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在Python中#xff0c;函数是组织好的、可重复使用的代码块#xff0c;用于实现单一或相关联功能。函数能提高应用的模块性和代码的重复利用率。除了内建函数外#xff0c;Python还支持用户自定义函数。
定义函数
自定义函数使用 def 关键字开始定义。函数…Python函数概述
在Python中函数是组织好的、可重复使用的代码块用于实现单一或相关联功能。函数能提高应用的模块性和代码的重复利用率。除了内建函数外Python还支持用户自定义函数。
定义函数
自定义函数使用 def 关键字开始定义。函数的基本语法如下
def function_name(parameters):docstring# 函数体# ...return valuefunction_name 是函数的名称。parameters 是传递给函数的参数。docstring 是一个可选的字符串用于描述函数的作用。return 语句用于从函数返回一个值。
示例代码
下面是一个简单的函数定义和调用的例子
# 定义一个函数
def greet():return Hello, World!# 调用函数并打印返回值
print(greet()) # 输出: Hello, World!参数和返回值
函数可以接受参数这些参数可以在函数内部使用。函数还可以返回值。
# 定义一个带参数的函数
def add(a, b):返回两个数的和return a b# 调用函数并打印返回值
print(add(5, 3)) # 输出: 8默认参数
函数还可以有默认参数这意味着在调用函数时可以省略具有默认值的参数。
def say_hello(nameGuest):print(Hello, name)say_hello() # 输出: Hello, Guest
say_hello(Alice) # 输出: Hello, Alice关键字参数
函数还可以接受关键字参数这意味着在调用函数时可以通过参数名指定参数。
def print_info(name, age):print(Name:, name)print(Age:, age)print_info(age25, nameAlice) # 输出: Name: Alice Age: 25在Python中*args和**kwargs是两种特殊的参数它们允许函数接收任意数量的位置参数和关键字参数。这种特性在函数定义中非常有用因为它使得函数能够灵活地处理不同数量和类型的参数。
*args可变位置参数和 **kwargs可变关键字参数
*args
*args用于函数定义中允许函数接收任意数量的位置参数。这些参数在函数内部作为一个元组tuple处理。使用*args可以使得函数调用时传入的参数数量更加灵活。
例如下面的函数使用了*args来接收任意数量的参数并打印它们
def print_args(*args):for arg in args:print(arg)print_args(1, 2, 3) # 输出 1 2 3
print_args(a, b) # 输出 a b在这个例子中*args收集了所有未命名的位置参数并在函数内部遍历打印它们。
**kwargs
**kwargs同样用于函数定义中但它允许函数接收任意数量的关键字参数。这些参数在函数内部作为一个字典dict处理。使用**kwargs可以使得函数能够接收任意数量的命名参数而不需要在函数定义时明确指定。
例如下面的函数使用了**kwargs来接收任意数量的关键字参数并打印它们
def print_kwargs(**kwargs):for key, value in kwargs.items():print(f{key}: {value})print_kwargs(a1, b2) # 输出 a: 1 b: 2
print_kwargs(nameAlice, age25) # 输出 name: Alice age: 25在这个例子中**kwargs收集了所有命名的关键字参数并在函数内部遍历打印它们的键和值。
同时使用*args和**kwargs
在同一个函数定义中同时使用*args和**kwargs但*args必须位于**kwargs之前。这是因为*args用于收集位置参数而**kwargs用于收集关键字参数。
def print_all_args_kwargs(*args, **kwargs):print(Positional arguments:)for arg in args:print(arg)print(Keyword arguments:)for key, value in kwargs.items():print(f{key}: {value})print_all_args_kwargs(1, 2, 3, a4, b5) # 输出 1 2 3 和 a: 4 b: 5在这个例子中*args收集了位置参数1, 2, 3而**kwargs收集了关键字参数a4和b5。
匿名函数
Python还提供了匿名函数也称为lambda函数。这种函数的特点是它们没有名称。
# 定义一个匿名函数
add lambda x, y: x y# 使用匿名函数
print(add(5, 3)) # 输出: 8函数注解
Python 3引入了函数注解允许指定参数和返回值的类型。但是不一定要强制遵守。
def add(a: int, b: int) - int:return a bprint(add(5, 3)) # 输出: 8在Python中变量的命名空间和作用域是两个相关的概念它们共同决定了在特定的代码块中如何访问和修改变量。
命名空间Namespace
命名空间是Python用来存储变量名和其对应值的一种映射。每个变量都存在于某个特定的命名空间中。Python中有几种不同的命名空间 局部命名空间Local Namespace在函数或类内部定义的变量存在于局部命名空间中。它们只能被该函数或类内部的代码访问。 全局命名空间Global Namespace在模块级别定义的变量存在于全局命名空间中。它们可以被模块内的所有函数和类访问。 内置命名空间Built-in Namespace包含Python解释器提供的内置函数和变量如print()、len()等。
作用域Scope
作用域是指代码中可以访问特定变量的区域。Python的作用域遵循LEGB规则 LocalL最内层的作用域即函数内部或类的方法内部。 EnclosingE包含局部作用域的作用域通常是函数所在的模块。 GlobalG全局作用域即模块级别的命名空间。 Built-inB最外层的作用域包含内置的Python函数和变量。
代码示例
局部作用域
def my_function():local_var I am localprint(local_var) # 输出: I am localmy_function()
# print(local_var) # 报错: NameError, name local_var is not defined在这个例子中local_var是局部变量只能在my_function函数内部访问。
全局作用域
global_var I am globaldef my_function():print(global_var) # 输出: I am globalmy_function()# 也可以在函数内部修改全局变量
def modify_global():global global_varglobal_var Modified global
print(global_var) # 输出: I am global
modify_global()
print(global_var) # 输出: Modified globalglobal_var是全局变量可以在模块的任何地方访问和修改。使用global关键字在函数内部使用global关键字可以声明一个变量为全局变量这样就可以在函数内部访问和修改全局命名空间中的变量。
嵌套作用域
def outer_function():var_in_outer Outerdef inner_function():print(var_in_outer) # 输出: Outerlocal_var I am local in innerprint(local_var) # 输出: I am local in innerinner_function()outer_function()
# print(var_in_outer) # 报错: NameError, name var_in_outer is not defined在这个例子中inner_function可以访问其外部函数outer_function的局部变量var_in_outer但var_in_outer不能在inner_function外部访问。
闭包和非局部Nonlocal
闭包是一个函数它记住了创建它的环境。在嵌套函数中如果内部函数想要访问外部函数的局部变量但不是全局或内置变量可以使用nonlocal关键字。
def outer_function():var_in_outer Outerdef inner_function(nonlocal_var):nonlocal_var and innerprint(nonlocal_var)inner_function(var_in_outer)print(var_in_outer) # 输出: Outer and innerouter_function()在这个例子中inner_function通过nonlocal关键字修改了外部函数outer_function的局部变量var_in_outer。
闭包的概念
闭包Closure是Python中一个重要的概念它指的是一个函数能够记住并访问其创建时所在的作用域内的变量和状态即使这个函数在其原始定义的作用域之外被调用。闭包常用于创建带有特定状态的函数或者用来封装函数式编程中的数据。
闭包的作用主要体现在以下几个方面 封装状态闭包允许创建一个函数这个函数不仅封装了行为即要执行的操作还封装了状态即数据。这对于创建不可变函数或者创建具有持久状态的函数非常有用。 数据隐藏闭包可以隐藏内部状态这些状态对于外部代码是不可见的。这有助于实现数据的封装和隐私保护。 创建装饰器闭包是实现装饰器Decorator的基础。装饰器是一种设计模式它允许在不修改原始函数代码的情况下增加函数的新功能。 延迟计算闭包可以用来实现延迟计算即只有在需要时才计算某些值这可以提高程序的效率。
代码示例
下面是一个简单的闭包示例它展示了如何使用闭包来封装状态
def make_counter():count 0 # 这是闭包将访问的外部变量def counter():nonlocal count # 声明count为非局部变量count 1return countreturn counter # 返回闭包函数# 创建一个计数器
my_counter make_counter()# 使用计数器
print(my_counter()) # 输出: 1
print(my_counter()) # 输出: 2
print(my_counter()) # 输出: 3在这个例子中make_counter函数内部定义了一个变量count并且定义了一个counter函数。counter函数是一个闭包因为它引用了外部函数make_counter中的变量count。每次调用my_counter()时它都会增加count的值并返回新的计数。
装饰器示例
闭包也常用于创建装饰器下面是使用闭包实现装饰器的一个例子
def my_decorator(func):def wrapper(*args, **kwargs):print(Something is happening before the function is called.)result func(*args, **kwargs)print(Something is happening after the function is called.)return resultreturn wrappermy_decorator
def say_hello():print(Hello!)# 调用被装饰的函数
say_hello()在这个例子中my_decorator是一个装饰器工厂函数它返回一个wrapper闭包函数。wrapper函数封装了对func的调用并在其前后添加了额外的行为。当我们使用my_decorator装饰say_hello函数时实际上是在调用wrapper函数。这样我们就可以在不修改say_hello函数的情况下为其添加新的功能。
闭包是Python中一个强大的特性它使得函数式编程在Python中成为可能并且提供了一种灵活的方式来处理数据和状态。
魔法函数
在Python中魔法函数Magic Methods也称为双下方法Dunder Methods是一些特殊的方法它们以双下划线__开头和结尾。这些方法通常是Python内置的用于实现特定的操作比如对象的创建、访问、修改和销毁等。魔法方法通常是不能被直接调用的而是在特定的操作中被Python解释器自动调用。
以下是一些常见的魔法方法及其用途基本上魔法函数其形参必须要加上self。 __new__(cls, [...])创建对象时调用通常用于控制对象的创建过程。 __init__(self, [...])在创建对象后调用用于初始化对象。 __del__(self)在对象被销毁之前调用用于执行清理工作。 __repr__(self)返回一个官方的字符串表示通常用于调试。 __str__(self)返回一个非正式的字符串表示通常用于用户输出。 __eq__(self, other)定义等于操作符的行为。 __ne__(self, other)定义不等于操作符的行为。 __lt__(self, other)定义小于操作符的行为。 __le__(self, other)定义小于等于操作符的行为。 __gt__(self, other)定义大于操作符的行为。 __ge__(self, other)定义大于等于操作符的行为。 __add__(self, other)定义加法操作符的行为。 __sub__(self, other)定义减法操作符的行为。 __mul__(self, other)定义乘法操作符的行为。 __truediv__(self, other)定义真除法操作符的行为。 __floordiv__(self, other)定义地板除法操作符的行为。 __mod__(self, other)定义取模操作符的行为。 __radd__(self, other)定义反射加法操作符的行为。 __rsub__(self, other)定义反射减法操作符的行为。 __rmul__(self, other)定义反射乘法操作符的行为。 __repr__(self)定义反引号操作符的行为。 __call__(self, [...])允许一个对象像函数一样被调用。 __len__(self)定义len()函数的行为。 __getitem__(self, key)定义索引操作符[]的行为。 __setitem__(self, key, value)定义索引赋值操作符[]的行为。 __delitem__(self, key)定义删除操作符del的行为。 __iter__(self)定义迭代器的获取。 __next__(self)定义迭代器的下一个元素的获取。 __contains__(self, item)定义in操作符的行为。 __call__(self, [...])定义对象作为函数调用时的行为。
这些魔法方法使得Python对象的行为可以与内置类型的行为相匹配甚至可以扩展到自定义类型。通过定义这些方法可以扩展和定制对象的行为使其更加符合的需求。
示例代码
下面是一个使用魔法方法的例子我们定义一个简单的类实现基本的创建、字符串表示和比较功能
class MyClass:def __init__(self, value):self.value valuedef __repr__(self):return fMyClass({self.value})def __str__(self):return fInstance of MyClass with value {self.value}def __eq__(self, other):if isinstance(other, MyClass):return self.value other.valuereturn NotImplementeddef __lt__(self, other):if isinstance(other, MyClass):return self.value other.valuereturn NotImplemented# 创建两个MyClass实例
a MyClass(10)
b MyClass(20)# 使用魔法方法
print(a) # 输出: Instance of MyClass with value 10
print(b) # 输出: Instance of MyClass with value 20
print(a b) # 输出: True
print(a b) # 输出: False在这个例子中我们定义了MyClass类并为其实现了__init__、__repr__、__str__、__eq__和__lt__等魔法方法。这些方法使得MyClass的实例可以被自然地使用就像Python的内置类型一样。
在Python中变量、函数和方法的注解是一种向代码添加元数据的方式它提供了对变量、函数参数和返回值的类型信息以及其他额外信息的说明。注解本身不会影响代码的执行但可以为代码的阅读和维护提供更多的信息。
变量、函数、方法注解
变量注解
变量注解可以在变量声明时使用用于说明变量的类型或其他相关信息。变量注解通常使用冒号 : 后面跟着类型信息的形式。
x: int 10 # 声明一个整数类型的变量 x函数注解
函数注解可以在函数的参数列表和返回值上使用用于说明参数的类型和返回值的类型以及其他相关信息。函数注解需要在函数定义的冒号 : 后面使用箭头 - 指定返回值类型。
def add(x: int, y: int) - int:返回两个整数的和return x y方法注解
方法注解与函数注解类似可以在类中的方法定义时使用用于说明方法的参数类型和返回值类型。
class MyClass:def __init__(self, value: int):self.value valuedef double_value(self) - int:将对象的值加倍并返回return self.value * 2示例代码
下面是一个包含变量、函数和方法注解的完整示例代码
x: int 10 # 变量注解def add(x: int, y: int) - int: # 函数注解返回两个整数的和return x yclass MyClass:def __init__(self, value: int):self.value valuedef double_value(self) - int: # 方法注解将对象的值加倍并返回return self.value * 2# 调用函数和方法
result add(5, 3)
print(Result of addition:, result)obj MyClass(5)
double_result obj.double_value()
print(Double value:, double_result)在上述示例中我们使用了变量、函数和方法的注解来说明它们的类型信息包括参数的类型和返回值的类型。这样可以使代码更加清晰易懂提高代码的可读性和可维护性。注意注解本身不会影响代码的执行它们仅仅是提供了额外的信息。
