Python学习笔记（三）

Python函数详解

基本概念

函数是Python中组织和重用代码的基本方式，它是一段具有特定功能的、可重复使用的代码块。

定义函数

使用def关键字定义函数：

def function_name(parameters):
    """函数文档字符串"""
    # 函数体
    return value

函数调用

result = function_name(arguments)

参数类型

1. 位置参数

按照定义顺序传递的参数

def add(a, b):
    return a + b

2. 默认参数

参数有默认值，调用时可省略

def greet(name="World"):
    print(f"Hello, {name}!")
a = input() //输入“world”
greet(a)  
    

输出：
Hello, world!

3. 关键字参数

调用时指定参数名，可不按顺序

def person_info(name, age):
    print(f"{name} is {age} years old")

person_info(age=25, name="Alice")

4. 可变参数

• *args：接收任意数量的位置参数（元组）
• **kwargs：接收任意数量的关键字参数（字典）

def print_info(*args, **kwargs):
    print("位置参数:", args)
    print("关键字参数:", kwargs)

返回值

函数使用return返回值，可返回多个值（实际上是元组）

def calculate(a, b):
    return a+b, a-b, a*b

sum_result, diff_result, prod_result = calculate(10, 5)

（"return" 这个概念起源于计算机科学，最初用于指示一个函数执行完毕并将结果返回给调用它的地方。在编程语言中，我们可以通过使用 "return" 关键字来返回函数的执行结果。当函数执行到 "return" 语句时，它会立即停止执行并将指定的结果返回给调用者。这使得我们可以在程序中使用函数来执行特定的操作，并在需要的时候获取到函数执行的结果进行后续处理。因此，"return" 在编程中扮演着非常重要的角色，用于控制函数的执行流程和提供结果输出。）

函数作用

1. 代码重用：避免重复编写相同代码
2. 模块化：将复杂问题分解为小功能块
3. 提高可读性：通过有意义的函数名使代码更易理解
4. 便于维护：修改只需在函数内部进行

函数中的变量

作用域规则

• 局部变量：函数内部定义的变量，只在函数内有效
• 全局变量：函数外部定义的变量，函数内需用global声明才能修改
• 非局部变量：嵌套函数中，用nonlocal声明外层函数的变量

nonlocal 是 Python 中的一个关键字，用于在​​嵌套函数​​中声明一个变量既不是当前函数的局部变量，也不是全局变量，而是属于外层（非全局）作用变量。它允许内层函数修改外层函数中定义的变量。
nonlocal 只能在嵌套函数中使用。 如果外层函数没有对应的变量，会抛出 SyntaxError。

x = 10  # 全局变量

def outer():
    y = 20  # 非局部变量
    
    def inner():
        nonlocal y # 声明 y 是外层函数的变量
        global x  #用于声明修改全局变量
        z = 30  # 局部变量
        y += 1   # 修改外层函数的变量
        x += 1

Python 的变量查找遵循 ​​LEGB 规则​​（Local → Enclosing → Global → Built-in），nonlocal 的优先级介于 Local 和 Enclosing 之间。

递归函数

函数调用自身来解决问题，必须包含：

1. 基线条件（终止条件）
2. 递归条件（调用自身）

def factorial(n):
    if n == 1:  # 基线条件
        return 1
    else:       # 递归条件
        return n * factorial(n-1)

Lambda函数

匿名函数，用于简单操作，语法：lambda 参数: 表达式

# 普通函数
def square(x):
    return x ** 2

# Lambda等价形式
square = lambda x: x ** 2

# 常用场景
numbers = [1, 2, 3, 4]
squared = list(map(lambda x: x**2, numbers))

上述常用场景代码解释

函数注解

Python 3的类型提示功能（不强制类型检查）：

def add(a: int, b: int) -> int:
    return a + b

装饰器

修改或增强函数功能的工具：

def timer(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        start = time.time()
        result = func(*args, **kwargs)
        end = time.time()
        print(f"函数 {func.__name__} 执行时间: {end-start:.2f}秒")
        return result
    return wrapper

@timer
def long_running_function():
    time.sleep(2)

代码解释

文档字符串

函数的说明文档，可通过help()或__doc__访问：
Python函数的说明文档的访问方式

def add(a, b):
    """
    计算两个数的和
    
    参数:
        a (int/float): 第一个加数
        b (int/float): 第二个加数
        
    返回:
        int/float: 两个数的和
        
    示例:
        >>> add(2, 3)
        5
    """
    return a + b

其他重要概念

闭包

函数记住并访问其词法作用域的能力：

def outer_func(x):
    def inner_func(y):
        return x + y
    return inner_func

closure = outer_func(10)
print(closure(5))  # 输出15

生成器函数

使用yield返回值的特殊函数：

def count_up_to(max):
    count = 1
    while count <= max:
        yield count
        count += 1

counter = count_up_to(5)
for num in counter:
    print(num)

高阶函数

接受函数作为参数或返回函数的函数：

def apply_operation(func, x, y):
    return func(x, y)

result = apply_operation(lambda a, b: a * b, 3, 4)