函数简介
函数是一段可重复使用的代码块，它可以接收输入（参数），执行特定的操作，并返回结果。使用函数可以让代码更加模块化、易于维护和重用。
函数的优点
- 代码重用：避免重复编写相同的代码
- 模块化：将复杂的问题分解成小的部分
- 可维护性：便于修改和维护代码
- 抽象化：隐藏实现细节，提供清晰的接口
函数定义
在Python中，使用def关键字定义函数。函数可以有参数，也可以没有参数。
基本语法
# 最简单的函数
def say_hello():
print("你好，世界！")
# 带参数的函数
def greet(name):
print(f"你好，{name}！")
# 带文档字符串的函数
def calculate_area(width, height):
"""计算矩形面积
参数:
width (float): 矩形的宽度
height (float): 矩形的高度
返回:
float: 矩形的面积
"""
return width * height
# 使用函数
say_hello() # 输出: 你好，世界！
greet("小明") # 输出: 你好，小明！
area = calculate_area(5, 3) # 返回: 15
函数命名规范
- 使用小写字母和下划线
- 名称应该清晰表达函数的功能
- 避免使用Python保留字
- 遵循动词+名词的命名方式
# 好的函数命名示例
def calculate_total():
pass
def get_user_name():
pass
def validate_email():
pass
def update_database():
pass
函数参数
Python函数支持多种参数类型，包括位置参数、关键字参数、默认参数和可变参数。
参数类型
# 位置参数
def add(a, b):
return a + b
# 默认参数
def greet(name, greeting="你好"):
print(f"{greeting}，{name}！")
# 关键字参数
def create_user(username, email, age):
print(f"创建用户: {username}, 邮箱: {email}, 年龄: {age}")
# 可变位置参数
def sum_numbers(*numbers):
return sum(numbers)
# 可变关键字参数
def print_info(**info):
for key, value in info.items():
print(f"{key}: {value}")
# 使用示例
result = add(3, 5) # 位置参数
greet("小明") # 使用默认参数
create_user(username="admin", email="[email protected]", age=25) # 关键字参数
total = sum_numbers(1, 2, 3, 4, 5) # 可变位置参数
print_info(name="小明", age=18, city="北京") # 可变关键字参数
参数顺序
def complex_function(
a, # 位置参数
b, # 位置参数
c=10, # 默认参数
*args, # 可变位置参数
d=20, # 默认参数
**kwargs # 可变关键字参数
):
print(f"a={a}, b={b}, c={c}, d={d}")
print(f"args={args}")
print(f"kwargs={kwargs}")
# 调用示例
complex_function(
1, # a
2, # b
30, # c
40, 50, 60, # args
d=70, # d
x=80, y=90 # kwargs
)
返回值
函数可以使用return语句返回值。如果没有return语句，函数将返回None。
返回值示例
# 返回单个值
def square(x):
return x * x
# 返回多个值
def get_coordinates():
return 3, 4
# 返回字典
def get_user_info():
return {
'name': '小明',
'age': 18,
'city': '北京'
}
# 条件返回
def get_grade(score):
if score >= 90:
return 'A'
elif score >= 80:
return 'B'
elif score >= 70:
return 'C'
else:
return 'D'
# 使用示例
result = square(5) # 返回: 25
x, y = get_coordinates() # 解包返回值
user = get_user_info() # 返回字典
grade = get_grade(85) # 返回: 'B'
作用域
Python中的变量有其作用域，包括局部作用域、全局作用域和内置作用域。
作用域示例
# 全局变量
global_var = 100
def function1():
# 局部变量
local_var = 200
print(f"局部变量: {local_var}")
print(f"全局变量: {global_var}")
def function2():
# 修改全局变量
global global_var
global_var = 300
print(f"修改后的全局变量: {global_var}")
def function3():
# 嵌套作用域
outer_var = 400
def inner_function():
print(f"访问外部变量: {outer_var}")
inner_function()
# 使用示例
function1()
function2()
function3()
闭包示例
def create_counter():
count = 0
def counter():
nonlocal count
count += 1
return count
return counter
# 使用闭包
counter = create_counter()
print(counter()) # 输出: 1
print(counter()) # 输出: 2
print(counter()) # 输出: 3
实践练习
通过以下练习来加深对函数的理解：
练习1：计算器函数
def calculator(a, b, operation='+'):
"""简单计算器函数
参数:
a (float): 第一个数字
b (float): 第二个数字
operation (str): 运算符（+、-、*、/）
返回:
float: 计算结果
"""
if operation == '+':
return a + b
elif operation == '-':
return a - b
elif operation == '*':
return a * b
elif operation == '/':
if b != 0:
return a / b
else:
return "错误：除数不能为零"
else:
return "错误：不支持的运算符"
# 测试计算器
print(calculator(10, 5, '+')) # 输出: 15
print(calculator(10, 5, '-')) # 输出: 5
print(calculator(10, 5, '*')) # 输出: 50
print(calculator(10, 5, '/')) # 输出: 2.0
print(calculator(10, 0, '/')) # 输出: 错误：除数不能为零
练习2：列表处理函数
def process_list(numbers, operation='sum'):
"""处理数字列表
参数:
numbers (list): 数字列表
operation (str): 操作类型（sum、average、max、min）
返回:
float: 处理结果
"""
if not numbers:
return "错误：列表为空"
if operation == 'sum':
return sum(numbers)
elif operation == 'average':
return sum(numbers) / len(numbers)
elif operation == 'max':
return max(numbers)
elif operation == 'min':
return min(numbers)
else:
return "错误：不支持的操作"
# 测试列表处理
numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
print(process_list(numbers, 'sum')) # 输出: 15
print(process_list(numbers, 'average')) # 输出: 3.0
print(process_list(numbers, 'max')) # 输出: 5
print(process_list(numbers, 'min')) # 输出: 1
练习3：字符串处理函数
def process_string(text, operation='count'):
"""处理字符串
参数:
text (str): 输入字符串
operation (str): 操作类型（count、reverse、upper、lower）
返回:
str/int: 处理结果
"""
if not text:
return "错误：字符串为空"
if operation == 'count':
return len(text)
elif operation == 'reverse':
return text[::-1]
elif operation == 'upper':
return text.upper()
elif operation == 'lower':
return text.lower()
else:
return "错误：不支持的操作"
# 测试字符串处理
text = "Hello, World!"
print(process_string(text, 'count')) # 输出: 13
print(process_string(text, 'reverse')) # 输出: !dlroW ,olleH
print(process_string(text, 'upper')) # 输出: HELLO, WORLD!
print(process_string(text, 'lower')) # 输出: hello, world!