《Python函数：让你的代码“飞”起来》

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一、函数的定义

是一段可以被重复使用的代码片段。

二、函数的语法

创建函数 / 定义函数

def 函数名(形参列表):
    函数体
    return 返回值

调用函数 / 使用函数

函数名(实参列表)           // 不考虑返回值
返回值 = 函数名(实参列表)   // 考虑返回值

注意事项：

• 函数定义并不会执行函数体内容, 必须要调用才会执行； 调用几次就会执行几次。
• 函数必须先定义, 再使用。
• 一个函数可以有一个形参, 也可以有多个形参, 也可以没有形参。
• 一个函数的形参有几个, 那么传递实参的时候也得传几个. 保证个数要匹配。
• 和 C++ / Java 不同, Python 是动态类型的编程语言, 函数的形参不必指定参数类型；换句话说, 一个函数可以支持多种不同类型的参数。

函数参数

形参：

在函数定义的时候, 可以在 ( ) 中指定 “形式参数” ；

实参：

在调用的时候, 由调用者把 “实际参数” (简称 实参) 传递进去。

代码示例

# 定义一个函数，用于计算从 beg 到 end（包括 end）的整数之和
def calcSum(beg, end):
    # 初始化总和变量，初始值为 0
    total_sum = 0
    
    # 使用 for 循环遍历从 beg 到 end（包括 end）的所有整数
    for i in range(beg, end + 1):
        # 将当前数字 i 累加到总和中
        total_sum += i
    
    # 打印最终的总和
    print(total_sum)

# 调用函数，计算从 1 到 100 的整数之和
calcSum(1, 100)

上面的代码中, beg, end 就是函数的形参. 1, 100 就是函数的实参。

三、函数返回值

定义

函数的参数可以视为是函数的 “输入”,
则函数的返回值, 就可以视为是函数的 “输出”。

注意事项：

• 一个函数中可以有多个 return 语句；

# 判定是否是奇数
def isOdd(num):
    if num % 2 == 0:
        return False
    else:
        return True
  
result = isOdd(10)
print(result)

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• 执行到 return 语句, 函数就会立即执行结束, 回到调用位置；

# 判定是否是奇数
def isOdd(num):
    if num % 2 == 0:
        return False
    return True
 
result = isOdd(10)
print(result)

如果 num 是偶数, 则进入 if 之后, 就会触发 return False , 也就不会继续执行 return True。

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• 一个函数是可以一次返回多个返回值的，使用 , （逗号）来分割多个返回值；

def getPoint():
    x = 10
    y = 20
    return x, y
a, b = getPoint()

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• 如果只想关注其中的部分返回值, 可以使用 _ （下划线）来忽略不想要的返回值；

def getPoint():
    x = 10
    y = 20
    return x, y
_, b = getPoint()

四、变量作用域

变量只能在所在的函数内部生效

在函数 getPoint() 内部定义的 x, y 只是在函数内部生效. 一旦出了函数的范围, 这两个变量就不再生效了。

用于返回一个点的坐标 (x, y)

def getPoint():
    x = 10
    y = 20
    return x, y

# 调用函数
getPoint()
print(x, y)

报错截图：

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在不同的作用域中, 允许存在同名的变量

虽然名字相同, 实际上是不同的变量

x = 20
def test():
    x = 10
    print(f'函数内部 x = {x}')
   
# 调用函数
test()
print(f'函数外部 x = {x}')

在 函数内部的变量, 也称为 “局部变量”
不在 任何函数内部的变量, 也称为 “全局变量”。

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如果函数内部尝试访问的变量在局部不存在, 就会尝试去全局作用域中查找

x = 20

def test():
    print(f'x = {x}')

# 调用函数
test()

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如果是想在函数内部, 修改全局变量的值, 需要使用 global 关键字声明

x = 20

def test():
    global x
    x = 10
    print(f'函数内部 x = {x}')

# 调用函数
test()
print(f'函数外部 x = {x}')

如果此处没有 global , 则函数内部的 x = 10 就会被视为是创建一个局部变量 x, 这样就和全局变量 x 不相关了。

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if / while / for 等语句块不会影响到变量作用域

换而言之, 在 if / while / for 中定义的变量, 在语句外面也可以正常使用。

for i in range(1, 10):
    print(f'函数内部 i = {i}')
    
print(f'函数外部 i = {i}')

五、函数执行过程

• 调用函数才会执行函数体代码. 不调用则不会执行；
• 函数体执行结束(或者遇到 return 语句), 则回到函数调用位置, 继续往下执行。

六、链式调用

把一个函数的返回值, 作为另一个函数的参数, 这种操作称为 链式调用。

代码示例：

判定是否是奇数

def isOdd(num):
    if num % 2 == 0:
        return False
    else:
        return True
  
# 调用函数
result = isOdd(10)
print(result)

实际上也可以简化写作

# 调用函数
print(isOdd(10))

七、嵌套调用

定义

函数内部还可以调用其他的函数, 这个动作称为 "嵌套调用”。

代码示例

def test():
    print("执行函数内部代码")

test 函数内部调用了 print 函数, 这里就属于嵌套调用。

一个函数里面可以嵌套调用任意多个函数。

函数嵌套的过程是非常灵活的

# 函数的嵌套调用
def a():
    print('函数 a')

def b():
    print('函数 b')
    a()

def c():
    print('函数 c')
    b()

def d():
    print('函数 d')
    c()

d()

运行结果：

如果把代码稍微调整, 打印结果则可能发生很大变化。

def a():
    print('函数 a')

def b():
    a()
    print('函数 b')

def c():
    b()
    print('函数 c')

def d():
    c()
    print('函数 d')

d()

运行结果：

函数之间的调用关系, 在 Python 中会使用一个特定的数据结构来表示, 称为 函数调用栈 。
每次函数调用,都会在调用栈里新增一个元素,称为 栈帧。

八、函数递归

定义

递归是 嵌套调用 中的一种特殊情况, 即一个函数嵌套调用自己。

代码示例

递归计算 5!

def factor(n):
    if n == 1:
        return 1
    else:
    	return n * factor(n - 1)

# 调用函数
result = factor(5)
print(result)

上述代码中, 就属于典型的递归操作. 在 factor 函数内部, 又调用了 factor 自身.

递归代码务必要保证

• 存在递归结束条件. 比如 if n == 1 就是结束条件. 当 n 为 1 的时候, 递归就结束了；

• 每次递归的时候, 要保证函数的实参是逐渐逼近结束条件的。

递归的优缺点

优点：

• 递归类似于 “数学归纳法” , 明确初始条件, 和递推公式, 就可以解决一系列的问题。
• 递归代码往往代码量非常少。

缺点：

• 递归代码往往难以理解, 很容易超出掌控范围；

• 递归代码容易出现栈溢出的情况；

• 递归代码往往可以转换成等价的循环代码. 并且通常来说循环版本的代码执行效率要略高于递归版本。

实际开发的时候, 使用递归要慎重。

九、参数默认值

Python 中的函数, 可以给形参指定默认值；
带有默认值的参数, 可以在调用的时候不传参。

代码示例

def add(x, y, debug=False):
    if debug:
        print(f'调试信息: x={x}, y={y}')
    return x + y
    
# 调用函数
print(add(10, 20))

# 调用函数
print(add(10, 20, True))

此处 debug=False 即为参数默认值. 当我们不指定第三个参数的时候, 默认 debug 的取值即为 False。

注意事项

带有默认值的参数需要放到没有默认值的参数的后面

def add(x, debug=False, y):
    if debug:
        print(f'调试信息: x={x}, y={y}'}
        
	return x + y

报错截图：

十、位置参数

定义

位置参数是按照函数定义时的 参数顺序 传递的值~

代码示例

def add_numbers(a, b):
    result = a + b
    print(f"{a} + {b} = {result}")

# 调用函数
add_numbers(3, 5)

特点

• 顺序性：

参数的值是按照定义的顺序传递的。如果调用函数时参数顺序错误，会导致错误的结果或逻辑问题。

• 数量匹配：

调用函数时，传入的参数数量必须与函数定义中的参数数量一致，否则会报错。

十一、关键字参数

定义

关键字参数是通过 参数名 来传递值的~

代码示例

def test(x, y):
    print(f'x = {x}')
    print(f'y = {y}')
    
# 调用函数
test(x=10, y=20)
test(y=100, x=200)

形如上述 test(x=10, y=20) 这样的操作, 即为 关键字参数。

特点

• 顺序无关

可以按照任意顺序传递参数。

• 可选性

可以通过设置默认值使某些参数成为可选参数。

• 明确性

使用关键字参数可以提高代码的可读性和维护性。

关于位置参数和关键字参数的混合使用的注意事项

• 位置参数在前：位置参数必须在关键字参数之前传递。

• 避免重复：同一个参数不能同时作为位置参数和关键字参数传递。

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END

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