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@ -124,6 +124,8 @@ print(add(1, 2, 3)) # 6
print(add(c=50, a=100, b=200)) # 350
```
> **注意**:带默认值的参数必须放在不带默认值的参数之后,否则将产生`SyntaxError`错误,错误消息是:`non-default argument follows default argument`,翻译成中文的意思是“没有默认值的参数放在了带默认值的参数后面”。
#### 可变参数
接下来,我们还可以实现一个对任意多个数求和的`add`函数因为Python语言中的函数可以通过星号表达式语法来支持可变参数。所谓可变参数指的是在调用函数时可以向函数传入0个或任意多个参数。将来我们以团队协作的方式开发商业项目时很有可能要设计函数给其他人使用但有的时候我们并不知道函数的调用者会向该函数传入多少个参数这个时候可变参数就可以派上用场。下面的代码演示了用可变参数实现对任意多个数求和的`add`函数。

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@ -0,0 +1,199 @@
## 第020课函数使用进阶
在之前的课程中我们讲到过关于函数的知识我们还讲到过Python中常用的数据类型这些类型的变量都可以作为函数的参数或返回值通过前几节课的学习我们又知道了写在类中的函数通常称之为方法它代表了类或者对象可以接收的消息。如果我们把这些知识汇总一下我们的函数就可以做更多的事情。
### 关键字参数
下面是一个判断传入的三条边长能否构成三角形的函数,在调用函数传入参数时,我们可以指定参数名,也可以不指定参数名,代码如下所示。
```Python
def can_form_triangle(a, b, c):
print(f'a = {a}, b = {b}, c = {c}')
return a + b > c and b + c > a and a + c > b
# 调用函数传入参数不指定参数名按位置对号入座
print(can_form_triangle(1, 2, 3))
# 调用函数通过“参数名=参数值”的形式按顺序传入参数
print(can_form_triangle(a=1, b=2, c=3))
# 调用函数通过“参数名=参数值”的形式不按顺序传入参数
print(can_form_triangle(c=3, a=1, b=2))
```
在没有特殊处理的情况下,函数的参数都是**位置参数**也就意味着传入参数的时候对号入座即可如上面代码的第7行所示传入的参数值`1`、`2`、`3`会依次赋值给参数`a`、`b`、`c`。当然,也可以通过`参数名=参数值`的方式传入函数所需的参数因为指定了参数名传入参数的顺序可以进行调整如上面代码的第9行和第11行所示。
调用函数时,如果希望函数的调用者必须以`参数名=参数值`的方式传参,可以用**命名关键字参数**取代位置参数。所谓命名关键字参数,是在函数的参数列表中,写在`*`之后的参数,代码如下所示。
```Python
def can_form_triangle(*, a, b, c):
print(f'a = {a}, b = {b}, c = {c}')
return a + b > c and b + c > a and a + c > b
# TypeError: can_form_triangle() takes 0 positional arguments but 3 were given
# print(is_valid_for_triangle(3, 4, 5))
# 传参时必须使用“参数名=参数值”的方式,位置不重要
print(can_form_triangle(a=3, b=4, c=5))
print(can_form_triangle(c=5, b=4, a=3))
```
> **注意**:上面的`can_form_triangle`函数,参数列表中的`*`是一个分隔符,`*`前面的参数都是位置参数,而`*`后面的参数就是命名关键字参数。
我们之前讲过在函数的参数列表中可以使用**可变参数**`*args`来接收任意数量的参数,但是我们需要看看,`*args`是否能够接收带参数名的参数。
```Python
def calc(*args):
result = 0
for arg in args:
result += arg
return result
print(calc(a=1, b=2, c=3))
```
执行上面的代码会引发`TypeError`错误,错误消息为`calc() got an unexpected keyword argument 'a'`,由此可见,`*args`并不能处理带参数名的参数。我们在设计函数时,如果既不知道调用者会传入的参数个数,也不知道调用者会不会指定参数名,那么同时使用可变参数和**关键字参数**。关键字参数会将传入的带参数名的参数组装成一个字典,参数名就是字典中键值对的键,而参数值就是字典中键值对的值,代码如下所示。
```Python
def calc(*args, **kwargs):
result = 0
for arg in args:
result += arg
for value in kwargs.values():
result += value
return total
print(calc()) # 0
print(calc(1, 2, 3)) # 6
print(calc(a=1, b=2, c=3)) # 6
print(calc(1, 2, c=3, d=4)) # 10
```
> **提示****不带参数名的参数(位置参数)必须出现在带参数名的参数(关键字参数)之前**,否则将会引发异常。例如,执行`calc(1, 2, c=3, d=4, 5)`将会引发`SyntaxError`错误,错误消息为`positional argument follows keyword argument`,翻译成中文意思是“位置参数出现在关键字参数之后”。
### 高阶函数的用法
在前面几节课中,我们讲到了面向对象程序设计,在面向对象的世界中,一切皆为对象,所以类和函数也是对象。函数的参数和返回值可以是任意类型的对象,这就意味着**函数本身也可以作为函数的参数或返回值**,这就是所谓的**高阶函数**。
如果我们希望上面的`calc`函数不仅仅可以做多个参数求和,还可以做多个参数求乘积甚至更多的二元运算,我们就可以使用高阶函数的方式来改写上面的代码,将加法运算从函数中移除掉,具体的做法如下所示。
```Python
def calc(*, init_value, op, *args, **kwargs):
result = init_value
for arg in args:
result = op(result, arg)
for value in kwargs.values():
result = op(result, value)
return result
```
注意,上面的函数增加了两个参数,其中`init_value`代表运算的初始值,`op`代表二元运算函数。经过改造的`calc`函数不仅仅可以实现多个参数的累加求和,也可以实现多个参数的累乘运算,代码如下所示。
```Python
def add(x, y):
return x + y
def mul(x, y):
return x * y
print(calc(init_value=0, op=add, 1, 2, 3, x=4, y=5)) # 15
print(calc(init_value=1, op=mul, 1, 2, x=3, y=4, z=5)) # 120
```
通过对高阶函数的运用,`calc`函数不再和加法运算耦合,所以灵活性和通用性会变强,这是编程中一种常用的技巧,但是最初学者来说可能会稍微有点难以理解。需要注意的是,将函数作为参数和调用函数是有显著的区别的,**调用函数需要在函数名后面跟上圆括号,而把函数作为参数时只需要函数名即可**。上面的代码也可以不用定义`add`和`mul`函数因为Python标准库中的`operator`模块提供了代表加法运算的`add`和代表乘法运算的`mul`函数,我们直接使用即可,代码如下所示。
```Python
import operator
print(calc(init_value=0, op=operator.add, 1, 2, 3, x=4, y=5)) # 15
print(calc(init_value=1, op=operator.mul, 1, 2, x=3, y=4, z=5)) # 120
```
Python内置函数中有不少高阶函数我们前面提到过的`filter`和`map`函数就是高阶函数,前者可以实现对序列中元素的过滤,后者可以实现对序列中元素的映射,例如我们要去掉一个整数列表中的奇数,并对所有的偶数求平方得到一个新的列表,就可以直接使用这两个函数来做到,具体的做法是如下所示。
```Python
def is_even(num):
return num % 2 == 0
def square(num):
return num ** 2
numbers1 = [35, 12, 8, 99, 60, 52]
numbers2 = list(map(square, filter(is_even, numbers1)))
print(numbers2) # [144, 64, 3600, 2704]
```
当然,要完成上面代码的功能,也可以使用列表生成式,列表生成式的做法更为简单优雅。
```Python
numbers1 = [35, 12, 8, 99, 60, 52]
numbers2 = [num ** 2 for num in numbers1 if num % 2 == 0]
print(numbers2) # [144, 64, 3600, 2704]
```
### Lambda函数
在使用高阶函数的时候,如果作为参数或者返回值的函数本身非常简单,一行代码就能够完成,那么我们可以使用**Lambda函数**来表示。Python中的Lambda函数是没有的名字函数所以很多人也把它叫做**匿名函数**,匿名函数只能有一行代码,代码中的表达式产生的运算结果就是这个匿名函数的返回值。上面代码中的`is_even`和`square`函数都只有一行代码我们可以用Lambda函数来替换掉它们代码如下所示。
```Python
numbers1 = [35, 12, 8, 99, 60, 52]
numbers2 = list(map(lambda x: x ** 2, filter(lambda x: x % 2 == 0, numbers1)))
print(numbers2) # [144, 64, 3600, 2704]
```
通过上面的代码可以看出定义Lambda函数的关键字是`lambda`后面跟函数的参数如果有多个参数用逗号进行分隔冒号后面的部分就是函数的执行体通常是一个表达式表达式的运算结果就是Lambda函数的返回值不需要写`return` 关键字。
如果需要使用加减乘除这种简单的二元函数也可以用Lambda函数来书写例如调用上面的`calc`函数时可以通过传入Lambda函数来作为`op`参数的参数值。当然,`op`参数也可以有默认值例如我们可以用一个代表加法运算的Lambda函数来作为`op`参数的默认值。
```Python
def calc(*args, init_value=0, op=lambda x, y: x + y, **kwargs):
result = init_value
for arg in args:
result = op(result, arg)
for value in kwargs.values():
result = op(result, value)
return result
# 调用calc函数使用init_value和op的默认值
print(calc(1, 2, 3, x=4, y=5)) # 15
# 调用calc函数通过lambda函数给op参数赋值
print(calc(1, 2, 3, x=4, y=5, init_value=1, op=lambda x, y: x * y)) # 120
```
> **提示**:注意上面的代码中的`calc`函数,它同时使用了可变参数、关键字参数、命名关键字参数,其中命名关键字参数要放在可变参数和关键字参数之间,传参时先传入可变参数,关键字参数和命名关键字参数的先后顺序并不重要。
有很多函数在Python中用一行代码就能实现我们可以用Lambda函数来定义这些函数调用Lambda函数就跟调用普通函数一样代码如下所示。
```Python
import operator, functools
# 一行代码定义求阶乘的函数
fac = lambda num: functools.reduce(operator.mul, range(1, num + 1), 1)
# 一行代码定义判断素数的函数
is_prime = lambda x: x > 1 and all(map(lambda f: x % f, range(2, int(x ** 0.5) + 1)))
# 调用Lambda函数
print(fac(10)) # 3628800
print(is_prime(9)) # False
```
> **提示1**:上面使用的`reduce`函数是Python标准库`functools`模块中的函数,它可以实现对数据的归约操作,通常情况下,**过滤**filter、**映射**map和**归约**reduce是处理数据中非常关键的三个步骤而Python的标准库也提供了对这三个操作的支持。
>
> **提示2**:上面使用的`all`函数是Python内置函数如果传入的序列中所有布尔值都是`True``all`函数就返回`True`,否则`all`函数就返回`False`。
### 简单的总结
Python中的函数可以使用可变参数`*args`和关键字参数`**kwargs`来接收任意数量的参数而且传入参数时可以带上参数名也可以没有参数名可变参数会被处理成一个元组而关键字参数会被处理成一个字典。Python中的函数也是对象所以函数可以作为函数的参数和返回值也就是说在Python中我们可以使用高阶函数。如果我们要定义的函数非常简单只有一行代码且不需要名字可以将函数写成Lambda函数匿名函数的形式。
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