Python快速学习——第9章：函数

第九章：函数

9.1 什么是函数？

函数就像一个可以重复使用的工具包，你把原材料放进去，它就能按照预定的方式加工并返回结果。使用函数可以避免重复编写相同的代码，让程序更加模块化和易于维护。

# 简单的函数示例defgreet(name):"""向指定的人问好"""returnf"你好，{name}！"# 使用函数message=greet("张三")print(message)# 你好，张三！

9.2 函数的定义和调用

9.2.1 定义函数

使用def关键字定义函数：

语法格式：

def函数名(参数1,参数2,...):"""函数文档字符串（可选）"""# 函数体代码return返回值# 可选

# 示例：计算两个数的和defadd(a,b):"""计算两个数的和"""result=a+breturnresult

9.2.2 调用函数

定义函数后，可以通过函数名和参数来调用它：

# 调用add函数sum_result=add(3,5)print(sum_result)# 8# 直接使用返回值print(add(10,20))# 30

9.3 函数的参数

9.3.1 位置参数

位置参数是按照定义时的顺序传递的参数：

defintroduce(name,age,city):"""自我介绍函数"""returnf"我叫{name}，今年{age}岁，来自{city}"# 必须按照顺序传递参数result=introduce("张三",25,"北京")print(result)# 我叫张三，今年25岁，来自北京

9.3.2 关键字参数

关键字参数通过参数名来指定值，可以不按顺序：

# 使用关键字参数，顺序不重要result=introduce(age=25,city="上海",name="李四")print(result)# 我叫李四，今年25岁，来自上海# 混合使用位置参数和关键字参数result=introduce("王五",city="广州",age=30)print(result)# 我叫王五，今年30岁，来自广州

9.3.3 默认参数

可以为参数指定默认值，调用时可以不传递这些参数：

defgreet(name,greeting="你好"):"""问候函数，带有默认参数"""returnf"{greeting}，{name}！"# 使用默认参数print(greet("张三"))# 你好，张三！# 覆盖默认参数print(greet("李四","Hello"))# Hello，李四！

9.3.4 可变参数（⚠️本人很少用）

9.3.4.1 *args - 可变位置参数

接收任意数量的位置参数：

defsum_numbers(*args):"""计算任意数量数字的和"""total=0fornuminargs:total+=numreturntotalprint(sum_numbers(1,2,3))# 6print(sum_numbers(1,2,3,4,5))# 15

9.3.4.2 **kwargs - 可变关键字参数

接收任意数量的关键字参数：

defcreate_student(**kwargs):"""创建学生信息"""student={}forkey,valueinkwargs.items():student[key]=valuereturnstudent# 使用可变关键字参数student1=create_student(name="张三",age=20,major="计算机")student2=create_student(name="李四",age=22,city="北京",score=95)print(student1)# {'name': '张三', 'age': 20, 'major': '计算机'}print(student2)# {'name': '李四', 'age': 22, 'city': '北京', 'score': 95}

9.3.5 参数组合

各种参数类型可以组合使用，但必须按特定顺序：

defcomplex_function(a,b,c=10,*args,**kwargs):"""复杂的参数组合"""print(f"a={a}, b={b}, c={c}")print(f"args:{args}")print(f"kwargs:{kwargs}")complex_function(1,2,3,4,5,name="张三",age=20)# 输出：# a=1, b=2, c=3# args: (4, 5)# kwargs: {'name': '张三', 'age': 20}

9.4 返回值

9.4.1 返回单个值

defsquare(x):"""计算平方"""returnx*x result=square(5)print(result)# 25

9.4.2 返回多个值

Python函数可以返回多个值，实际上返回的是一个元组：

defcalculate(a,b):"""计算和、差、积、商"""sum_result=a+b difference=a-b product=a*b quotient=a/bifb!=0else"除数不能为0"returnsum_result,difference,product,quotient# 接收多个返回值s,d,p,q=calculate(10,2)print(f"和：{s}, 差：{d}, 积：{p}, 商：{q}")

9.4.3 无返回值

如果函数没有return语句或return后面没有值，则返回None：

defprint_hello(name):"""打印问候语，没有返回值"""print(f"Hello,{name}!")result=print_hello("张三")# Hello, 张三!print(result)# None

9.5 变量的作用域

9.5.1 局部变量和全局变量

# 全局变量global_var="我是全局变量"deftest_function():# 局部变量local_var="我是局部变量"print(local_var)# 可以访问局部变量print(global_var)# 可以访问全局变量test_function()# print(local_var) # 错误！不能访问局部变量

9.5.2 global关键字

在函数内部修改全局变量需要使用global关键字：

count=0defincrement():globalcount# 声明使用全局变量count+=1print(f"初始值：{count}")# 0increment()print(f"调用后：{count}")# 1

9.5.3 nonlocal关键字（⚠️本人没用过）

在嵌套函数中修改外部函数的变量需要使用nonlocal：

defouter():x=10definner():nonlocalx# 声明使用外部函数的变量x=20print(f"内部函数：{x}")inner()print(f"外部函数：{x}")outer()# 输出：# 内部函数：20# 外部函数：20

9.6 函数的类型

9.6.1 内置函数

Python提供的内置函数len()、max()、min()、sum()、sorted()…：

# 常见内置函数numbers=[1,2,3,4,5]print(len(numbers))# 5print(max(numbers))# 5print(min(numbers))# 1print(sum(numbers))# 15print(sorted(numbers))# [1, 2, 3, 4, 5]

9.6.2 用户自定义函数

我们自己编写的函数：

defis_even(number):"""判断数字是否为偶数"""returnnumber%2==0print(is_even(4))# Trueprint(is_even(5))# False

9.6.3 匿名函数（lambda）⚠️了解即可

使用lambda关键字创建小型匿名函数：

语法：lambda 参数: 表达式

# 简单的lambda函数square=lambdax:x*xprint(square(5))# 25# 直接在需要函数的地方使用numbers=[1,2,3,4,5]even_numbers=list(filter(lambdax:x%2==0,numbers))print(even_numbers)# [2, 4]# 使用lambda排序students=[("张三",85),("李四",92),("王五",78)]students_sorted=sorted(students,key=lambdax:x[1],reverse=True)print(students_sorted)# [('李四', 92), ('张三', 85), ('王五', 78)]

9.7 函数的高级特性（⚠️了解即可）

9.7.1 函数作为参数

函数可以作为参数传递给其他函数：

defapply_operation(numbers,operation):"""对数字列表应用操作"""results=[]fornuminnumbers:results.append(operation(num))returnresults# 定义操作函数defsquare(x):returnx*xdefdouble(x):returnx*2# 使用函数作为参数numbers=[1,2,3,4,5]squares=apply_operation(numbers,square)doubles=apply_operation(numbers,double)print(squares)# [1, 4, 9, 16, 25]print(doubles)# [2, 4, 6, 8, 10]

9.7.2 函数作为返回值

函数可以返回另一个函数：

defcreate_multiplier(factor):"""创建乘法器函数"""defmultiplier(x):returnx*factorreturnmultiplier# 创建特定的乘法器double=create_multiplier(2)triple=create_multiplier(3)print(double(5))# 10print(triple(5))# 15

9.7.3 装饰器

装饰器是一种修改函数行为的高级技术：

deftimer(func):"""计时装饰器"""defwrapper(*args,**kwargs):importtime start_time=time.time()result=func(*args,**kwargs)end_time=time.time()print(f"函数{func.__name__}运行时间：{end_time-start_time:.6f}秒")returnresultreturnwrapper# 使用装饰器@timerdefslow_function():"""模拟耗时操作"""importtime time.sleep(1)return"完成"result=slow_function()# 输出：函数 slow_function 运行时间：1.000123秒

9.8 递归函数（⚠️了解即可）

函数调用自身称为递归：

deffactorial(n):"""计算阶乘（递归实现）"""ifn==0orn==1:return1else:returnn*factorial(n-1)print(factorial(5))# 120deffibonacci(n):"""计算斐波那契数列（递归实现）"""ifn<=1:returnnelse:returnfibonacci(n-1)+fibonacci(n-2)# 打印前10个斐波那契数foriinrange(10):print(fibonacci(i),end=" ")# 0 1 1 2 3 5 8 13 21 34

9.9 文档字符串

为函数添加文档说明：

defcalculate_bmi(weight,height):""" 计算身体质量指数(BMI) 参数: weight -- 体重，单位：千克 height -- 身高，单位：米 返回: BMI值，保留两位小数 """bmi=weight/(height**2)returnround(bmi,2)# 查看文档字符串print(calculate_bmi.__doc__)# 使用help函数查看help(calculate_bmi)

本章笔记：

• 函数是可重用的代码块，提高代码的模块化和可维护性。
• 使用def关键字定义函数，通过函数名和参数调用函数。
• 函数参数有多种类型：位置参数、关键字参数、默认参数、可变参数。
• 函数可以返回单个值或多个值，没有return语句时返回None。
• 变量作用域分为全局作用域和局部作用域，使用global和nonlocal修改变量作用域。
• 函数类型包括内置函数、用户自定义函数和匿名函数（lambda）。
• 函数可以作为参数传递，也可以作为返回值，支持装饰器等高级特性。
• 递归函数调用自身解决特定类型的问题。
• 文档字符串为函数提供说明文档。
• 函数中可以使用异常处理来提高健壮性。