Python 函数类型

news2024/11/8 3:20:24

普通函数
匿名函数（Lambda函数）
高阶函数
内置函数
递归函数
闭包函数
装饰器函数
方法
8.1. 实例方法
8.2. 类方法
8.3. 静态方法

1. 普通函数

最基本的函数类型，通过 def 关键字定义。

def add(a, b):
    return a + b
    
print(add(3, 5))  	# 输出: 8

2. 匿名函数（Lambda函数）

使用 lambda 关键字定义的函数，与普通函数不同，Lambda 函数通常是一次性使用的，通常用于定义简单的、短小的函数。

add = lambda a, b: a + b

print(add(3, 5))  	# 输出: 8

无参数的 Lambda 函数

greet = lambda: "Hello, World!"
print(greet())  	# 输出: Hello, World!

Lambda 函数的局限性
只包含一个表达式： Lambda 函数只能包含一个表达式，不适合处理复杂的逻辑。
可读性： 由于 Lambda 函数没有名字，如果逻辑稍微复杂一些，会影响代码的可读性。
调试困难： 匿名函数在调试时不容易定位问题。

3. 高阶函数

高阶函数具备以下特征之一：

接受一个或多个函数作为参数。
返回一个函数。
可以接受函数作为参数或返回值的函数。高阶函数广泛应用于各种场景，如数据处理、事件处理和回调等。

def apply_function(func, x, y):
    return func(x, y)
 
print(apply_function(add, 3, 5))  	# 输出: 8

4. 内置函数

Python 提供的一些内置函数，例如 len(), max(), min(), print() 等。

5. 递归函数

一个递归函数通常包含以下两部分：
基准情形： 处理简单的、直接可解决的情况，防止无限递归。
递归调用： 将问题分解为一个或多个子问题，并调用自身来解决这些子问题。
在函数内部调用自身的函数，通常用于解决递归问题。

def factorial(n):
    if n == 1:
        return 1
    else:
        return n * factorial(n - 1)
 
print(factorial(5))  	# 输出: 120

6. 闭包函数（函数内定义的函数）

闭包（Closure）是指一个函数内部定义的函数，这个内部函数可以引用外部函数的变量。闭包不仅可以捕获这些变量，还可以在外部函数返回后继续使用它们。闭包常用于需要封装一些状态或行为的场景中。
闭包由以下三个部分构成：
外部函数： 包含内嵌函数的函数。
内嵌函数： 定义在外部函数内部并且引用外部函数的变量。
自由变量： 内嵌函数引用的、定义在外部函数中的变量。
一个函数可以返回另一个函数，返回的函数可以访问到外部函数的变量。
通过闭包实现一个简单的计数器：

def make_counter():		# 外部函数
    count = 0			# 自由变量
    def counter():		# 内嵌函数
        nonlocal count
        count += 1
        return count
    return counter
 
# 创建计数器实例
counter1 = make_counter()
print(counter1())  	# 输出: 1
print(counter1())  	# 输出: 2
 
counter2 = make_counter()
print(counter2())  	# 输出: 1

counter 是一个闭包，它保存了 make_counter 中的 count 变量，并且通过 nonlocal 关键字可以修改这个变量。
内部工作机制
创建闭包： 当 make_counter 函数被调用时，count 变量和 counter 函数被创建。counter 函数形成一个闭包，捕获 count 变量的引用。
返回闭包： make_counter 函数执行完毕，但 counter 函数和 count 变量仍然存在，因为 counter 函数持有对 count 的引用。
修改和访问状态： 每次调用 counter1 时，都会访问和修改 count 变量，从而实现了一个持续的状态。

7. 装饰器函数

装饰器函数（Decorator functions）在 Python 中是一种强大的工具，用于修改或扩展函数或类的功能。它们允许在不改变原始函数或类代码的情况下，通过添加额外的功能来改变它们的行为。通常情况下，装饰器是一个函数，它接受一个函数作为输入，并返回一个新的函数作为输出。
用于修改或增强其他函数功能的函数。

# 假设我们有一个函数 add_numbers，它用于计算两个数字的和。
# 我们希望在调用这个函数之前，检查传入的参数是否都是数字。如果不是，我们希望提示用户参数无效。
# 可以使用装饰器来实现这个功能：
 
def validate_numbers(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        # 检查所有参数是否都是数字
        if all(isinstance(arg, (int, float)) for arg in args):
            return func(*args, **kwargs)
        else:
            print("参数无效，必须是数字。")
    return wrapper
 
@validate_numbers
def add_numbers(a, b):
    return a + b
 
# 测试函数
print(add_numbers(10, 20))  	# 输出: 30
print(add_numbers(10, '20'))  	# 输出: 参数无效，必须是数字。

装饰器函数可以用于很多场景，比如缓存、日志记录、权限验证等，它们使得代码更加模块化和易于维护。

8. 方法

方法是属于对象的函数，也就是定义在类内部的函数。方法在调用时会隐式地接收一个对象实例作为第一个参数（通常是 self）。方法可以访问对象的属性和其他方法，并对对象的状态进行修改。
在类中定义的函数。包括实例方法、类方法和静态方法。

8.1. 实例方法

需要一个类的实例来调用的方法。

class MyClass:
    def instance_method(self):
        return "This is an instance method"
 
obj = MyClass()
print(obj.instance_method())  	# 输出: This is an instance method

8.2. 类方法

使用 @classmethod 装饰器定义的方法，第一个参数是类本身。

class MyClass:
    @classmethod
    def class_method(cls):
        return "This is a class method"

print(MyClass.class_method())  	# 输出: This is a class method

8.3. 静态方法

使用 @staticmethod 装饰器定义的方法，不依赖于类或实例。

class MyClass:
    @staticmethod
    def static_method():
        return "This is a static method"
 
print(MyClass.static_method())  # 输出: This is a static method