Функции в Python, определение функций.
Первым оператором тела функции может быть строка документации функции. Существуют инструменты, которые используют строки документации для автоматического создания интерактивной или печатной документации или для предоставления пользователю интерактивного просмотра кода. Хорошей практикой является включение строк документации в код.
Определение функции не выполняет тело функции, а только вычисляет аргументы, если они присутствуют. Тело функции выполняется только при вызове.
При вызове функции создается область видимости для хранения локальных переменных этой функции и все созданные переменные внутри функции сохраняют свое значение только в этом пространство имен. Когда функция завершает выполнение, это пространство имен уничтожается.
Определение функции может быть заключено в одно или несколько выражений-декоратора. Выражения-декораторы оцениваются при определении функции в области, содержащей определение функции. Результатом должен быть вызываемый объект, который вызывается с объектом функции в качестве единственного аргумента. Возвращаемое значение привязывается к имени функции, а не к объекту функции. Несколько декораторов применяются вложенным образом. Например, следующий код
Значения параметров по умолчанию оцениваются слева направо при определении функции. Это означает, что эти выражение вычисляется один раз, когда функция определена, и что для каждого вызова используется одно и то же предварительно вычисленное значение. Это особенно важно понимать, когда параметр по умолчанию является изменяемым объектом, таким как список или словарь
Параметры аргументов, следующие после * или *identifier являются параметрами только ключевых слов и могут быть переданы только в качестве ключевых аргументов (более подробно в разделе «Варианты передачи аргументов в функцию Python»).
Так как функции в Python являются объектами первого класса, то значение имени функции имеет тип, который распознается интерпретатором как определяемая пользователем функция. Это значение может быть присвоено другому имени, которое затем может также использоваться как функция:
Исходя из других языков, можно возразить, что fib это не функция, а процедура, поскольку она не возвращает значение. На самом деле, даже функции без оператора return возвращают значение, хотя и довольно скучное. Это значение называется None (встроенное имя). Вывод значения None обычно подавляется интерпретатором, если это единственное возвращаемое значение. Вы можете увидеть это, используя команду print() :
Функция, которая возвращает список чисел ряда Фибоначчи, вместо того, чтобы печатать его:
Этот пример, демонстрирует некоторые новые возможности Python:
Функции в Python
Функции — важный компонент любого языка, и Python не является исключением. При написании любого крупного проекта невозможно обойтись без функций, поэтому каждый программист должен знать, как работать с ними.
Что такое функция
Функция — это блок кода, который можно многократно вызывать на выполнение. Она является фундаментальной частью любого языка программирования.
Функция может использоваться для обработки данных, она получает на вход значения, обрабатывает его и возвращает результат в программу. Также она может не возвращать значение, а выводить его на экран или записывать в файл.
Объявление
Объявляя функцию, нужно следовать определенным правилам:
Синтаксис объявления
Параметры (аргументы) нужно передавать в том порядке, в котором они определены в круглых скобках.
Пример кода
Функция складывает два числа, переданные в качестве аргументов. Если один или оба аргумента не были переданы, используются значения по умолчанию.
Вызов
После определения функции её можно вызвать в любой точке скрипта, как в теле самого скрипта, так и в теле другой функции:
Значение функции можно сразу передать в переменную или в другую функцию:
Необязательные параметры
При описании функции в Python 3 аргументы, которым задаются начальные значения, являются необязательными. Вначале должны описываться обязательные параметры и только после них необязательные.
При вызове функции нам не обязательно указывать значения необязательных параметров. Если мы хотим изменить значение аргумента, не меняя начальные значения других аргументов, можно обращаться к нему по ключу.
Вывод будет следующим:
Функция с переменным числом аргументов
Часто возникает необходимость создать такую функцию, которая может принимать разное количество аргументов. Это можно реализовать с помощью передачи списка или массива, однако Python позволяет использоваться более удобный подход (также с использованием списка).
Для того чтобы функция могла принять переменное количество аргументов, перед именем аргумента ставится символ » * «. Когда программист передаёт аргументы, они записываются в кортеж, имя которого соответствует имени аргумента:
Вместо одного символа звёздочки можно использовать два, тогда аргументы будут помещаться не в список, а в словарь:
Анонимные функции
Это особый вид функций, которые объявляются с помощью ключевого слова lambda вместо def :
Лямбда функции принимают любое количество аргументов, но не могут содержать несколько выражений и всегда возвращают только одно значение.
В программировании на Python можно обойтись без анонимных функций, которые по сути являются обычными, но без имени и с ограничением в одно выражение. Однако их использование в нужных местах упрощает написание и восприятие кода. Например, в программе калькулятор мы с её помощью сделали обработчики нажатия кнопок.
Синтаксис
Возврат значений
С помощью оператора return из функции можно вернуть одно или несколько значений. Возвращаемым объектом может быть: число, строка, None.
Чтобы вернуть несколько значений, нужно написать их через запятую. Python позволяет вернуть из функции список или другой контейнер: достаточно указать после ключевого слова return имя контейнера.
Вот пример когда возвращается список:
А это пример того, как функция в Python 3 возвращает несколько значений. Так как переменные перечислены через запятую, то они образуют список. Эти значения можно присвоить сразу нескольким переменным, как это показано в следующем примере:
Рекурсия
Рекурсией называется процесс, когда функция вызывает саму себя. Её можно использовать вместо циклов, например, для задачи по нахождению факториала.
Рекурсию рекомендуется использовать только там, где это действительно необходимо. Интерпретатор Python автоматически выделяет память для выполняющейся функции, если вызовов самой себя будет слишком много, это приведёт к переполнению стека и аварийному завершению программы. Следующий код вызовет исключение «RecursionError», которая показывает, что превышен максимальный лимит рекурсии.
Узнать максимальный лимит и его изменить можно с помощью getrecursionlimit() и setrecursionlimit(предел) из библиотеки sys.
Один из примеров применения рекурсии — это расчёт чисел Фибоначчи.
Пустая функция
Такие функции могут использоваться для различных специфичных задач, например, при работе с классами, асинхронной отправкой форм.
Области видимости
Область видимости — важная составляющая любого языка программирования. С её помощью в одном модуле можно использовать одно и то же имя переменной несколько раз.
Области видимости также делают программу более безопасной, не позволяя получить доступ к важным переменным.
В Python существует две области видимости:
Важно понимать, из локальной области видимости можно обратить к переменным, находящимся в глобальной, но не наоборот.
Подробнее про области видимости можно прочитать в отдельной статье на сайте.
Основные встроенные функции в Python
Python предоставляет программисту все необходимые основные функции для работы, кроме того, используя дополнительные модули (подключая разные библиотеки), можно найти уже реализованные методы для практически любой задачи.
Что значит вуа в питоне
В функцию могут быть переданы ноль и более аргументов, которые могут использоваться в теле функции.
Первой инструкцией в теле может быть литерал строки, который будет являться документацией для данной функции (строка документации — «docstring»). Некоторые утилиты и среды разработки используют такие строки для формирования интерактивной справки. Документировать код считается хорошим тоном.
Определение функции описывает пользовательский «объект функции» и является исполняемой инструкцией. В ходе исполнения происходит связывание имени функции в текущем локальном пространстве имён (локальной символьной таблице) с «объектом функции» — обёрткой вокруг исполняемого кода функции. Объект функции содержит ссылку на текущее глобальное пространство имён, которое будет использовано при вызове функции. Объект функции может быть в последующем связан и с другим именем (это можно использовать для переименования функций и создания псевдонимов).
Более того, ничто не мешает использовать «объект функции» как любой другой объект (например: передавать в функцию, использовать в качестве значения в словаре и т.п.).
В ходе исполнения функции формируется новая символьная таблица с локальными переменными функции: все назначения переменных оказываются в ней. При обращении к переменной, сначала производится попытка отыскать её в локальной символьной таблице, далее в таблицах обрамляющих функций, далее в глобальной таблице, и, наконец, в таблице встроенных имён.
Аргументы, с которыми была вызвана функция, также оказываются в её локальной символьной таблице.
Когда функция вызывает другую функцию, для вызова создаётся новая локальная символьная таблица.
В Питоне можно вкладывать одно в другое не только определения функций (этим приёмом, в частости, пользуются при создании декораторов), но и классов (в случае необходимости).
Функции и их аргументы
В этой статье я планирую рассказать о функциях, именных и анонимных, инструкциях def, return и lambda, обязательных и необязательных аргументах функции, функциях с произвольным числом аргументов.
Именные функции, инструкция def
Определим простейшую функцию:
Инструкция return говорит, что нужно вернуть значение. В нашем случае функция возвращает сумму x и y.
Теперь мы ее можем вызвать:
Функция может быть любой сложности и возвращать любые объекты (списки, кортежи, и даже функции!):
Функция может и не заканчиваться инструкцией return, при этом функция вернет значение None:
Аргументы функции
Функция может принимать произвольное количество аргументов или не принимать их вовсе. Также распространены функции с произвольным числом аргументов, функции с позиционными и именованными аргументами, обязательными и необязательными.
Функция также может принимать переменное количество позиционных аргументов, тогда перед именем ставится *:
Функция может принимать и произвольное число именованных аргументов, тогда перед именем ставится **:
В переменной kwargs у нас хранится словарь, с которым мы, опять-таки, можем делать все, что нам заблагорассудится.
Анонимные функции, инструкция lambda
Анонимные функции могут содержать лишь одно выражение, но и выполняются они быстрее. Анонимные функции создаются с помощью инструкции lambda. Кроме этого, их не обязательно присваивать переменной, как делали мы инструкцией def func():
lambda функции, в отличие от обычной, не требуется инструкция return, а в остальном, ведет себя точно так же:
Функции в Python
Введение
Определение
Вот пример простой функции:
Для определения функции нужно всего лишь написать ключевое слово def перед ее именем, а после — поставить двоеточие. Следом идет блок инструкций.
Функция инкрементирует глобальную переменную i и возвращает None (по умолчанию).
Вызовы
Для вызова функции, которая возвращает переменную, нужно ввести:
Для вызова функции, которая ничего не возвращает:
Функцию можно записать в одну строку, если блок инструкций представляет собой простое выражение:
Функции могут быть вложенными:
Функции — это объекты, поэтому их можно присваивать переменным.
Инструкция return
Возврат простого значения
Возврат нескольких значений
Пока что функция возвращала только одно значение или не возвращала ничего (объект None). А как насчет нескольких значений? Этого можно добиться с помощью массива. Технически, это все еще один объект. Например:
Аргументы и параметры
В функции можно использовать неограниченное количество параметров, но число аргументов должно точно соответствовать параметрам. Эти параметры представляют собой позиционные аргументы. Также Python предоставляет возможность определять значения по умолчанию, которые можно задавать с помощью аргументов-ключевых слов.
Параметр — это имя в списке параметров в первой строке определения функции. Он получает свое значение при вызове. Аргумент — это реальное значение или ссылка на него, переданное функции при вызове. В этой функции:
x и y — это параметры, а в этой:
При определении функции параметры со значениями по умолчанию нужно указывать до позиционных аргументов:
Если использовать необязательный параметр, тогда все, что указаны справа, должны быть параметрами по умолчанию.
Выходит, что в следующем примере допущена ошибка:
Для вызовов это работает похожим образом. Сначала нужно указывать все позиционные аргументы, а только потом необязательные:
На самом деле, следующий вызов корректен (можно конкретно указывать имя позиционного аргумента), но этот способ не пользуется популярностью:
А этот вызов некорректен:
При вызове функции с аргументами по умолчанию можно указать один или несколько, и порядок не будет иметь значения:
Можно не указывать ключевые слова, но тогда порядок имеет значение. Он должен соответствовать порядку параметров в определении:
Если ключевые слова не используются, тогда нужно указывать все аргументы:
Второй аргумент можно пропустить:
Чтобы обойти эту проблему, можно использовать словарь:
Значение по умолчанию оценивается и сохраняется только один раз при определении функции (не при вызове). Следовательно, если значение по умолчанию — это изменяемый объект, например, список или словарь, он будет меняться каждый раз при вызове функции. Чтобы избежать такого поведения, инициализацию нужно проводить внутри функции или использовать неизменяемый объект:
Еще один пример изменяемого объекта, значение которого поменялось при вызове:
Дабы не допустить изменения оригинальной последовательности, нужно передать копию изменяемого объекта:
Указание произвольного количества аргументов
Позиционные аргументы
При вызове функции нужно вводить команду следующим образом:
Python обрабатывает позиционные аргументы следующим образом: подставляет обычные позиционные аргументы слева направо, а затем помещает остальные позиционные аргументы в кортеж (*args), который можно использовать в функции.
Если лишние аргументы не указаны, значением по умолчанию будет пустой кортеж.
Произвольное количество аргументов-ключевых слов
Как и в случае с позиционными аргументами можно определять произвольное количество аргументов-ключевых слов следующим образом (в сочетании с произвольным числом необязательных аргументов из прошлого раздела):
При вызове функции нужно писать так:
Python обрабатывает аргументы-ключевые слова следующим образом: подставляет обычные позиционные аргументы слева направо, а затем помещает другие позиционные аргументы в кортеж (*args), который можно использовать в функции (см. предыдущий раздел). В конце концов, он добавляет все лишние аргументы в словарь (**kwargs), который сможет использовать функция.
Важно, что пользователь также может использовать словарь, но перед ним нужно ставить две звездочки (**):
Порядок вывода также не определен, потому что словарь не отсортирован.
Документирование функции
Команда docstring должна быть первой инструкцией после объявления функции. Ее потом можно будет извлекать или дополнять:
Методы, функции и атрибуты, связанные с объектами функции
Если поискать доступные для функции атрибуты, то в списке окажутся следующие методы (в Python все является объектом — даже функция):
И несколько скрытых методов, функций и атрибутов. Например, можно получить имя функции или модуля, в котором она определена:
Есть и другие. Вот те, которые не обсуждались:
Рекурсивные функции
Другой распространенный пример — определение последовательности Фибоначчи:
Важно, чтобы в ней было была конечная инструкция, иначе она никогда не закончится. Реализация вычисления факториала выше, например, не является надежной. Если указать отрицательное значение, функция будет вызывать себя бесконечно. Нужно написать так:
Важно!
Рекурсия позволяет писать простые и элегантные функции, но это не гарантирует эффективность и высокую скорость исполнения.
Глобальная переменная
Вот уже знакомый пример с глобальной переменной:
За редкими исключениями глобальные переменные лучше вообще не использовать.
Присвоение функции переменной
С существующей функцией func синтаксис максимально простой:
Переменным также можно присваивать встроенные функции. Таким образом позже есть возможность вызывать функцию другим именем. Такой подход называется непрямым вызовом функции.
Менять название переменной также разрешается:
В этом примере a1, a2 и func имеют один и тот же id. Они ссылаются на один объект.
Последний пример. Предположим, встроенная функция была переназначена:
Теперь к ней нельзя получить доступ, а это может стать проблемой. Чтобы вернуть ее обратно, нужно просто удалить переменную:
Анонимная функция: лямбда
С помощью type() можно проверить тип:
На практике эти функции редко используются. Это всего лишь элегантный способ записи, когда она содержит одну инструкцию.
Изменяемые аргументы по умолчанию
Вместо этого нужно использовать значение «не указано» и заменить на изменяемый объект по умолчанию:
