lesson16：Python函数的认识
目录
一、为什么需要函数？
1. 拒绝重复造轮子
2. 让代码像句子一样可读
3. 隔离变化，降低维护成本
二、函数的定义：编写高质量函数的5个要素
基本语法框架
1. 函数命名的黄金法则（PEP8规范）
2. 不可或缺的文档字符串（Docstring）
3. 参数设计的艺术
4. 函数体的单一职责原则
5. 返回值的清晰表达
三、函数调用：3种传递参数的方式
1. 位置参数（最常用）
2. 关键字参数（提升可读性）
3. 混合使用（位置参数在前）
四、形参VS实参：参数的"前世今生"
生动案例：快递柜的故事
参数传递的注意事项
五、实战进阶：温度转换工具函数
六、避坑指南：初学者常犯的5个错误
1. 缩进错误（IndentationError）
2. 参数数量不匹配（TypeError）
3. 忽略返回值
4. 函数名拼写错误
5. 在函数定义前调用函数
七、总结与练习
一、为什么需要函数？
在编程中，函数就像一个"功能盒子"——把重复执行的代码块打包起来，需要时直接"调用"这个盒子即可。想象你每天早上都要做三件事：刷牙、洗脸、吃早餐。如果把这三个动作写成代码，没有函数的话，每次都要重复写三遍相同的步骤；而有了函数，你可以把它们分别定义成brush_teeth()、wash_face()、eat_breakfast()三个函数，之后只需依次调用这三个函数名即可。
函数的核心目的：
- 代码复用：避免重复编写相同逻辑
- 模块化：将复杂问题拆解为小任务
- 可读性：用函数名直接体现代码功能
函数就是代码世界的"工序卡"，解决三大核心问题：
1. 拒绝重复造轮子
没有函数的代码：
# 计算三个矩形的面积
print(5*3) # 第一个矩形
print(4*6) # 第二个矩形
print(7*2) # 第三个矩形有函数的代码：
def calculate_rect_area(width, height):
return width * heightprint(calculate_rect_area(5,3)) # 复用相同逻辑
print(calculate_rect_area(4,6))
print(calculate_rect_area(7,2))2. 让代码像句子一样可读
# 不好的代码：一堆数字和符号
if score >= 90 and score <= 100:
print("优秀")# 好的代码：函数名即注释
def is_excellent(score):
return 90 <= score <= 100if is_excellent(score):
print("优秀")3. 隔离变化，降低维护成本
当计算面积的公式需要修改（比如增加单位转换），只需修改函数内部，而不用在代码中到处查找width*height的片段。
二、函数的定义：编写高质量函数的5个要素
基本语法框架
def 函数名(参数列表):"""函数文档字符串（可选但推荐）"""# 函数体（缩进4个空格）return 返回值 # 可选1. 函数命名的黄金法则（PEP8规范）
- 全部小写，用下划线分隔：
calculate_area✅，CalculateArea❌ - 使用动词或动词短语：
get_user_info✅，user_info❌ - 避免单字母命名（除常见约定：
i/j循环变量，x/y坐标）
2. 不可或缺的文档字符串（Docstring）
def calculate_circle_area(radius):
"""计算圆的面积参数:
radius (float): 圆的半径，必须大于0返回:
float: 圆的面积（πr²）异常:
ValueError: 当半径为负数时触发
"""
if radius < 0:
raise ValueError("半径不能为负数")
return 3.14159 * radius **2技巧：在PyCharm等IDE中输入
"""按回车，会自动生成文档字符串模板
3. 参数设计的艺术
- 必要参数：必须传递的参数（如
radius） - 默认参数：带有默认值的参数（
def greet(name="Guest")） - 参数顺序：重要参数放前面，可选参数放后面
4. 函数体的单一职责原则
一个函数只做一件事！以下是反面教材：
def bad_function(user_id):
# 同时做三件事：查询用户、发邮件、记录日志
user = db.query(user_id)
send_email(user.email)
log_activity(user_id)
return user5. 返回值的清晰表达
- 始终返回同一类型（避免有时返回列表，有时返回None）
- 复杂逻辑用多个return提前退出，比嵌套if更清晰：
def get_grade(score):
if score < 0 or score > 100:
return "无效分数" # 提前返回异常情况
if score >= 90:
return "A"
if score >= 80:
return "B"
# ...其他分数段三、函数调用：3种传递参数的方式
1. 位置参数（最常用）
按参数定义顺序传递：
def divide(dividend, divisor):
return dividend / divisorresult = divide(10, 2) # dividend=10, divisor=22. 关键字参数（提升可读性）
明确指定参数名，顺序可以打乱：
result = divide(dividend=10, divisor=2)
# 等价于
result = divide(divisor=2, dividend=10)3. 混合使用（位置参数在前）
def greet(title, name):
return f"{title}. {name}"greet("Mr", name="Smith") # 正确：位置参数在前
# greet(title="Mr", "Smith") # 错误：关键字参数不能在位置参数前四、形参VS实参：参数的"前世今生"
| 维度 | 形参（形式参数） | 实参（实际参数） |
|---|---|---|
| 位置 | 函数定义时 def func(x, y) | 函数调用时 func(3, 5) |
| 本质 | 函数内部的局部变量声明 | 传递给函数的具体值/变量 |
| 生命周期 | 函数调用期间存在 | 遵循自身的变量作用域 |
生动案例：快递柜的故事
- 形参：快递柜上的"格子A"、"格子B"（定义了存放位置）
- 实参：你放入格子A的"手机"、格子B的"钥匙"（实际存放的物品）
- 函数调用：快递柜系统执行"存储(格子A, 手机)"操作
参数传递的注意事项
def add_one(num):
num += 1 # 形参的修改不影响实参x = 5
add_one(x)
print(x) # 输出：5（x的值未改变）五、实战进阶：温度转换工具函数
让我们构建一个完整的温度转换模块，包含：
- 摄氏度转华氏度
- 华氏度转摄氏度
- 参数验证功能
def celsius_to_fahrenheit(celsius):
"""摄氏度转华氏度 (°F = °C × 9/5 + 32)"""
if not isinstance(celsius, (int, float)):
raise TypeError("温度必须是数字")
if celsius < -273.15:
raise ValueError("温度不能低于绝对零度(-273.15°C)")
return celsius * 9/5 + 32def fahrenheit_to_celsius(fahrenheit):
"""华氏度转摄氏度 (°C = (°F - 32) × 5/9)"""
if not isinstance(fahrenheit, (int, float)):
raise TypeError("温度必须是数字")
if fahrenheit < -459.67:
raise ValueError("温度不能低于绝对零度(-459.67°F)")
return (fahrenheit - 32) * 5/9# 使用示例
try:
temp_f = celsius_to_fahrenheit(25)
print(f"25°C = {temp_f:.1f}°F") # 输出：25°C = 77.0°Ftemp_c = fahrenheit_to_celsius(77)
print(f"77°F = {temp_c:.1f}°C") # 输出：77°F = 25.0°C
except (TypeError, ValueError) as e:
print(f"转换失败：{e}")六、避坑指南：初学者常犯的5个错误
1. 缩进错误（IndentationError）
def my_func():
print("Hello") # 错误：函数体没有缩进2. 参数数量不匹配（TypeError）
def add(a, b):
return a + badd(1) # 错误：缺少1个位置参数3. 忽略返回值
def calculate_sum(a, b):
result = a + b # 错误：没有return语句total = calculate_sum(3, 5)
print(total) # 输出：None4. 函数名拼写错误
def print_greeting():
print("Hello")print_greetng() # 错误：函数名拼写错误（少了一个i）5. 在函数定义前调用函数
my_func() # 错误：调用时函数还未定义def my_func():
print("Hello")七、总结与练习
函数是编程的基础模块，掌握其定义规范、调用逻辑和参数传递机制，是写出简洁、高效、可维护代码的关键。后续将深入学习参数进阶用法（默认参数、不定长参数等）和函数作用域，进一步提升代码灵活性。