深度学习——第3章 Python程序设计语言（3.4 Python自定义函数）

3.4 Python自定义函数

实现结构化程序设计。通过把程序分割为不同的功能模块，可以实现自顶向下的结构化程序设计。
减少程序的复杂度。简化程序的结构，提高程序的可阅读性。
实现代码的复用。一次定义多次调用，实现代码的可重用性。
提高代码的质量。实现分割后子任务的代码相对简单，易于开发、调试、修改和维护。
协作开发。大型项目分割成不同的子任务后，团队可以分工合作，在同时协作开发。

Python函数分类

在Python语言中，函数可以分为三类：

1.自定义函数

本章的主要学习的内容。

2.内置函数

Python提前定义好的函数，拿来直接使用，不需要导入。在前两章学习数值数据类型和序列数据类型时已多次接触并学习。需要了解确定内置函数的参数类型、个数等信息。

3.库函数

包括标准库函数和第三方库函数。Python安装后自带的库称为标准库，例如math、random等。Python社区提供了许多其他高质量的库，如numpy、jieba、pillow等，需要单独安装，被称为第三方库。库函数需要通过import语句导入，然后才可以使用其中的函数。

内置函数

内置函数知识在之前的知识中讲授过。

内置函数是python里自带的可直接使用的函数。截止python3.8.2，共有73个内置函数，可以使用命令：print(dir(__builtins__))展示。

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函数的定义（声明）和调用

函数的定义

Python语言定义一个函数使用def保留字，语法形式如下：

def <函数名>(参数1, 参数2, ...):函数体return <返回值或者表达式>

Python函数的定义由关键字def开始，后面加上函数名和括号，括号里是函数的参数。函数名要符合标识符规则，命名规则要求字母小写，可以使用下划线增加可阅读性。

函数参数必须放置在函数名后的括号内，可以有0个、1个或更多个参数，相邻参数之间用逗号隔开，表示传递给该函数的值或变量引用。定义函数时的参数称之为形参，意为形式上的参数，非实际参数。

右括号结束后是冒号（表示接下来的语句块为函数体），最后是函数体内容，用缩进表达从属关系。函数体是函数执行的具体代码块。

return是Python的保留关键字，后面跟随的值就是函数将要返回的值，简称“返回值”。

返回值可以是一个数值或多个数值，也可以为一个表达式。

执行return语句后函数结束。一个函数可能有多条return语句，只要执行到其中一条return语句，函数就会结束。

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函数的调用

函数调用格式：

<被调用函数名>(实参1,实参2, ...)

说明：

1.被调用函数名必须是当前程序中可用的函数对象。可以是内置函数、经import导入的库函数，或者是经def自定义的函数。

2.函数的定义位置应当在调用该函数的代码之前。

3.被调用函数名右侧的成对小括号不可缺失，内部用逗号间隔排列实参，必须与函数定义的形参列表一一对应。

4.所谓实参，即实际参数，为函数调用时传递到函数的实际参数。

5.如果调用的函数有返回值，可以直接赋予某一变量（或某一组变量），可以在表达式中直接使用，也可以作为另一函数的参数。如果函数没有返回值，则可以单独作为表达式语句使用。

程序调用一个函数需要执行以下四个步骤：

（1）调用程序在调用处暂停执行；

（2）在调用时将实参传递给函数的形参；

（3）执行函数体语句；

（4）函数调用结束给出返回值，程序回到调用前的暂停处继续执行。

函数参数传递

函数声明时小括号中用逗号间隔的参数，称为形式参数，简称形参

函数调用时小括号中用逗号间隔的参数，有确定值，称为实际参数，简称实参

实际参数值默认按位置顺序依次传递给形式参数，如果参数个数不匹配，程序会产生错误。

定义函数时声明的形式参数，等同于函数体中的局部变量，在函数体中的任何位置都可以使用。

函数的定义示例：
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声明函数时，可以为一些参数指定默认值。调用该函数时，如果没有传入对应的实参，则函数使用声明时指定的默认参数值。

带有默认参数的函数定义语法如下：

def 函数名(… , 参数名=默认值):

在定义带有默认参数的函数时，默认参数只能出现在所有参数的最右端，并且任何一个默认参数的右侧都不能再定义非默认参数。

函数示例：基于期中成绩和期末成绩，按照指定的权重计算总评成绩
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Python函数的参数传递还有位置参数、命名参数、可变参数、强制命名参数等方法，同学们可查找资料自行学习。

函数的返回值

自定义函数体中使用return语句返回值，同时跳出函数调用。

return是保留关键字，后面跟随的值就是函数将要返回的值，简称“返回值”。返回值可以是一个数值或多个数值，也可以为一个表达式。

一个函数可以有多条return语句，只要执行到其中一条return语句，函数调用就会结束。

函数可以没有return语句，即无返回值，语句自然执行结束，函数调用即结束。

return语句可以同时返回多个值，使用逗号间隔，这些值将被收集到一个元组中返回。
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程序案例：使用函数生成并返回随机列表

编制一个函数，生成由n个随机整数构成的列表，然后编写测试代码，生成并输出列表各元素值。
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程序案例：使用函数计算不确定的若干个数中的最大值并返回

程序案例：使用函数判断一个整数是否为素数

编制判断一个整数是否为素数的函数，然后编写测试代码，输出1-99中的素数。

函数体内部有多条返回路径；i从2开始循环，只要有i能被判断整数整除，则跳出循环，i的平方大于判断整数时停止循环。
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lambda函数

Python有两种自定义函数，一种是def定义的函数，另一种是lambda函数，也就是匿名函数，Python编程中，大家更习惯将其称为表达式。

lambda是Python的保留关键字，用于定义匿名函数，又称lambda函数。

lambda是一种简便的、在同一行中定义函数的方法。

匿名函数并非没有名字，而是将函数名作为函数结果返回。

lambda函数的定义格式为：

<函数名> = lambda <参数列表> : <表达式>

以上的定义格式等价于：

def <函数名>(<参数列表>):return <表达式>

lambda函数特征

（1）使用lambda可以定义没有名字的函数。

（2）lambda函数有输入和输出。输入是传入的参数列表，输出是根据表达式计算得到的值。

（3）lambda函数一般情况下功能都比较简单。单行的表达式决定了lambda函数不可能完成复杂的逻辑，只能完成非常简单的功能。由于其实现的功能简单，甚至不需要专门的名字来说明。
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