概述

在上一節(jié)，我們介紹了Python的數(shù)據(jù)類型，包括：數(shù)字、字符串、列表、元組、集合、字典等內(nèi)容。在本節(jié)中，我們將介紹Python的函數(shù)。在Python中，函數(shù)是一段可以重復(fù)使用的代碼塊，它可以提高代碼的可重用性和可維護性，是編程中非常重要的概念。
在C/C++、Java等其他編程語言中，基本都存在函數(shù)的概念。那么，為什么要使用函數(shù)呢？因為函數(shù)具有以下優(yōu)點。
可定制性：函數(shù)可以根據(jù)需求定制，以滿足不同的功能需求。
可重用性：函數(shù)可以重復(fù)使用，避免重復(fù)編寫相同的代碼。
可維護性：函數(shù)可以降低代碼的復(fù)雜性，提高代碼的可維護性。

函數(shù)的定義

在Python中，可以使用def關(guān)鍵字定義一個函數(shù)，其格式如下：

def function_name(parameters):
    """docstring"""
    function_body

其中，function_name是函數(shù)的名稱，parameters是函數(shù)的參數(shù)列表，最后面是冒號，冒號后面的內(nèi)容需要縮進。docstring是函數(shù)的文檔字符串，用于描述函數(shù)的作用和用法。function_body是函數(shù)的主體部分，包含函數(shù)的邏輯代碼。
函數(shù)的參數(shù)放在小括號里面，參數(shù)可以有一個或多個，也可以沒有，多個參數(shù)之間使用逗號進行分隔。

# 沒有參數(shù)
def my_print():
    print('hello')

# 一個參數(shù)
def print_text(text):
    print('hello', text)

# 多個參數(shù)
def print_sum(x, y):
    print('sum:', x + y)

函數(shù)可以通過return語句返回一個值。如果函數(shù)沒有return語句，或者return語句沒有跟任何值，則函數(shù)返回默認的None。

# 不帶return，默認返回None
def test1():
    print('hello Hope')

# return沒有跟任何值，默認返回None
def test2():
    print('hello world')
    return

def Add(x, y):
    return x + y

函數(shù)的調(diào)用

定義函數(shù)后，可以通過函數(shù)名加上參數(shù)列表的方式調(diào)用函數(shù)。調(diào)用函數(shù)時，將實際參數(shù)傳遞給函數(shù)的參數(shù)列表。

# 統(tǒng)計文本中的單詞數(shù)量
def count_words(text):
    words = text.split()
    count = len(words)
    return count

def show_info(name, age):
    print('name is', name, ', age is', age)

# 調(diào)用上面定義好的函數(shù)
count = count_words('hello Hope')
# 輸出：2
print(count)
# 輸出：name is Mike , age is 16
show_info('Mike', 16)

參數(shù)的傳遞

在上一節(jié)我們曾提到，數(shù)字、字符串、元組屬于不可變數(shù)據(jù)類型，列表、集合、字典屬于可變數(shù)據(jù)類型。
當函數(shù)的參數(shù)為不可變數(shù)據(jù)類型時，參數(shù)的傳遞與C++中的值傳遞類似。比如：有一個函數(shù)func(a)，傳遞的只是a的值，沒有影響a對象本身。如果在func(a)內(nèi)部修改a的值，則是新生成一個a的對象，修改后func外部的a不會受到影響。

def test1(a):
    # 輸出：66
    print(a)
    a = 100
    # 輸出：100
    print(a)

a = 66
test1(a)
# 不可變數(shù)據(jù)類型，仍然輸出：66
print(a)

當函數(shù)的參數(shù)為可變數(shù)據(jù)類型時，參數(shù)的傳遞與C++中的引用傳遞類似。比如：有一個函數(shù)func(a)，傳遞的是a的地址。如果在func(a)內(nèi)部修改a的值，修改后func外部的a也會受到影響。

def test1(a):
    # 輸出：['C', 'S', 'D']
    print(a)
    a.append('N')
    # 輸出：['C', 'S', 'D', 'N']
    print(a)

a = ['C', 'S', 'D']
test1(a)
# 可變數(shù)據(jù)類型，輸出：['C', 'S', 'D', 'N']
print(a)

函數(shù)的參數(shù)主要有五種不同的類型：必需參數(shù)、默認參數(shù)、不定長參數(shù)、強制關(guān)鍵字參數(shù)、強制位置參數(shù)，下面分別進行介紹。
必需參數(shù)：調(diào)用時，必須傳遞的參數(shù)；如果不傳遞，運行時會引發(fā)TypeError異常。必須參數(shù)既可以按照位置逐一傳遞，也可以使用關(guān)鍵字指定的方式傳遞（此時不用與定義時的參數(shù)順序保持一致）。

def show_info(name, age, gender):
    print(f'{name}, {gender}, is {age} years old')

# 輸出：Mike, Male, is 25 years old
show_info('Mike', 25, 'Male')
# 輸出：Tom, Female, is 32 years old
show_info('Tom', gender='Female', age=32)
# 報錯：missing 1 required positional argument: 'gender'
show_info('Jim', 28)

默認參數(shù)：定義時，參數(shù)給定了默認值；調(diào)用時，可以傳遞該參數(shù)，也可以不傳遞該參數(shù)，不傳遞則使用默認值。

def greet(name = 'Hope'):
    print(f'Hello, {name}')
  
# 輸出：Hello, Hope
greet()
# 輸出：Hello, World
greet('World')

不定長參數(shù)：在Python中，可以使用兩種方式定義不定長參數(shù)。一是使用一個星號（）作為參數(shù)前綴，將該參數(shù)定義為不定長位置參數(shù)；該參數(shù)可以接收任意數(shù)量的參數(shù)，并將它們打包成一個元組（tuple）傳遞給函數(shù)。二是使用兩個星號（*）作為參數(shù)前綴，將該參數(shù)定義為不定長關(guān)鍵字參數(shù)；該參數(shù)可以接收任意數(shù)量的關(guān)鍵字參數(shù)，并將它們打包成一個字典（dict）傳遞給函數(shù)。

# 一個星號的不定長參數(shù)
def func1(*args):
    for arg in args:
        print(arg)

# 依次輸出：66 88 99
func1(66, 88, 99)
# 依次輸出：Hello Hope
func1('Hello', 'Hope')

# 兩個星號的不定長參數(shù)
def func2(text, **kwargs):
    print(text)
    for key, value in kwargs.items():
        print(f'{key}: {value}')

# 依次輸出：info: name: Lily age: 16 city: BeiJing
func2('info:', name='Lily', age=16, city='BeiJing')

強制關(guān)鍵字參數(shù)：只能以關(guān)鍵字形式來指定的參數(shù)，從而確保調(diào)用該函數(shù)的代碼讀起來會比較明確。定義函數(shù)時，如果單獨出現(xiàn)星號（*），則星號后的參數(shù)必須用關(guān)鍵字傳入。

def my_sum(a, b, *, c):
    return a + b + c

# c為強制關(guān)鍵字參數(shù)，必須以關(guān)鍵字方式指定
my_sum(1, 2, c = 3)
# 運行時報錯：my_sum() takes 2 positional arguments but 3 were given
my_sum(1, 2, 3)

強制位置參數(shù)：只能以位置形式，不能以關(guān)鍵字形式來指定的參數(shù)。定義函數(shù)時，如果單獨出現(xiàn)斜杠（/），則斜杠前的參數(shù)必須用位置形式傳入。

def my_sum(a, b, /, c):
    return a + b + c

# a、b為強制位置參數(shù)，必須以位置方式指定
my_sum(1, 2, 3)
# 運行時報錯：my_sum() got some positional-only arguments passed as keyword arguments: 'b'
my_sum(1, b = 2, c = 3)

lambda函數(shù)

lambda函數(shù)是一種沒有函數(shù)名稱的匿名函數(shù)或小型函數(shù)，通常用于短小的、臨時性的、或者作為高階函數(shù)的參數(shù)（比如：map()、filter()等）。
lambda函數(shù)的語法格式為：lambda arguments : expression。
其中，arguments是一個函數(shù)參數(shù)列表，由一個或多個參數(shù)組成，多個參數(shù)之間使用逗號進行分隔。expression是一個表達式，當有多個參數(shù)時，表達式中必須使用參數(shù)對應(yīng)的順序。
在下面的例子中，定義了一個lambda函數(shù)my_add，接收兩個參數(shù)x和y，并返回它們的和，最后通過調(diào)用my_add(66, 99)來執(zhí)行這個函數(shù)。

my_add = lambda x, y: x + y
# 輸出：165
print(my_add(66, 99))

再來看看在高階函數(shù)filter中使用lambda函數(shù)的例子。

data = [12, 25, 7, 32, 21]
# 找出列表中所有大于20的數(shù)
result = filter(lambda x: x > 20, data)
# 輸出：[25, 32, 21]
print(list(result))

總結(jié)一下，lambda函數(shù)具有以下優(yōu)點：
語法簡潔：lambda函數(shù)使用簡潔的語法，可以在一行代碼中定義簡單的函數(shù)。
匿名函數(shù)：lambda函數(shù)是匿名函數(shù)，不需要指定函數(shù)名稱，這使得它們可以作為臨時函數(shù)在代碼中快速定義。
短小函數(shù)：lambda函數(shù)通常定義的是短小的函數(shù)，這使得它們在處理簡單的任務(wù)時非常方便。
高階函數(shù)參數(shù)：lambda函數(shù)常作為高階函數(shù)的參數(shù)，這使得它們可以與其他函數(shù)配合使用，實現(xiàn)更加靈活和定制化的操作。
提高代碼可讀性：在一些情況下，使用lambda函數(shù)可以使代碼更加簡潔、易于理解。
提高執(zhí)行效率：與普通函數(shù)相比，lambda函數(shù)的執(zhí)行效率更高。
不過需要注意的是，雖然lambda函數(shù)在某些情況下非常有用，但在處理復(fù)雜任務(wù)或需要重復(fù)使用的功能時，還是建議使用完整的函數(shù)定義。