函數(shù)是組織好的，可重復(fù)使用的，用來(lái)實(shí)現(xiàn)單一，或相關(guān)聯(lián)功能的代碼段。
函數(shù)能提高應(yīng)用的模塊性，和代碼的重復(fù)利用率。你已經(jīng)知道Python提供了許多內(nèi)建函數(shù)，比如print()。但你也可以自己創(chuàng)建函數(shù)，這被叫做用戶(hù)自定義函數(shù)。

定義一個(gè)函數(shù)

你可以定義一個(gè)由自己想要功能的函數(shù)，以下是簡(jiǎn)單的規(guī)則：

• 函數(shù)代碼塊以 def 關(guān)鍵詞開(kāi)頭，后接函數(shù)標(biāo)識(shí)符名稱(chēng)和圓括號(hào) ()。
• 任何傳入?yún)?shù)和自變量必須放在圓括號(hào)中間，圓括號(hào)之間可以用于定義參數(shù)。
• 函數(shù)的第一行語(yǔ)句可以選擇性地使用文檔字符串—用于存放函數(shù)說(shuō)明。
• 函數(shù)內(nèi)容以冒號(hào) : 起始，并且縮進(jìn)。
• return [表達(dá)式] 結(jié)束函數(shù)，選擇性地返回一個(gè)值給調(diào)用方，不帶表達(dá)式的 return 相當(dāng)于返回 None。
  語(yǔ)法:Python 定義函數(shù)使用 def 關(guān)鍵字，一般格式如下：
  def 函數(shù)名（參數(shù)列表）:
  函數(shù)體

def hello() :
    print("Hello World!")

hello()

更復(fù)雜點(diǎn)的應(yīng)用，函數(shù)中帶上參數(shù)變量:

#!/usr/bin/python3
 
def max(a, b):
    if a > b:
        return a
    else:
        return b
 
a = 4
b = 5
print(max(a, b))        # 5

# 計(jì)算面積函數(shù)
def area(width, height):
    return width * height
 
def print_welcome(name):
    print("Welcome", name)        # Welcome Runoob
 
print_welcome("Runoob")
w = 4
h = 5
print("width =", w, " height =", h, " area =", area(w, h))      # width = 4  height = 5  area = 20

函數(shù)調(diào)用

定義一個(gè)函數(shù)：給了函數(shù)一個(gè)名稱(chēng)，指定了函數(shù)里包含的參數(shù)，和代碼塊結(jié)構(gòu)。
這個(gè)函數(shù)的基本結(jié)構(gòu)完成以后，你可以通過(guò)另一個(gè)函數(shù)調(diào)用執(zhí)行，也可以直接從 Python 命令提示符執(zhí)行。
如下實(shí)例調(diào)用了 printme() 函數(shù)：

# 定義函數(shù)
def printme( str ):
   # 打印任何傳入的字符串
   print (str)
   return
 
# 調(diào)用函數(shù)
printme("我要調(diào)用用戶(hù)自定義函數(shù)!")      # 我要調(diào)用用戶(hù)自定義函數(shù)!
printme("再次調(diào)用同一函數(shù)")       # 再次調(diào)用同一函數(shù)

參數(shù)傳遞

在 python 中，類(lèi)型屬于對(duì)象，對(duì)象有不同類(lèi)型的區(qū)分，變量是沒(méi)有類(lèi)型的：
a=[1,2,3]
a="Runoob"
以上代碼中，[1,2,3] 是 List 類(lèi)型，"Runoob" 是 String 類(lèi)型，而變量 a 是沒(méi)有類(lèi)型，它僅僅是一個(gè)對(duì)象的引用（一個(gè)指針），可以是指向 List 類(lèi)型對(duì)象，也可以是指向 String 類(lèi)型對(duì)象。
可更改(mutable)與不可更改(immutable)對(duì)象
在 python 中，strings, tuples, 和 numbers 是不可更改的對(duì)象，而 list,dict 等則是可以修改的對(duì)象。

• 不可變類(lèi)型：變量賦值 a=5 后再賦值 a=10，這里實(shí)際是新生成一個(gè) int 值對(duì)象 10，再讓 a 指向它，而 5 被丟棄，不是改變 a 的值，相當(dāng)于新生成了 a。

• 可變類(lèi)型：變量賦值 la=[1,2,3,4] 后再賦值 la[2]=5 則是將 list la 的第三個(gè)元素值更改，本身la沒(méi)有動(dòng)，只是其內(nèi)部的一部分值被修改了。
  python 函數(shù)的參數(shù)傳遞：

• 不可變類(lèi)型：類(lèi)似 C++ 的值傳遞，如整數(shù)、字符串、元組。如 fun(a)，傳遞的只是 a 的值，沒(méi)有影響 a 對(duì)象本身。如果在 fun(a) 內(nèi)部修改 a 的值，則是新生成一個(gè) a 的對(duì)象。

• 可變類(lèi)型：類(lèi)似 C++ 的引用傳遞，如 列表，字典。如 fun(la)，則是將 la 真正的傳過(guò)去，修改后 fun 外部的 la 也會(huì)受影響

python 中一切都是對(duì)象，嚴(yán)格意義我們不能說(shuō)值傳遞還是引用傳遞，我們應(yīng)該說(shuō)傳不可變對(duì)象和傳可變對(duì)象。
python 傳不可變對(duì)象實(shí)例
通過(guò) id() 函數(shù)來(lái)查看內(nèi)存地址變化：

def change(a):
    print(id(a))   # 4379369136 指向的是同一個(gè)對(duì)象
    a=10
    print(id(a))   # 4379369424 一個(gè)新對(duì)象
 
a=1
print(id(a))       # 4379369136
change(a)

可以看見(jiàn)在調(diào)用函數(shù)前后，形參和實(shí)參指向的是同一個(gè)對(duì)象（對(duì)象 id 相同），在函數(shù)內(nèi)部修改形參后，形參指向的是不同的 id。
傳可變對(duì)象實(shí)例
可變對(duì)象在函數(shù)里修改了參數(shù)，那么在調(diào)用這個(gè)函數(shù)的函數(shù)里，原始的參數(shù)也被改變了。例如：

#!/usr/bin/python3
 
# 可寫(xiě)函數(shù)說(shuō)明
def changeme( mylist ):
   "修改傳入的列表"
   mylist.append([1,2,3,4])
   print ("函數(shù)內(nèi)取值: ", mylist)       # 函數(shù)內(nèi)取值:  [10, 20, 30, [1, 2, 3, 4]]
   return
 
# 調(diào)用changeme函數(shù)
mylist = [10,20,30]
changeme( mylist )
print ("函數(shù)外取值: ", mylist)      # 函數(shù)外取值:  [10, 20, 30, [1, 2, 3, 4]]

參數(shù)

以下是調(diào)用函數(shù)時(shí)可使用的正式參數(shù)類(lèi)型：

• 必需參數(shù)
• 關(guān)鍵字參數(shù)
• 默認(rèn)參數(shù)
• 不定長(zhǎng)參數(shù)

必需參數(shù)

必需參數(shù)須以正確的順序傳入函數(shù)。調(diào)用時(shí)的數(shù)量必須和聲明時(shí)的一樣。
調(diào)用 printme() 函數(shù)，你必須傳入一個(gè)參數(shù)，不然會(huì)出現(xiàn)語(yǔ)法錯(cuò)誤：

 
#可寫(xiě)函數(shù)說(shuō)明
def printme( str ):
   "打印任何傳入的字符串"
   print (str)
   return
 
# 調(diào)用 printme 函數(shù)，不加參數(shù)會(huì)報(bào)錯(cuò)
printme()

以上實(shí)例輸出結(jié)果：
Traceback (most recent call last):
File "test.py", line 10, in <module>
printme()
TypeError: printme() missing 1 required positional argument: 'str'
關(guān)鍵字參數(shù)
關(guān)鍵字參數(shù)和函數(shù)調(diào)用關(guān)系緊密，函數(shù)調(diào)用使用關(guān)鍵字參數(shù)來(lái)確定傳入的參數(shù)值。
使用關(guān)鍵字參數(shù)允許函數(shù)調(diào)用時(shí)參數(shù)的順序與聲明時(shí)不一致，因?yàn)?Python 解釋器能夠用參數(shù)名匹配參數(shù)值。
以下實(shí)例在函數(shù) printme() 調(diào)用時(shí)使用參數(shù)名：

#可寫(xiě)函數(shù)說(shuō)明
def printme( str ):
   "打印任何傳入的字符串"
   print (str)      # 菜鳥(niǎo)教程
   return
 
#調(diào)用printme函數(shù)
printme( str = "菜鳥(niǎo)教程")

以下實(shí)例中演示了函數(shù)參數(shù)的使用不需要使用指定順序：

 
#可寫(xiě)函數(shù)說(shuō)明
def printinfo( name, age ):
   "打印任何傳入的字符串"
   print ("名字: ", name)       # 名字:  runoob
   print ("年齡: ", age)       # 年齡:  50
   return
 
#調(diào)用printinfo函數(shù)
printinfo( age=50, name="runoob" )

默認(rèn)參數(shù)
調(diào)用函數(shù)時(shí)，如果沒(méi)有傳遞參數(shù)，則會(huì)使用默認(rèn)參數(shù)。以下實(shí)例中如果沒(méi)有傳入 age 參數(shù)，則使用默認(rèn)值：

 
#可寫(xiě)函數(shù)說(shuō)明
def printinfo( name, age = 35 ):
   "打印任何傳入的字符串"
   print ("名字: ", name)
   print ("年齡: ", age)
   return
 
#調(diào)用printinfo函數(shù)
printinfo( age=50, name="runoob" )
print ("------------------------")
printinfo( name="runoob" )

以上實(shí)例輸出結(jié)果：

名字: runoob
年齡: 50

名字: runoob
年齡: 35

不定長(zhǎng)參數(shù)
你可能需要一個(gè)函數(shù)能處理比當(dāng)初聲明時(shí)更多的參數(shù)。這些參數(shù)叫做不定長(zhǎng)參數(shù)，和上述 2 種參數(shù)不同，聲明時(shí)不會(huì)命名?；菊Z(yǔ)法如下：

def functionname([formal_args,] *var_args_tuple ):
   "函數(shù)_文檔字符串"
   function_suite
   return [expression]

加了星號(hào) * 的參數(shù)會(huì)以元組(tuple)的形式導(dǎo)入，存放所有未命名的變量參數(shù)。

  
# 可寫(xiě)函數(shù)說(shuō)明
# 如果在函數(shù)調(diào)用時(shí)沒(méi)有指定參數(shù)，它就是一個(gè)空元組。不會(huì)打印vartuple
def printinfo( arg1, *vartuple ):
   "打印任何傳入的參數(shù)"
   print ("輸出: ")
   print (arg1)     # 70
   print (vartuple)     # (60, 50)
 
# 調(diào)用printinfo 函數(shù)
printinfo( 70, 60, 50 )

還有一種就是參數(shù)帶兩個(gè)星號(hào) **基本語(yǔ)法如下：

def functionname([formal_args,] **var_args_dict ):
   "函數(shù)_文檔字符串"
   function_suite
   return [expression]

  
# 可寫(xiě)函數(shù)說(shuō)明
def printinfo( arg1, **vardict ):
   "打印任何傳入的參數(shù)"
   print ("輸出: ")
   print (arg1)      # 1
   print (vardict)      # {'a': 2, 'b': 3}
 
# 調(diào)用printinfo 函數(shù)
printinfo(1, a=2,b=3)

聲明函數(shù)時(shí)，參數(shù)中星號(hào) * 可以單獨(dú)出現(xiàn)，例如:

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

如果單獨(dú)出現(xiàn)星號(hào) *，則星號(hào) * 后的參數(shù)必須用關(guān)鍵字傳入：

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

f(1,2,3)   # 報(bào)錯(cuò)
# TypeError: f() takes 2 positional arguments but 3 were given
f(1,2)   # 報(bào)錯(cuò)
# TypeError: f() missing 1 required keyword-only argument: 'c'
f(1,2,c=3) # 正常
6
>>>

匿名函數(shù)

Python 使用 lambda 來(lái)創(chuàng)建匿名函數(shù)。
所謂匿名，意即不再使用 def 語(yǔ)句這樣標(biāo)準(zhǔn)的形式定義一個(gè)函數(shù)。

• lambda 只是一個(gè)表達(dá)式，函數(shù)體比 def 簡(jiǎn)單很多。
• lambda 的主體是一個(gè)表達(dá)式，而不是一個(gè)代碼塊。僅僅能在 lambda 表達(dá)式中封裝有限的邏輯進(jìn)去。
• lambda 函數(shù)擁有自己的命名空間，且不能訪(fǎng)問(wèn)自己參數(shù)列表之外或全局命名空間里的參數(shù)。
• 雖然 lambda 函數(shù)看起來(lái)只能寫(xiě)一行，卻不等同于 C 或 C++ 的內(nèi)聯(lián)函數(shù)，內(nèi)聯(lián)函數(shù)的目的是調(diào)用小函數(shù)時(shí)不占用棧內(nèi)存從而減少函數(shù)調(diào)用的開(kāi)銷(xiāo)，提高代碼的執(zhí)行速度。

lambda 函數(shù)的語(yǔ)法只包含一個(gè)語(yǔ)句，如下：
lambda [arg1 [,arg2,.....argn]]:expression

# 設(shè)置參數(shù) a 加上 10:
x = lambda a : a + 10
print(x(5))     # 15

return 語(yǔ)句

return [表達(dá)式] 語(yǔ)句用于退出函數(shù)，選擇性地向調(diào)用方返回一個(gè)表達(dá)式。不帶參數(shù)值的 return 語(yǔ)句返回 None。之前的例子都沒(méi)有示范如何返回?cái)?shù)值，以下實(shí)例演示了 return 語(yǔ)句的用法：

 
# 可寫(xiě)函數(shù)說(shuō)明
def sum( arg1, arg2 ):
   # 返回2個(gè)參數(shù)的和."
   total = arg1 + arg2
   print ("函數(shù)內(nèi) : ", total)     # 函數(shù)內(nèi) :  30
   return total
 
# 調(diào)用sum函數(shù)
total = sum( 10, 20 )
print ("函數(shù)外 : ", total)     # 函數(shù)外 :  30

全局變量和局部變量

全局變量：沒(méi)有寫(xiě)在任何函數(shù)里的變量
局部變量：定義在函數(shù)內(nèi)部的變量
Python程序中搜索一個(gè)變量是按照LEGB順序進(jìn)行搜索的
Local(局部作用域) ---> Embeded(嵌套作用域) ---> Globl(全局作用域) ---> Built-in(內(nèi)置作用域) ---> NameError: name ... not defined
global:聲明使用全局變量或者將一個(gè)局部變量放到全局作用域
nonlocal:聲明使用嵌套作用域的變量（不使用局部變量）

x = 100

def foo():
    # 如果我不想在函數(shù)foo中定義局部變量x，想直接使用全局變量，可以使用global，當(dāng)前函數(shù)中打印的值是全局變量，被重新賦值為200
    global x
    x = 200

    def bar():
        # 如果我不想在函數(shù)bar中定義局部變量x，想要直接使用嵌套作用域中的變量x，可以使用nonlocal，當(dāng)前函數(shù)中打印的是foo函數(shù)中定義的x，被重新賦值為400
        nonlocal x
        x = 400
        print(x)

    bar()
    print(x)

foo()
print(x)

一等函數(shù)

Python中的函數(shù)是一等函數(shù)

1. 函數(shù)可以作為函數(shù)的參數(shù)
2. 函數(shù)可以作為函數(shù)的返回值
3. 函數(shù)可以賦值給變量
   如果把函數(shù)作為函數(shù)的參數(shù)或者返回值，這種玩法通常稱(chēng)之為高階函數(shù)
   通常使用高階函數(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)原油函數(shù)的解耦合操作

# fn ---> 一個(gè)實(shí)現(xiàn)二元運(yùn)算的函數(shù)（可以做任意的二元運(yùn)算）
def calc(init_value, fn, *args, **kwargs):
    total_num = init_value
    for arg in args:
        if type(arg) in (int, float):
            total_num = fn(total_num,arg)
    for value in kwargs.values():
        if type(value) in (int, float):
            total_num = fn(total_num,value)
    return total_num

print(calc(0, lambda x, y: x + y,11, 22, 33, 44))     # 110
print(calc(1, lambda x, y: x * y,11, 22, 33, 44))      # 351384
print(calc(100, lambda x, y: x - y,11, 22, 33, 44))     # -10

函數(shù)的應(yīng)用案例

設(shè)計(jì)函數(shù)的時(shí)候，一定要注意函數(shù)的無(wú)副作用性（調(diào)用函數(shù)不影響調(diào)用者）

def bubble_sort(items, ascending=True, gt = lambda x, y: x > y)->list:
    """冒泡排序

    :param items:待排序的列表
    :param ascending:是否使用升序
    :param gt:比較兩個(gè)元素大小的函數(shù)
    :return:排序后的列表
    """
    items = items[:] # 不影響傳入的原值
    for i in range(1, len(items)):
        swapped = False
        for j in range(0, len(items) - i):
            if gt(items[j] , items[j + 1]):
                items[j], items[j + 1] = items[j + 1],items[j]
                swapped = True
        if not swapped:
            break
    if not ascending:
        items = items[::-1]
    return items

if __name__ =='__main__':
    nums = [34, 12, 56, 38, 89, 6, 10]
    print(bubble_sort(nums, ascending=False))    # [89, 56, 38, 34, 12, 10, 6]
    print(nums)    # [34, 12, 56, 38, 89, 6, 10]
    words = ['apple', 'watermelon', 'hello', 'zoo', 'internationalization']
    # ['zoo', 'apple', 'hello', 'watermelon', 'internationalization']
    print(bubble_sort(words, ascending=True, gt = lambda x, y:len(x) > len(y)))

def bin_search(items: list, key) -> int:
    """二分查找（漸近時(shí)間復(fù)雜度o(log2 n)）

    :param items:待查找的列表（元素有序）
    :param key:要找的元素
    :return:找到了返回元素的索引，找不到返回-1
    """
    start , end =0, len(items) - 1
    while start <= end:
        mid = (start + end) // 2
        if key > items[mid]:
            start = mid + 1
        elif key < items[mid]:
            end = mid - 1
        else:
            return mid
    return -1

if __name__ == '__main__':
    nums =[12, 35, 39, 56, 64, 78, 80, 96]
    print(bin_search(nums,35))  # 1

函數(shù)遞歸

函數(shù)如果直接或間接的調(diào)用了自身，這種調(diào)用稱(chēng)為遞歸調(diào)用
無(wú)休止的調(diào)用，那么遲早會(huì)將?？臻g消耗殆盡，導(dǎo)致程序崩潰
內(nèi)存中只有極小一部分?？臻g
官方的CPython默認(rèn)情況下，調(diào)用棧的大小是1000
不管函數(shù)是調(diào)用別的函數(shù)，還是調(diào)用自身，一定要做到收斂，在比較有限的調(diào)用次數(shù)內(nèi)能夠結(jié)束，而不是無(wú)限制的調(diào)用函數(shù)
如果一個(gè)函數(shù)（通常指遞歸調(diào)用的函數(shù)）不能夠快速收斂，很有可能產(chǎn)生下面的錯(cuò)誤，RecursionError: maximum recursion depth exceeded
最終導(dǎo)致程序的崩潰、
遞歸函數(shù)的兩個(gè)要點(diǎn)

1. 遞歸公式（第n次跟第n-1次的關(guān)系）
2. 收斂條件（什么時(shí)候停止遞歸調(diào)用）

# 求階乘（遞歸寫(xiě)法） ---> n * (n - 1) * (n - 2)...
def fac(num: int) -> int:
    if num == 0:
        return  1
    return num * fac(num - 1)

print(fac(5))      # 120