为什么
• 第9行打印什么结果？
• 第11行打印什么结果？

代码分析:

• 第8行会执行counter函数并返回inc对应的函数对象，注意这个函数对象并不释放，因为有foo记 着
• 第4行会报错吗？为什么
  • 不会报错，c已经在counter函数中定义过了。而且inc中的使用方式是为c的元素修改值，而 不是重新定义c变量
• 第9行打印什么结果？
  • 打印 1 2
• 第11行打印什么结果？
  • 打印 3
  • 第9行的c和counter中的c不一样，而inc引用的是自由变量正是counter中的变量c

这是Python2中实现闭包的方式，Python3还可以使用nonlocal关键字 再看下面这段代码，会报错吗？使用global能解决吗？

def counter(): 
    count = 0
    def inc(): 
        count += 1 
        return count 
    return inc

foo = counter() 
print(foo(), foo())

上例一定出错，使用gobal可以解决:

def counter(): 
    global count 
    count = 0
    def inc(): 
        global count 
        count += 1 
        return count 
    return inc

foo = counter() 
print(foo(), foo()) 
count = 100 
print(foo()) # 打印几？

上例使用global解决，这是全局变量的实现，而不是闭包了。

如果要对这个普通变量使用闭包，Python3中可以使用nonlocal关键字。``

3.7 nonlocal语句

nonlocal：将变量标记为不在本地作用域定义，而是在上级的某一级局部作用域中定义，但不能是全局 作用域中定义。

def counter():
    count = 0
    def inc():
        nonlocal count # 声明变量count不是本地变量 
        count += 1
        return count
    return inc

foo = counter() 
print(foo(), foo())

count 是外层函数的局部变量，被内部函数引用。

内部函数使用nonlocal关键字声明count变量在上级作用域而非本地作用域中定义。

代码中内层函数引用外部局部作用域中的自由变量，形成闭包。

 

上例是错误的，nonlocal 声明变量 a 不在当前作用域，但是往外就是全局作用域了，所以错误。

4 函数的销毁

定义一个函数就是生成一个函数对象，函数名指向的就是函数对象。

可以使用del语句删除函数，使其引用计数减1。

可以使用同名标识符覆盖原有定义，本质上也是使其引用计数减1。

Python程序结束时，所有对象销毁。 函数也是对象，也不例外，是否销毁，还是看引用计数是否减为0。

5，变量名解析原则LEGB

• Local，本地作用域、局部作用域的local命名空间。函数调用时创建，调用结束消亡
• Enclosing，Python2.2时引入了嵌套函数，实现了闭包，这个就是嵌套函数的外部函数的命名空 间
• Global，全局作用域，即一个模块的命名空间。模块被import时创建，解释器退出时消亡
• Build-in，内置模块的命名空间，生命周期从python解释器启动时创建到解释器退出时消亡。例如 print(open)，print和open都是内置的变量

所以一个名词的查找顺序就是LEGB： 

迭代器：

• 特殊的对象，一定是可迭代对象，具备可迭代对象的特征
• 通过iter方法把一个可迭代对象封装成迭代器
• 通过next方法，获取
• 迭代器对象的一个元素
• 生成器对象，就是迭代器对象。但是迭代器对象未必是生成器对象

可迭代对象：

• 能够通过迭代一次次返回不同的元素的对象
  • 所谓相同，不是指值是否相同，而是元素在容器中是否是同一个，例如列表中值可以重复 的，['a', 'a']，虽然这个列表有2个元素，值一样，但是两个'a'是不同的元素
• 可以迭代，但是未必有序，未必可索引
• 可迭代对象有：list、tuple、string、bytes、bytearray、range、set、dict、生成器、迭代器等
• 可以使用成员操作符in、not in
  • 对于线性数据结构，in本质上是在遍历对象，时间复杂度为O(n)

lst = [1, 3, 5, 7, 9]
 
it = iter(lst) # 返回一个迭代器对象 
print(next(it))
print(next(it))
 
for i, x in enumerate(it, 2): 
    print(i, x)
# print(next(it)) # StopIteration 
print()
 
for x in reversed(lst): 
    print(x)