程序中反復(fù)執(zhí)行的代碼可以封裝到一個(gè)代碼塊中，這個(gè)代碼塊模仿了數(shù)學(xué)中的函數(shù)，具有函數(shù)名、參數(shù)和返回值，這就是程序中的函數(shù)。

Python中的函數(shù)很靈活，它可以在模塊中，但類之外定義，即函數(shù)，作用域是當(dāng)前模塊；也可以在別的函數(shù)中定義，即嵌套函數(shù)；還可以在類中定義，即方法。

定義函數(shù)

在前面的學(xué)習(xí)過程中也用到了一些函數(shù)，如果len()、min()和max()，這些函數(shù)都由Python官方提供的，稱為內(nèi)置函數(shù)（Built-in
Functions, 縮寫B(tài)IF）。

注意
Python作為解釋性語(yǔ)言函數(shù)必須先定義后調(diào)用，也就是定義函數(shù)必須在調(diào)用函數(shù)之前，否則會(huì)有錯(cuò)誤發(fā)生。

本節(jié)介紹自定義函數(shù)，自定義函數(shù)的語(yǔ)法格式如下：

def 函數(shù)名(參數(shù)列表) : 
    函數(shù)體
    return 返回值

在Python中定義函數(shù)時(shí)，關(guān)鍵字是def，函數(shù)名需要符合標(biāo)識(shí)符命名規(guī)范；多個(gè)參數(shù)列表之間可以用逗號(hào)（,）分隔，當(dāng)然函數(shù)也可以沒有參數(shù)。如果函數(shù)有返回?cái)?shù)據(jù)，就需要在函數(shù)體最后使用return語(yǔ)句將數(shù)據(jù)返回；如果沒有返回?cái)?shù)據(jù)，則函數(shù)體中可以使用return
None或省略return語(yǔ)句。

函數(shù)定義示例代碼如下：

# coding=utf-8
# 代碼文件：chapter10/ch10.1.py


def rectangle_area(width, height): ①
    area = width * height
    return area ②


r_area = rectangle_area(320.0, 480.0) ③

print("320x480的長(zhǎng)方形的面積:{0:.2f}".format(r_area))

上述代碼第①行是定義計(jì)算長(zhǎng)方形面積的函數(shù)rectangle_area，它有兩個(gè)參數(shù)，分別是長(zhǎng)方形的寬和高，width和height是參數(shù)名。代碼第②行代碼是通過return返回函數(shù)計(jì)算結(jié)果。代碼第③行是調(diào)用rectangle_area函數(shù)。

函數(shù)參數(shù)

Python中的函數(shù)參數(shù)很靈活，具體體現(xiàn)在傳遞參數(shù)有多種形式上。本節(jié)介紹幾種不同形式參數(shù)和調(diào)用方式。

使用關(guān)鍵字參數(shù)調(diào)用函數(shù)

為了提高函數(shù)調(diào)用的可讀性，在函數(shù)調(diào)用時(shí)可以使用關(guān)鍵字參數(shù)調(diào)用。采用關(guān)鍵字參數(shù)調(diào)用函數(shù)，在函數(shù)定義時(shí)不需要做額外的工作。

示例代碼如下：

# coding=utf-8
# 代碼文件：chapter10/ch10.2.1.py


def print_area(width, height):
    area = width * height
    print("{0} x {1} 長(zhǎng)方形的面積:{2}".format(width, height, area))


print_area(320.0, 480.0)  # 沒有采用關(guān)鍵字參數(shù)函數(shù)調(diào)用   ①
print_area(width=320.0, height=480.0)  # 采用關(guān)鍵字參數(shù)函數(shù)調(diào)用②
print_area(320.0, height=480.0)  # 采用關(guān)鍵字參數(shù)函數(shù)調(diào)用 ③
# print_area(width=320.0, height)  # 發(fā)生錯(cuò)誤 ④
print_area(height=480.0, width=320.0)  # 采用關(guān)鍵字參數(shù)函數(shù)調(diào)用 ⑤

print_area函數(shù)有兩個(gè)參數(shù)，在調(diào)用時(shí)沒有采用關(guān)鍵字參數(shù)函數(shù)調(diào)用，見代碼第①行，也可以使用關(guān)鍵字參數(shù)調(diào)用函數(shù)，見代碼第②行、第③行和第⑤行，其中width和height是參數(shù)名。從上述代碼比較可見采用關(guān)鍵字參數(shù)調(diào)用函數(shù)，調(diào)用者能夠清晰地看出傳遞參數(shù)的含義，關(guān)鍵字參數(shù)對(duì)于有多參數(shù)函數(shù)調(diào)用非常有用。另外，采用關(guān)鍵字參數(shù)函數(shù)調(diào)用時(shí)，參數(shù)順序可以與函數(shù)定義時(shí)參數(shù)順序不同。

注意
在調(diào)用函數(shù)時(shí)，一旦其中一個(gè)參數(shù)采用了關(guān)鍵字參數(shù)形式傳遞，那么其后的所有參數(shù)都必須采用關(guān)鍵字參數(shù)形式傳遞。代碼第④行的函數(shù)調(diào)用中第一個(gè)參數(shù)width采用了關(guān)鍵字參數(shù)形式，而它后面的參數(shù)沒有采用關(guān)鍵字參數(shù)形式，因此會(huì)有錯(cuò)誤發(fā)生。

參數(shù)默認(rèn)值

在定義函數(shù)的時(shí)候可以為參數(shù)設(shè)置一個(gè)默認(rèn)值，當(dāng)調(diào)用函數(shù)的時(shí)候可以忽略該參數(shù)。來(lái)看下面的一個(gè)示例：

# coding=utf-8
# 代碼文件：chapter9/ch10.2.2.py

def make_coffee(name="卡布奇諾"):
    return "制作一杯{0}咖啡。".format(name)

上述代碼定義了makeCoffee函數(shù)，可以幫助我做一杯香濃的咖啡。由于我喜歡喝卡布奇諾，就把它設(shè)置為默認(rèn)值。在參數(shù)列表中，默認(rèn)值可以跟在參數(shù)類型的后面，通過等號(hào)提供給參數(shù)。

在調(diào)用的時(shí)候，如果調(diào)用者沒有傳遞參數(shù)，則使用默認(rèn)值。調(diào)用代碼如下：

coffee1 = make_coffee("拿鐵")  ①
coffee2 = make_coffee() ②

print(coffee1)  # 制作一杯拿鐵咖啡。
print(coffee2)  # 制作一杯卡布奇諾咖啡。

其中第①行代碼是傳遞"拿鐵"參數(shù)，沒有使用默認(rèn)值。第②行代碼沒有傳遞參數(shù)，因此使用默認(rèn)值。

提示
在其他語(yǔ)言中make_coffee函數(shù)可以采用重載實(shí)現(xiàn)多個(gè)版本。Python不支持函數(shù)重載，而是使用參數(shù)默認(rèn)值的方式提供類似函數(shù)重載的功能。因?yàn)閰?shù)默認(rèn)值只需要定義一個(gè)函數(shù)就可以了，而重載則需要定義多個(gè)函數(shù)，這會(huì)增加代碼量。

可變參數(shù)

Python中函數(shù)的參數(shù)個(gè)數(shù)可以變化，它可以接受不確定數(shù)量的參數(shù)，這種參數(shù)稱為可變參數(shù)。Python中可變參數(shù)有兩種，在參數(shù)前加*或**形式，*可變參數(shù)在函數(shù)中被組裝成為一個(gè)元組，**可變參數(shù)在函數(shù)中被組裝成為一個(gè)字典。

1. *可變參數(shù)

下面看一個(gè)示例：

def sum(*numbers, multiple=1):
    total = 0.0
    for number in numbers:
        total += number
    return total * multiple

上述代碼定義了一個(gè)sum()函數(shù)，用來(lái)計(jì)算傳遞給它的所有參數(shù)之和。*numbers是可變參數(shù)。在函數(shù)體中參數(shù)numbers被組裝成為一個(gè)元組，可以使用for循環(huán)遍歷numbers元組，計(jì)算他們的總和，然后返回給調(diào)用者。

下面是三次調(diào)用sum()函數(shù)的代碼：

print(sum(100.0, 20.0, 30.0))  # 輸出150.0
print(sum(30.0, 80.0))  # 輸出110.0
print(sum(30.0, 80.0, multiple=2))  # 輸出220.0 ①

double_tuple = (50.0, 60.0, 0.0)  # 元組或列表 ②
print(sum(30.0, 80.0, *double_tuple))  # 輸出220.0 ③

可以看到，每次所傳遞參數(shù)的個(gè)數(shù)是不同的，前兩次調(diào)用時(shí)都省略了multiple參數(shù)，第三次調(diào)用時(shí)傳遞了multiple參數(shù)，此時(shí)multiple應(yīng)該使用關(guān)鍵字參數(shù)傳遞，否則有錯(cuò)誤發(fā)生。

如果已經(jīng)有一個(gè)元組變量（見代碼第②行），能否傳遞給可變參數(shù)呢？這需要使用對(duì)元組進(jìn)行拆包，見代碼第③行在元組double_tuple前面加上單星號(hào)（*），單星號(hào)在這里表示將double_tuple拆包為50.0,
60.0, 0.0形式。另外，double_tuple也可以是列表對(duì)象。

注意
*可變參數(shù)不是最后一個(gè)參數(shù)時(shí)，后面的參數(shù)需要采用關(guān)鍵字參數(shù)形式傳遞。代碼第①行30.0,
80.0是可變參數(shù)，后面multiple參數(shù)需要關(guān)鍵字參數(shù)形式傳遞。

2. **可變參數(shù)

下面看一個(gè)示例：

def show_info(sep=':', **info):
    print('-----info------')
    for key, value in info.items():
        print('{0} {2} {1}'.format(key, value, sep))

上述代碼定義了一個(gè)show_info()函數(shù)，用來(lái)輸出一些信息，其中參數(shù)sep信息分隔符號(hào)，默認(rèn)值是冒號(hào)（:）。**info是可變參數(shù)，在函數(shù)體中參數(shù)info被組裝成為一個(gè)字典。

注意 **可變參數(shù)必須在正規(guī)參數(shù)之后，如果本例函數(shù)定義改為show_info(**info,sep=':')形式，會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤。

下面是三次調(diào)用show_info()函數(shù)的代碼：

show_info('->', name='Tony', age=18, sex=True)  ①
show_info(sutdent_name='Tony', sutdent_no='1000', sep='-') ②

stu_dict = {'name': 'Tony', 'age': 18}  # 創(chuàng)建字典對(duì)象 
show_info(**stu_dict, sex=True, sep='=')  # 傳遞字典stu_dict ③

上述代碼第①行是調(diào)用函數(shù)show_info()，第一個(gè)參數(shù)'->'是傳遞給sep，其后的參數(shù)name='Tony',
age=18,
sex=True是傳遞給info，這種參數(shù)形式事實(shí)上就是關(guān)鍵字參數(shù)，注意鍵不要用引號(hào)包裹起來(lái)。

代碼第②行是調(diào)用函數(shù)show_info()，sep也采用關(guān)鍵字參數(shù)傳遞，這種方式sep參數(shù)可以放置在參數(shù)列表的任何位置，其中的關(guān)鍵字參數(shù)被收集到info字典中。

代碼第③行是調(diào)用函數(shù)show_info()，其中字典對(duì)象stu_dict，傳遞時(shí)stu_dict前面加上雙星號(hào)（**），雙星號(hào)在這里表示將stu_dict拆包為key=value對(duì)的形式。

函數(shù)返回值

Python函數(shù)的返回值也是比較靈活的，主要有三種形式：無(wú)返回值、單一返回值和多返回值。前面使用的函數(shù)基本都單一返回值，本節(jié)重點(diǎn)介紹無(wú)返回值和多返回值兩種形式。

無(wú)返回值函數(shù)

有的函數(shù)只是為了處理某個(gè)過程，此時(shí)可以將函數(shù)設(shè)計(jì)為無(wú)返回值的。所謂無(wú)返回值，事實(shí)上是返回None，None表示沒有實(shí)際意義的數(shù)據(jù)。

無(wú)返回值函數(shù)示例代碼如下：

# coding=utf-8
# 代碼文件：chapter9/ch10.3.1.py

def show_info(sep=':', **info): ①
    """定義**可變參數(shù)函數(shù)"""
    print('-----info------')
    for key, value in info.items():
        print('{0} {2} {1}'.format(key, value, sep))
    return  # return None 或省略   ②


result = show_info('->', name='Tony', age=18, sex=True)
print(result)  # 輸出 None 


def sum(*numbers, multiple=1): ③
    """定義*可變參數(shù)函數(shù)"""
    if len(numbers) == 0:
        return  # return None 或省略 ④
    total = 0.0
    for number in numbers:
        total += number
    return total * multiple


print(sum(30.0, 80.0))  # 輸出110.0
print(sum(multiple=2)) # 輸出 None ⑥

上述代碼定義了兩個(gè)函數(shù)，這個(gè)兩個(gè)函數(shù)事實(shí)上是在10.3.2節(jié)示例基礎(chǔ)上的重構(gòu)。其中代碼第①行的show_info()只是輸出一些信息，不需要返回?cái)?shù)據(jù)，因此可以省略return語(yǔ)句。如果一定要使用return語(yǔ)句，見代碼第②行在函數(shù)結(jié)束前使用return或return
None。

對(duì)于本例中的show_info()函數(shù)強(qiáng)加return語(yǔ)句顯然是多此一舉，但是有時(shí)使用return或return
None是必要的。代碼第③行定義了sum()函數(shù)，如果numbers中數(shù)據(jù)是空的，后面的求和計(jì)算也就沒有意義了，可以在函數(shù)的開始判斷numbers中算法有數(shù)據(jù)，如果沒有數(shù)據(jù)則使用return或return
None跳出函數(shù)，見代碼第④行。

多返回值函數(shù)

有時(shí)需要函數(shù)返回多個(gè)值，實(shí)現(xiàn)返回多個(gè)值的實(shí)現(xiàn)方式有很多，簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)是使用元組返回多個(gè)值，因?yàn)樵M作為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以容納多個(gè)數(shù)據(jù)，另外元組是不可變的，使用起來(lái)比較安全。

下面來(lái)看一個(gè)示例：

# coding=utf-8
# 代碼文件：chapter9/ch10.3.2.py


def position(dt, speed):  ①
    posx = speed[0] * dt  ②
    posy = speed[1] * dt  ③
    return (posx, posy)  ④


move = position(60.0, (10, -5)) ⑤

print("物體位移：({0}, {1})".format(move[0], move[1])) ⑥

這個(gè)示例是計(jì)算物體在指定時(shí)間和速度時(shí)的位移。第①行代碼是定義position函數(shù)，其中dt參數(shù)是時(shí)間，speed參數(shù)是元組類型，speed第一個(gè)元素X軸上的速度，speed第二個(gè)元素Y軸上的速度。position函數(shù)的返回值也是元組類型。

函數(shù)體中的第②行代碼是計(jì)算X方向的位移，第③行代碼是計(jì)算Y方向的位移。最后，第④行代碼將計(jì)算后的數(shù)據(jù)返回，(posx,
posy)是元組類型實(shí)例。

第⑤行代碼調(diào)用函數(shù)，傳遞的時(shí)間是60.0秒，速度是(10,
-5)。第⑥行代碼打印輸出結(jié)果，結(jié)果如下：

物體位移：(600.0, -300.0)

函數(shù)變量作用域

變量可以在模塊中創(chuàng)建，作用域是整個(gè)模塊，稱為全局變量。變量也可以在函數(shù)中創(chuàng)建，默認(rèn)情況下作用域是整個(gè)函數(shù)，稱為局部變量。

示例代碼如下：

# coding=utf-8
# 代碼文件：chapter9/ch10.4.py

# 創(chuàng)建全局變量x
x = 20 ①

def print_value():
    print("函數(shù)中x = {0}".format(x)) ②

print_value()
print("全局變量x = {0}".format(x))

輸出結(jié)果：

函數(shù)中x = 20
全局變量x = 20

上述代碼第①行是創(chuàng)建全局變量x，全局變量作用域是整個(gè)模塊，所以在print_value()函數(shù)中也可以訪問變量x，見代碼第②行。

修改上述示例代碼如下：

# 創(chuàng)建全局變量x
x = 20 

def print_value():
    # 創(chuàng)建局部變量x
    x = 10  ①
    print("函數(shù)中x = {0}".format(x)) 

print_value()
print("全局變量x = {0}".format(x))

輸出結(jié)果：

函數(shù)中x = 10
全局變量x = 20

上述代碼的是print_value()函數(shù)中添加x =
10語(yǔ)句，見代碼第①行，這會(huì)函數(shù)中創(chuàng)建x變量，函數(shù)中的x變量與全局變量x命名相同，在函數(shù)作用域內(nèi)會(huì)屏蔽全局x變量。

函數(shù)中創(chuàng)建的變量默認(rèn)作用域是當(dāng)前函數(shù)，這可以防止程序員少犯錯(cuò)誤，因?yàn)楹瘮?shù)中創(chuàng)建的變量，如果作用域是整個(gè)模塊，那么在其他函數(shù)中也可以訪問，Python無(wú)法從語(yǔ)言層面定義常量，所以在其他函數(shù)中由于誤操作修改了變量，這樣一來(lái)很容易導(dǎo)致程序出現(xiàn)錯(cuò)誤。即便筆者不贊同，但Python提供這種可能，通過在函數(shù)中將變量聲明為global的，可以把變量的作用域變成全局的。

修改上述示例代碼如下：

# 創(chuàng)建全局變量x
x = 20 

def print_value():
    global x  ①
    x = 10   ②
    print("函數(shù)中x = {0}".format(x)) 

print_value()
print("全局變量x = {0}".format(x))

輸出結(jié)果：

函數(shù)中x = 10
全局變量x = 10

代碼第①行是在函數(shù)中聲明x變量作用域?yàn)槿肿兞浚源a第②行修改x值，就是修改全局變量x的數(shù)值。

生成器

在一個(gè)函數(shù)中使用return關(guān)鍵字返回?cái)?shù)據(jù)，但是有時(shí)候會(huì)使用yield 關(guān)鍵字返回?cái)?shù)據(jù)。yield 關(guān)鍵字的函數(shù)返回的是一個(gè)生成器（generator）對(duì)象，生成器對(duì)象是一種可迭代對(duì)象。

如果想計(jì)算平方數(shù)列，通常的實(shí)現(xiàn)代碼如下：

def square(num):  ①
    n_list = []

    for i in range(1, num + 1):
        n_list.append(i * i) ②

    return n_list ③

for i in square(5):  ④
    print(i, end=' ')

返回結(jié)果是：

1 4 9 16 25

首先定義一個(gè)函數(shù)，見代碼第①行。代碼第②行通過循環(huán)計(jì)算一個(gè)數(shù)的平方，并將結(jié)果保存到一個(gè)列表對(duì)象n_list中。最后返回列表對(duì)象，見代碼第③行。代碼第④行是遍歷返回的列表對(duì)象。

在Python中還可以有更加好解決方案，實(shí)現(xiàn)代碼如下：

def square(num):

    for i in range(1, num + 1):
        yield i * i    ①


for i in square(5):  ②
    print(i, end=' ')

返回結(jié)果是：

1 4 9 16 25

代碼第①行使用了yield關(guān)鍵字返回平方數(shù)，不再需要return關(guān)鍵字了。代碼第②行調(diào)用函數(shù)square()返回的是生成器對(duì)象。生成器對(duì)象是一種可迭代對(duì)象，可迭代對(duì)象通過next()方法獲得元素，代碼第②行的for循環(huán)能夠遍歷可迭代對(duì)象，就是隱式地調(diào)用生成器的next()方法獲得元素的。

顯式地調(diào)用生成器的next()方法，在Python Shell中運(yùn)行示例代碼如下：

>>> def square(num):

    for i in range(1, num + 1):
            yield i * i

        
>>> n_seq = square(5)
<generator object square at 0x000001C8F123CE60>
>>> n_seq.__next__()  ①
1
>>> n_seq.__next__()
4
>>> n_seq.__next__()
9
>>> n_seq.__next__()
16
>>> n_seq.__next__()
25
>>> n_seq.__next__() ②
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#33>", line 1, in <module>
    n_seq.__next__()
StopIteration
>>>

上述代碼第①行~第②行調(diào)用了6次next()方法，但第6次調(diào)用則會(huì)拋出StopIteration異常，這是因?yàn)橐呀?jīng)沒有元素可迭代了。

生成器函數(shù)是通過yield返回?cái)?shù)據(jù)，與return不同的是：return語(yǔ)句一次返回所有數(shù)據(jù)，函數(shù)調(diào)用結(jié)束；而yield語(yǔ)句只返回一個(gè)元素?cái)?shù)據(jù)，函數(shù)調(diào)用不會(huì)結(jié)束，只是暫停，直到next()方法被調(diào)用，程序繼續(xù)執(zhí)行yield語(yǔ)句之后的語(yǔ)句代碼。這個(gè)過程如圖10-1所示。

圖10-1　生成器函數(shù)執(zhí)行過程

注意
生成器特別適合用于遍歷一些大序列對(duì)象，它無(wú)須將對(duì)象的所有元素都載入內(nèi)存后才開始進(jìn)行操作。而是僅在迭代至某個(gè)元素時(shí)才會(huì)將該元素載入內(nèi)存。

嵌套函數(shù)

在本節(jié)之前定義的函數(shù)都是全局函數(shù)，并將他們定義在全局作用域中。函數(shù)還可定義在另外的函數(shù)體中，稱作“嵌套函數(shù)”。

示例代碼：

# coding=utf-8
# 代碼文件：chapter10/ch10.6.py

def calculate(n1, n2, opr):
    multiple = 2

    # 定義相加函數(shù)
    def add(a, b): ①
        return (a + b) * multiple

    # 定義相減函數(shù)
    def sub(a, b): ②
        return (a - b) * multiple

    if opr == '+':
        return add(n1, n2)
    else:
        return sub(n1, n2)

print(calculate(10, 5, '+'))  # 輸出結(jié)果是30
# add(10, 5) 發(fā)生錯(cuò)誤 ③
# sub(10, 5)  發(fā)生錯(cuò)誤 ④

上述代碼中定義了兩個(gè)嵌套函數(shù)：add()和sub()，見代碼第①行和第②行。嵌套函數(shù)可以訪問所在外部函數(shù)calculate()中的變量multiple，而外部函數(shù)不能訪問嵌套函數(shù)局部變量。另外，嵌套函數(shù)的作用域在外部函數(shù)體內(nèi)，因此在外部函數(shù)體之外直接訪問嵌套函數(shù)會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤，見代碼第③行和第④行。

函數(shù)式編程基礎(chǔ)

函數(shù)式編程（functional
programming）與面向?qū)ο缶幊桃粯佣家环N編程范式，函數(shù)式編程，也稱為面向函數(shù)的編程。

Python并不是徹底的函數(shù)式編程語(yǔ)言，但是還是提供了一些函數(shù)式編程必備的技術(shù)，主要有：函數(shù)類型和Lambda表達(dá)式，他們是實(shí)現(xiàn)函數(shù)式編程的基礎(chǔ)。

函數(shù)類型

Python提供了一種函數(shù)類型function，任何一個(gè)函數(shù)都有函數(shù)類型，但是函數(shù)調(diào)用時(shí)，就創(chuàng)建了函數(shù)類型實(shí)例，即函數(shù)對(duì)象。函數(shù)類型實(shí)例與其他類型實(shí)例一樣，在使用場(chǎng)景上沒有區(qū)別：它可以賦值給一個(gè)變量；也可以作為參數(shù)傳遞給一個(gè)函數(shù)；還可以作為函數(shù)返回值使用。

為了理解函數(shù)類型，先重構(gòu)10.6節(jié)中嵌套函數(shù)的示例，示例代碼如下：

# coding=utf-8
# 代碼文件：chapter10/ch10.7.1.py

def calculate_fun(opr): ①
    # 定義相加函數(shù)
    def add(a, b):
        return a + b

    # 定義相減函數(shù)
    def sub(a, b):
        return a - b

    if opr == '+':
        return add ②
    else:
        return sub ③

f1 = calculate_fun('+')  ④
f2 = calculate_fun('-')  ⑤

print(type(f1))

print("10 + 5 = {0}".format(f1(10, 5)))  ⑥
print("10 - 5 = {0}".format(f2(10, 5)))  ⑦

輸出結(jié)果：

<class 'function'>
10 + 5 = 30
10 - 5 = 10

上述代碼第①行重構(gòu)了calculate_fun()函數(shù)的定義，現(xiàn)在只接收一個(gè)參數(shù)opr。代碼第②行是在opr

'+'為True時(shí)返回add函數(shù)名，否則返回sub函數(shù)名，見代碼第③行。這里的函數(shù)名本質(zhì)上函數(shù)對(duì)象。calculate_fun()函數(shù)與10.5節(jié)示例calculate()函數(shù)不同之處在于，calculate_fun()函數(shù)返回的是函數(shù)對(duì)象，calculate()函數(shù)返回的是整數(shù)（相加或相減計(jì)算之后的結(jié)果）。所以代碼第④行的f1是add()函數(shù)對(duì)象，代碼第⑤行的f2是sub()函數(shù)對(duì)象。

函數(shù)對(duì)象是可以與函數(shù)一樣進(jìn)行調(diào)用的。事實(shí)上在第⑥行之前沒有真正調(diào)用add()函數(shù)進(jìn)行相加計(jì)算，f1(10,
5)表達(dá)式才真的調(diào)用了add()函數(shù)。第⑦行的f2(10, 5)表達(dá)式是調(diào)用sub()函數(shù)。

Lambda表達(dá)式

理解了函數(shù)類型和函數(shù)對(duì)象，學(xué)習(xí)Lambda表達(dá)式就簡(jiǎn)單了。Lambda表達(dá)式本質(zhì)上一種匿名函數(shù)，匿名函數(shù)也是函數(shù)有函數(shù)類型，也可以創(chuàng)建函數(shù)對(duì)象。

定義Lambda表達(dá)式語(yǔ)法如下：

lambda 參數(shù)列表 : Lambda體

lambda是關(guān)鍵字聲明這是一個(gè)Lambda表達(dá)式，“參數(shù)列表”與函數(shù)的參數(shù)列表是一樣的，但不需要小括號(hào)包裹起來(lái)，冒號(hào)后面是“Lambda體”，Lambda表達(dá)式主要的代碼在此處編寫，類似于函數(shù)體。

注意
Lambda體部分不能是一個(gè)代碼塊，不能包含多條語(yǔ)句，只有一條語(yǔ)句，語(yǔ)句會(huì)計(jì)算一個(gè)結(jié)果返回給Lambda表達(dá)式，但是與函數(shù)不同是，不需要使用return語(yǔ)句返回。與其他語(yǔ)言中的Lambda表達(dá)式相比，Python中提供Lambda表達(dá)式只能處理一些簡(jiǎn)單的計(jì)算。

重構(gòu)10.7.1節(jié)示例，代碼如下：

# coding=utf-8
# 代碼文件：chapter10/ch10.7.2.py

def calculate_fun(opr):
    if opr == '+':
        return lambda a, b: (a + b) ①
    else:
        return lambda a, b: (a - b) ②

f1 = calculate_fun('+')
f2 = calculate_fun('-')

print(type(f1))

print("10 + 5 = {0}".format(f1(10, 5)))
print("10 - 5 = {0}".format(f2(10, 5)))

輸出結(jié)果：

<class 'function'>
10 + 5 = 30
10 - 5 = 10

上述代碼第①行替代了add()函數(shù)，第②行替代了sub()函數(shù)，代碼變的非常的簡(jiǎn)單。

三大基礎(chǔ)函數(shù)

函數(shù)式編程本質(zhì)是通過函數(shù)處理數(shù)據(jù)，過濾、映射和聚合是處理數(shù)據(jù)的三大基本操作。針對(duì)但其中三大基本操作Python提供了三個(gè)基礎(chǔ)的函數(shù)：filter()、map()和reduce()。

1. filter()

過濾操作使用filter()函數(shù)，它可以對(duì)可迭代對(duì)象的元素進(jìn)行過濾，filter()函數(shù)語(yǔ)法如下：

filter(function, iterable)

其中參數(shù)function是一個(gè)函數(shù)，參數(shù)iterable是可迭代對(duì)象。filter()函數(shù)調(diào)用時(shí)iterable會(huì)被遍歷，它的元素逐一傳入function函數(shù)，function函數(shù)返回布爾值，在function函數(shù)中編寫過濾條件，如果為True的元素被保留，如果為False的元素被過濾掉。

下面通過一個(gè)示例介紹一下filter()函數(shù)使用，示例代碼如下：

users = ['Tony', 'Tom', 'Ben', 'Alex']

users_filter = filter(lambda u: u.startswith('T'), users) ①
print(list(users_filter))

輸出結(jié)果：

['Tony', 'Tom']

代碼第①行調(diào)用filter()函數(shù)過濾users列表，過濾條件是T開通的元素，lambda u:
u.startswith('T')是一個(gè)Lambda表達(dá)式，它提供了過濾條件。filter()函數(shù)還不是一個(gè)列表，需要使用list()函數(shù)轉(zhuǎn)換過濾之后的數(shù)據(jù)為列表。

再看一個(gè)示例：

number_list = range(1, 11)
nmber_filter = filter(lambda it: it % 2 == 0, number_list)
print(list(nmber_filter))

該示例實(shí)現(xiàn)了獲取1~10數(shù)字中的偶數(shù)，輸出結(jié)果如下：

[2, 4, 6, 8, 10]

2. map()

映射操作使用map()函數(shù)，它可以對(duì)可迭代對(duì)象的元素進(jìn)行變換，map()函數(shù)語(yǔ)法如下：

map(function, iterable)

其中參數(shù)function是一個(gè)函數(shù)，參數(shù)iterable是可迭代對(duì)象。map()函數(shù)調(diào)用時(shí)iterable會(huì)被遍歷，它的元素逐一傳入function函數(shù)，在function函數(shù)中對(duì)元素進(jìn)行變換。

下面通過一個(gè)示例介紹一下map()函數(shù)使用，示例代碼如下：

users = ['Tony', 'Tom', 'Ben', 'Alex']

users_map = map(lambda u: u.lower(), users) ①  
print(list(users_map))

輸出結(jié)果：

['tony', 'tom', 'ben', 'alex']

上述代碼第①行調(diào)用map()函數(shù)將users列表元素轉(zhuǎn)換為小寫字母，變換使用Lambda表達(dá)式lambda
u:
u.lower()。map()函數(shù)返回的還不是一個(gè)列表，需要使用list()函數(shù)將過濾之后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為列表。

函數(shù)式編程時(shí)數(shù)據(jù)可以從一個(gè)函數(shù)“流”入另外一個(gè)函數(shù)，但是遺憾的是Python并不支持“鏈?zhǔn)健盇PI。例如想獲取users列表中“T”開通的名字，再將其轉(zhuǎn)換為小寫字母，這樣的需求需要使用filter()函數(shù)進(jìn)行過濾，再使用map()函數(shù)進(jìn)行映射變換。實(shí)現(xiàn)代碼如下：

users = ['Tony', 'Tom', 'Ben', 'Alex']

users_filter = filter(lambda u: u.startswith('T'), users)

# users_map = map(lambda u: u.lower(), users_filter) ①
users_map = map(lambda u: u.lower(), filter(lambda u: u.startswith('T'), users)) ②

print(list(users_map))

上述代碼第①行和第②行實(shí)現(xiàn)相同功能。

3. reduce()

聚合操作會(huì)將多個(gè)數(shù)據(jù)聚合起來(lái)輸出單個(gè)數(shù)據(jù)，聚合操作中最基礎(chǔ)的是歸納函數(shù)reduce()，reduce()函數(shù)會(huì)將多個(gè)數(shù)據(jù)按照指定的算法積累疊加起來(lái)，最后輸出一個(gè)數(shù)據(jù)。

reduce()函數(shù)語(yǔ)法如下：

reduce(function, iterable[, initializer])

參數(shù)function是聚合操作函數(shù)，該函數(shù)有兩個(gè)參數(shù)，參數(shù)iterable是可迭代對(duì)象；參數(shù)initializer初始值。

下面通過一個(gè)示例介紹一下reduce()函數(shù)使用。下面示例實(shí)現(xiàn)了對(duì)一個(gè)數(shù)列求和運(yùn)算，代碼如下：

from functools import reduce ①

a = (1, 2, 3, 4)
a_reduce = reduce(lambda acc, i: acc + i, a)  # 10 ②
# a_reduce = reduce(lambda acc, i: acc + i, a, 2)  # 12 ③
print(a_reduce)

reduce()函數(shù)是在functools模塊中定義的，所以要使用reduce()函數(shù)需要導(dǎo)入functools模塊，見代碼第①行。代碼第②行是調(diào)用reduce()函數(shù)，其中l(wèi)ambda
acc, i: acc +
i是進(jìn)行聚合操作的Lambda表達(dá)式，該Lambda表達(dá)式有兩個(gè)參數(shù)，其中acc參數(shù)是上次累積計(jì)算結(jié)果，i當(dāng)前元素，acc

i表達(dá)式是進(jìn)行累加。reduce()函數(shù)最后的計(jì)算結(jié)果是一個(gè)數(shù)值，直接可以使用通過reduce()函數(shù)返回。代碼第行是傳入了初始值2，則計(jì)算的結(jié)果是12。

本章小結(jié)

通過對(duì)本章內(nèi)容的學(xué)習(xí)，讀者可以熟悉在Python中如何定義函數(shù)、函數(shù)參數(shù)和函數(shù)返回值，了解函數(shù)變量作用域和嵌套函數(shù)。最后還介紹了Python中函數(shù)式編程基礎(chǔ)。

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