代码收藏家技术教程 2025-01-11

函数_python

函数是程序中的一个重要构建块，它封装了一段可重用的代码。通过定义函数，可以提高代码的可读性和可维护性。Python中的函数使用 def 关键字定义，并允许通过参数来传递外部信息，返回值则允许函数将计算结果返回给调用者。

6.1 定义函数：`def` 关键字

在Python中，函数使用 def 关键字定义，接着是函数名称、参数列表和代码块。函数体通过缩进来表示。

6.1.1 基本函数定义

函数的定义格式如下：

def function_name(parameters):
    # 执行的代码块
    return result  # 可选的返回值

示例：

# 定义一个简单的函数
def greet(name):
    print(f"Hello, {name}!")
    
# 调用函数
greet("Alice")
greet("Bob")

6.2 参数与返回值

Python函数可以接收参数（输入）并返回值（输出）。返回值是可选的，但如果函数需要返回某些结果，可以使用 return 语句。

6.2.1 参数

函数的参数是通过函数调用时传入的值，可以是位置参数、默认参数、可变参数或关键字参数。

示例：

# 定义带有多个参数的函数
def add(a, b):
    return a + b

# 调用函数
result = add(3, 5)
print(result)  # 输出 8

6.2.2 返回值

return 语句用于将函数的结果返回给调用者。如果没有 return 语句，函数默认返回 None。

示例：

def multiply(a, b):
    return a * b

result = multiply(4, 5)
print(result)  # 输出 20

6.3 默认参数、可变参数、关键字参数

Python函数支持不同类型的参数，可以让函数更加灵活。

6.3.1 默认参数

默认参数是在函数定义时指定的参数值。如果调用时没有提供该参数的值，则使用默认值。

示例：

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

greet()       # 输出 Hello, Guest!
greet("Tom")  # 输出 Hello, Tom!

6.3.2 可变参数（`*args` 和 `**kwargs`）

*args 用于传递任意数量的位置参数。它将接收到的位置参数作为一个元组。

**kwargs 用于传递任意数量的关键字参数。它将接收到的关键字参数作为一个字典。

示例：

# 使用 *args
def sum_all(*args):
    total = 0
    for num in args:
        total += num
    return total

print(sum_all(1, 2, 3))  # 输出 6
print(sum_all(5, 10, 15, 20))  # 输出 50

# 使用 **kwargs
def print_info(**kwargs):
    for key, value in kwargs.items():
        print(f"{key}: {value}")

print_info(name="Alice", age=25, city="New York")
# 输出:
# name: Alice
# age: 25
# city: New York

6.3.3 组合使用默认参数、*args 和 **kwargs

可以将默认参数、*args 和 **kwargs 一起使用，通常 *args 和 **kwargs 应该位于所有普通参数和默认参数之后。

示例：

def func(a, b=2, *args, c=3, **kwargs):
    print(a, b, args, c, kwargs)

func(1, 5, 6, 7, c=8, d=9)  # 输出: 1 5 (6, 7) 8 {'d': 9}

6.4 匿名函数（Lambda函数）

Python提供了一个用于创建简洁函数的方式：Lambda函数。Lambda函数是一种匿名函数，通常用于编写小的函数，而不需要定义一个完整的函数。

Lambda函数的基本语法如下：

lambda arguments: expression

示例：

# 定义一个求平方的lambda函数
square = lambda x: x ** 2
print(square(5))  # 输出 25

# Lambda与map()一起使用
numbers = [1, 2, 3, 4]
squared_numbers = list(map(lambda x: x ** 2, numbers))
print(squared_numbers)  # 输出 [1, 4, 9, 16]

6.5 函数的作用域（局部与全局变量）

函数的作用域决定了变量的可见性和生命周期。Python中主要有两种作用域：局部作用域和全局作用域。

6.5.1 局部变量与全局变量

局部变量：在函数内部定义的变量，函数执行结束后，局部变量会被销毁。

全局变量：在函数外部定义的变量，整个程序的所有部分都可以访问。

示例：

# 全局变量
x = 10

def my_function():
    # 局部变量
    y = 5
    print(x + y)  # 访问全局变量x和局部变量y

my_function()  # 输出 15

6.5.2 修改全局变量

在函数内修改全局变量时，必须使用 global 关键字来显式声明该变量为全局变量，否则会创建一个新的局部变量。

示例：

x = 10

def modify_global():
    global x  # 声明 x 是全局变量
    x = 20

modify_global()
print(x)  # 输出 20

6.5.3 `nonlocal` 关键字

nonlocal 关键字用于在函数内修改嵌套作用域（外层函数）中的变量，而不是创建局部变量。

示例：

def outer_function():
    x = 10

    def inner_function():
        nonlocal x  # 修改外层函数的x
        x = 20

    inner_function()
    print(x)  # 输出 20

outer_function()