徹底掌握Python中 * 號

wang_yb發表於2023-11-09
Python

Python中的 *號是一個特殊的符號，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*號的所有用途，以供參考。

1. 算術運算

號用來做算術運算幾乎是所有程式語言採用的方法，
在Python中，號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，*號在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，
大部分語言只能透過迴圈來實現。

而Python中的*號，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*號，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*號，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. 函式引數

*號用在函式引數中，可以定義更加靈活的引數形式。

3.1. 不定長引數

不定長引數讓函式更加靈活，比如 print函式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式，希望可以對任意數量的整數求和，就可以用*號來實現。

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

    return sum

使用此函式時，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 *號 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 *號。

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式：

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

透過引數**attr，函式可以修改obj物件的任意屬性。
這樣的好處是不用定義多個不同的函式來修改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. 限制函式呼叫

最後的這個*號的用途比較罕見，如果你知道這個用途的話，我會對你很佩服。

先定義一個示例函式：

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

這個函式很簡單，傳入name和age兩個引數，然後列印一段簡單的自我介紹。

在Python中，我們可以用下面兩種方式呼叫這個函式：

# 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：

# 函式的第一個引數用 * 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：

# 函式的最後一個引數用 / 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)

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