Python函数和文件操作详情

前言

本篇来说一下函数和文件。函数在编程中是一个很重要的角色，我们可以将若干个语句组合形成一个函数，它可以接受传入参数，并在内部进行相关计算后产生输出，将语句封装成函数是为了避免重复使用几个语句造成代码冗杂，让代码更简洁可观性更强。

文件的操作主要是介绍一些关于文件的读取及写入的方法，以及每个方法的不同点和需要注意的事项，最后会介绍一下利用pickle模块存储复杂数据的方式。

一、函数

函数主要包括两个方面：

内置函数
自定义函数

内置函数就是python自带的一些函数，我们只需要给函数传入相关参数就可以进行调用，print就是最基础、最典型的一个内置函数；而自定义函数是需要我们自己按照需求，封装若干个语句形成一个新的函数。

二、自定义函数

1.创建函数

下面通过自定义一个计算长方体体积的函数来介绍一些属性词：

In [1]: def  vol(length,width,height):
   ...:     volume = length*width*height
   ...:     return volume

上面三行代码中你需要了解：

def:定义函数的关键字
length,width,height:函数的形参
return:函数的返回值

2.调用函数

建好一个自定义函数后，可以通过函数名(实参)的方式调用函数：

In [2]: vol(2,2,3)
Out[2]: 12

在传入参数时需要注意的是，实参与形参必须完全对应，比如位置、个数等等，否则会出现报错。

In [4]: vol(2,2)
TypeError: vol() missing 1 required positional argument: 'height'

如果想改变传参顺序，那么你需要指定为哪一个形参传值：

In [8]: vol(width=3,length=4,height=5)
Out[8]: 60

3.函数默认值

函数的形参还可以指定默认值，假如我们将上面的vol函数中height参数默认值设为2：

In [6]: def  vol(length,width,height=2):
   ...:     volume = length*width*height
   ...:     return volume
   ...:
In [7]: vol(2,2)
Out[7]: 8

这时只向vol函数中传入两个实参，可以发现没有报错，并且得到返回值为8。也就是说如果一个形参有默认值，而调用函数时没有为这个形参传值，那么这个参数就取默认值。

4.收集函数(可变函数)

对于一个函数的形参我们也可以将其设置为可以变化的：

In [9]: def test(*params):
   ...:     print('参数的长度为%d'%len(params))
   ...:     print('第三个参数为%s'%params[2])
   ...:
In [10]: test(1,2,'mao',3.14,'pp')
参数的长度为5
第三个参数为mao

这里需要将形参用*标识，然后在调用参数的时候可以传入若干个实参。

5.全局与局部

在函数中定义的常量被称为局部变量，也就是仅限在这个函数中可以调用，不接受在函数之外使用：

In [12]: def test(a,b):
    ...:     c = 2
    ...:     return a*b*c
In [13]: test(2,2)
Out[13]: 8
In [14]: print(c)
NameError: name 'c' is not defined

6.匿名函数lambda

如果一个函数内部的语句不是很复杂，代码量很少，我们就可以利用匿名函数，比如上面计算体积的函数：

In [20]: vol = lambda a,b,c:a*b*c
In [21]: vol(2,2,3)
Out[21]: 12

lambda表达式常常嵌套的语句中，结合相关函数使用会很简便，后面会给出例子。

7.内嵌函数

在定义函数时还支持几个函数嵌套，但用的时候需要注意逻辑关系：

In [24]: def fun1(a):
    ...:     b = 2
    ...:     def fun2():
    ...:         return a*b
    ...:     return fun2()
    ...:

In [25]: fun1(4)
Out[25]: 8

三、常用内置函数

内置函数前两篇文章就有涉及过，比如常用的len、sorted、reversed、sum等等，除此之外再介绍几个比较基础的内置函数。

1.max和min

求一个序列中最大值和最小值：
In [28]: min(1,2,3)
Out[28]: 1
In [29]: max(1,2,3)
Out[29]: 3

2.abs

求一个数的绝对值：

In [31]: abs(-1)
Out[31]: 1

3.round

四舍五入保留小数点后几位：

In [32]: round(3.555,2)
Out[32]: 3.56

4.pow

计算一个数的幂次方，或者再取余：

In [33]: pow(2,3)#2*2*2
Out[33]: 8
In [34]: pow(2,3,3)#(2*2*2)%3
Out[34]: 2

5.divmod

计算一个数的商和余数：

In [36]: divmod(10,3)
Out[36]: (3, 1)

6.help

用来查询一个函数的帮助文档：

In [37]: help(abs)
Help on built-in function abs in module builtins:
abs(x, /)
    Return the absolute value of the argument.

7.filter

filter()函数接收两个参数，第一个参数可以是一个函数或者None，第二个参数是序列。作用是对每个元素进行判断，返回 True或 False，filter()根据判断结果自动过滤掉序列中为False的元素，留下为True的元素，可以结合lambda表达式使用：

In [38]: list(filter(lambda x:x%2,range(10)))
Out[38]: [1, 3, 5, 7, 9]

8.map

map()函数接收两个参数，一个是函数，一个是序列。作用是将函数应用于序列中每一个元素上，同样可以结合lambda表达式使用：

In [42]: list(map(lambda x: x*2,range(10)))
Out[42]: [0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18]

四、文件

关于文件读写操作，open()函数是一定遇到的，如果文件已经存在则会打开文件，若不存在则会创建一个文件，通常的用法需要两个参数：open(filename,mode)。

第一个参数就是文件名字，第二个参数就指定文件将会被如何使用，可选模式常用的有以下几种：

'r':以只读的方式打开文件(默认)
'w':以写入模式打开文件，会覆盖已存在的文件
'a':以写入模式打开文件，如果文件存在，则在末尾追加写入
'b':以二进制模式打开文件，进而会有rb、wb等模式组合

1.read()方法读取

read()方法可传入一个参数size，也就是读取内容的长度。size是一个可选参数，如果不传入或者传入一个负数，那么会读取文件全部内容：

In [52]: fb = open('E:/Python基础/test.txt','r')
In [53]: fb.read(10)
Out[53]: 'nai\nniatan'
In [54]: fb.read()
Out[54]: 'g\nnaitangmao'
In [55]: fb.read()
Out[55]: ''

需要注意的有三点：

1、原文件中换行的地方在读取时以换行符'\n'表示，并且也占有一个单位长度
2、已经被读取的内容不能被重复读取
3、如果读取内容返回为空字符串，表示已经到了文件末尾

2.readline()方法

readline()方法是从文件中读取单独一行，并且在这一行数据的末尾处会有一个换行符'\n'，如果其中一行没有数据，则会只返回一个'\n'，同样当返回空字符串时表示到达文件末尾。

In [59]: fb1 = open('E:/Python基础/test.txt','r')
In [60]: fb1.readline()
Out[60]: 'nai\n'

3.readlines()方法

readlines()方法也是用来读取全部文件，与read()不同之处在于前者是按行读取，并且最后返回的是一个列表，每一行数据作为一个列表元素：

In [72]: fb3 = open('E:/Python基础/test.txt','r')
In [73]: fb3.readlines()
Out[73]: ['nai\n', 'niatang\n', 'naitangmao']

4.遍历文件对象读取

这种方式读取出的内容看起来会比较规范一些：

In [81]: for i in fb4:
    ...:     print(i,end = '')
    ...:
nai
niatang
naitangmao

5.文件的写入

在进行写入操作的时候，我们需要注意的两个点：

写入的数据如果是非字符串内容，需要转换为字符串
写入的方式要注意是覆盖还是追加

In [85]: fb5 = open('E:/Python基础/test1.txt','w')
In [89]: list1 = [1,2]
In [91]: fb5.write(str(list1))
Out[91]: 6

用write写入后会返回写入字符串的长度。

6.文件关闭

切记切记切记！如果你用open()的方式打开一个文件，在操作完成之后一定要用close()方法关闭文件。

In [92]: fb5.close()

7.with方式

如果你感觉自己的记性不好，总是忘记用close()方法关闭文件，那么就要习惯利用with处理文件对象，它可以在文件用完之后自动关闭文件。

In [93]: with open('E:/Python基础/test.txt','r') as fb:
    ...:     data = fb.read()
In [95]: fb.closed
Out[95]: True

8.pickle

上面说了将一个非字符串写入文件是不允许的，如果有没有办法保存一份字典或者列表形式的数据呢？pickle模块就可以实现这种序列化的存储与读取：

In [96]: import pickle
In [97]: list1 = ['nai','tang','mao',1,2,3]
In [98]: pic_f = open('E:/Python基础/list.pkl','wb')
In [99]: pickle.dump(list1,pic_f)
In [100]: pic_f.close()

dump()方法接收两个参数，第一个是要存储的内容，第二个是存储的文件对象，操作之后也需要用close()关闭文件对象，存储之后可以利用load()方法加载文件中的内容。

In [102]: pic_f = open('E:/Python基础/list.pkl','rb')
In [103]: list2 = pickle.load(pic_f)
In [104]: list2
Out[104]: ['nai', 'tang', 'mao', 1, 2, 3]
In [105]: pic_f.close()

利用pickle在存储或者读取的时候要注意以二进制的形式操作文件对象，也就是'wb'和'rb'，pickle很适合用来存储数据类型比较复杂并且数据量又很大的数据。

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