徹底掌握Python中 * 號

2023-11-09 12:01:06

Python中的 *是一個特殊的符號,在其他程式語言中,它最廣為人知的用途就是作為乘法運算的符號。
而在Python中,它的用途遠不止如此。

本文總結了Python中*的所有用途,以供參考。

1. 算術運算

用來做算術運算幾乎是所有程式語言採用的方法,
在Python中,
可作為乘法運算和指數運算。

比如:

a = 3
b = 5
print("乘法:3×5 = {}".format(a * b))
print("指數:3的5次方 = {}".format(a**b))

# 執行結果
乘法:3×5 = 15
指數:3的5次方 = 243

2. 構造與解構

除了基本的算術運算,*在Python中還可以用在資料結構的構造和解構中。

2.1. 列表的構造

如果要在一些資料中間的某個位置插入一個現有的列表,來構造一個新列表的話,
大部分語言只能通過迴圈來實現。

Python中的*,可以讓我們用一行程式碼就實現。

lst = [1, 2, 3]
new_lst = [0, lst, 4, 5]
print("不使用*號,構造後的列表:{}".format(new_lst))

new_lst = [0, *lst, 4, 5]
print("使用*號,構造後的列表:{}".format(new_lst))

# 執行結果
不使用*號,構造後的列表:[0, [1, 2, 3], 4, 5]
使用*號,構造後的列表:[0, 1, 2, 3, 4, 5]

使用*,可以自動將現有列表中的元素展開。

2.2. 列表的解構

簡單來說,解構就是將列表中的元素分配給幾個變數。
比如下面的程式碼,利用*,可以迅速將一個列表中的元素分為3個部分:

# 列表解構
first, *lst, last = new_lst
print("列表第一個元素:{}".format(first))
print("列表中間元素:{}".format(lst))
print("列表最後一個元素:{}".format(last))

# 執行結果
列表第一個元素:0
列表中間元素:[1, 2, 3, 4]
列表最後一個元素:5

2.3. 字典的構造

字典的構造是用 兩個*號

dict = {"name": "harry", "age": 40}
new_dict = {"gender": "male", **dict}
print("構造後的字典:{}".format(new_dict))

# 執行結果
構造後的字典:{'gender': 'male', 'name': 'harry', 'age': 40}

這樣,就把已有字典中的key/value展開到新的字典中去了。

注意,字典型別的變數如果不加雙*號,是會報錯的,比如:

new_dict = { "gender": "male", dict}
# 這樣寫會報語法錯誤

字典只有構造的方法,沒有類似列表的解構方法。

3. 函數引數

*用在函數引數中,可以定義更加靈活的引數形式。

3.1. 不定長引數

不定長引數讓函數更加靈活,比如 print函數的引數就是不定長的,傳入幾個引數,它就列印幾個。
再比如,我們構造一個求和的函數,希望可以對任意數量的整數求和,就可以用*來實現。

# 求和函數
def add(*numbers):
    sum = 0
    for number in numbers:
        sum += number

    return sum

使用此函數時,可以傳入任意數量的引數:

# 可以傳入任意數目的引數
sum = add(1, 2, 3)
print("1~3 求和:{}".format(sum))
sum = add(1, 2, 3, 4)
print("1~4 求和:{}".format(sum))

# 執行結果
1~3 求和:6
1~4 求和:10

當然,對於有 * 的引數,也可以傳入列表變數作為引數,不過列表變數前要加 *

lst = [1, 2, 3]
sum = add(*lst)  # 變數 lst 前不加 *號 會報錯
print(sum)

3.2. 不定長的關鍵字引數

所謂關鍵字引數,就是傳入引數的時候,不僅傳入引數的值,還傳入引數的名稱。
比如下面一個模擬改變物件屬性的函數:

def change(obj, **attrs):
    for key, val in attrs.items():
        obj[key] = val

通過引數**attr,函數可以修改obj物件的任意屬性。
這樣的好處是不用定義多個不同的函數來修改obj的不同屬性。

person = {"name": "harry", "age": 30, "gender": "male"}
print("修改前:{}".format(person))

# 呼叫方式
change(person, age=40, name="jack")
print("修改後:{}".format(person))

# 執行結果
修改前:{'name': 'harry', 'age': 30, 'gender': 'male'}
修改後:{'name': 'jack', 'age': 40, 'gender': 'male'}

4. 限制函數呼叫

最後的這個*的用途比較罕見,如果你知道這個用途的話,我會對你很佩服。

先定義一個範例函數:

def self_introduce(name, age):
    print("大家好,我是 {}, 今年 {} 歲。".format(name, age))

這個函數很簡單,傳入nameage兩個引數,然後列印一段簡單的自我介紹。

Python中,我們可以用下面兩種方式呼叫這個函數:

# 方式一
self_introduce("harry", 40)
# 執行結果
大家好,我是 harry, 今年 40 歲。

# 方式二
self_introduce(name="harry", age=40)
# 執行結果
大家好,我是 harry, 今年 40 歲。

兩種方式的效果是是一樣的。
方式一也可以叫做位置引數呼叫法;
方式二也可以叫做關鍵字引數呼叫法。

4.1. 只能用關鍵字引數方式呼叫

如果我們想限制self_introduce只能用方式二(關鍵字引數)來呼叫,可以:

# 函數的第一個引數用 * 號
def self_introduce(*, name, age):
    print("大家好,我是 {}, 今年 {} 歲。".format(name, age))

這樣呼叫時,只能使用方式二了。

# 這樣呼叫會報錯
self_introduce("harry", 40)

# 可以正常執行
self_introduce(name="harry", age=40)

4.2. 只能用位置引數方式呼叫

如果想限制self_introduce只能用方式一(位置引數)來呼叫,可以:

# 函數的最後一個引數用 / 號
def self_introduce(name, age, /):
    print("大家好,我是 {}, 今年 {} 歲。".format(name, age))

這樣呼叫時,只能使用方式一了。

# 可以正常執行
self_introduce("harry", 40)

# 這樣呼叫會報錯
self_introduce(name="harry", age=40)