Python 可选参数

1. 什么是可选参数

在 Python 中，函数的参数分为必需参数和可选参数两种类型。必需参数是函数定义中必须要传递的参数，否则会导致函数调用错误。而可选参数则是在函数定义中提供了默认值，可以选择是否传递该参数的值。

通过使用可选参数，我们可以提供函数的默认值，使得函数的调用更加灵活。当我们不传递可选参数的值时，函数会使用预设的默认值；当我们传递了可选参数的值时，函数会使用我们提供的值。

本文将详细介绍如何在 Python 中定义和使用可选参数，以及一些常见的使用场景和技巧。

2. 如何定义可选参数

在 Python 中，我们可以使用以下两种方式定义可选参数：

在函数定义中为参数提供默认值
使用可变参数

2.1. 为参数提供默认值

在函数定义时，可以为参数直接指定默认值。这样当我们调用函数时，如果没有为相应参数传递值，函数会使用默认值代替。

例如，下面的函数 greet 定义了一个必需参数 name 和一个可选参数 message，message 的默认值为 "Hello"：

def greet(name, message="Hello"):
    print(f"{message}, {name}!")

# 调用函数 greet
greet("Alice")
greet("Bob", "Hi")

运行以上代码，输出结果如下：

Hello, Alice!
Hi, Bob!

2.2. 使用可变参数

可变参数允许我们将不定数量的参数传递给函数。在函数定义时，我们可以使用星号（*）表示该参数是一个可变参数。

例如，下面的函数 sum_numbers 接受任意个数的参数，计算它们的和：

def sum_numbers(*numbers):
    total = 0
    for num in numbers:
        total += num
    return total

# 调用函数 sum_numbers
print(sum_numbers(1, 2, 3))
print(sum_numbers(10, 20, 30, 40, 50))

运行以上代码，输出结果如下：

6
150

在这个例子中，我们可以传递任意个数的参数给 sum_numbers 函数。函数内部使用了一个 for 循环，对传递的所有参数进行求和。

3. 可选参数的使用场景和技巧

3.1. 函数的默认值

使用可选参数可以为函数提供默认值，使得函数的调用更加灵活。当我们的函数有一些常用的参数组合时，我们可以将这些参数设置为默认值，减少在使用函数时的参数输入。

例如，我们可以将一个计算圆面积的函数 calculate_circle_area 定义为：

import math

def calculate_circle_area(radius, use_pi=True):
    if use_pi:
        return math.pi * radius ** 2
    else:
        return 3.14 * radius ** 2

# 调用函数 calculate_circle_area
print(calculate_circle_area(5))
print(calculate_circle_area(5, False))

运行以上代码，输出结果如下：

78.53981633974483
78.5

在这个例子中，我们定义了一个参数 use_pi，用于选择是否使用精确的 pi 值作为计算圆面积的系数。默认情况下，use_pi 的值为 True，即使用精确的 pi 值计算。但是，如果用户希望使用近似值计算，可以传递参数 False。

3.2. 传递参数的顺序

在 Python 中，我们可以通过位置传递参数或者使用关键字传递参数。当我们同时使用位置参数和关键字参数调用一个函数时，必需参数必须在可选参数之前传递。

def multiply(a, b=1, c=1):
    return a * b * c

# 传递参数的顺序：必需参数，可选参数
print(multiply(2))        # a=2, b=1, c=1
print(multiply(2, 3))     # a=2, b=3, c=1
print(multiply(2, 3, 4))  # a=2, b=3, c=4

# 通过关键字传递参数
print(multiply(b=3, c=4, a=2))

运行以上代码，输出结果如下：

在这个例子中，函数 multiply 定义了一个必需参数 a，和两个可选参数 b 和 c。当我们调用这个函数时，可以直接传递位置参数，也可以通过关键字传递参数。

3.3. 可选参数的默认值问题

当我们使用可选参数时，需要注意可选参数默认值的问题。可选参数一般是使用不可变对象作为默认值，例如数字、字符串或元组。

如果我们使用可变对象作为默认值，那么在函数调用中对该对象进行更改时，会影响到默认值。

下面的例子展示了这个问题：

def add_to_list(item, my_list=[]):
    my_list.append(item)
    return my_list

print(add_to_list(1))  # [1]
print(add_to_list(2))  # [1, 2]
print(add_to_list(3))  # [1, 2, 3]

运行以上代码，输出结果如下：

[1]
[1, 2]
[1, 2, 3]

在这个例子中，函数 add_to_list 定义了一个可选参数 my_list，默认值为空列表。每次调用函数 add_to_list 时，我们会向 my_list 中添加元素。

然而，由于默认值只在函数第一次被定义时创建，因此在后续的函数调用中，我们使用的是同一个默认值，即同一个列表对象。这导致了每次调用函数时，都向同一个列表中添加元素，导致输出结果不如预期。

为了避免这个问题，我们可以在函数中使用 None 作为默认值，并在函数内部对 None 进行处理。这样，每次调用函数时都会创建一个新的列表。

修改后的代码如下：

def add_to_list(item, my_list=None):
    if my_list is None:
        my_list = []
    my_list.append(item)
    return my_list

print(add_to_list(1))  # [1]
print(add_to_list(2))  # [2]
print(add_to_list(3))  # [3]