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         函数是Python编程中最重要的概念之一。无论是编写简单的脚本还是开发复杂的应用程序，函数都是组织代码、提高代码复用性和可维护性的关键工具。本文将带你从基础到高级，全面了解Python函数的使用（ 也可点击Python官网关于函数的叙述）。

概念

        函数是一段可重复使用的代码块（可以称为方法或者说本质就是方法），用于执行特定的任务。通过将代码封装在函数中，你可以避免重复编写相同的代码，并使程序更加模块化和易于维护。

函数的定义

        在Python中，使用 def 关键字来定义一个函数。函数定义的基本语法如下：

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

• function_name：函数的名称，遵循标识符命名规则。

• parameters：函数的参数列表，可以有多个参数，也可以没有参数。

• """函数文档字符串"""：可选的文档字符串，用于描述函数的功能。

• return value：可选的返回值，用于将结果返回给调用者。

函数的调用

定义函数后，可以通过函数名加括号的方式来调用函数。如果函数有参数，调用时需要传入相应的参数。

def greet(name):"""向指定的人打招呼"""print(f"Hello, {name}!")greet("Alice")  # 输出: Hello, Alice!

函数的参数

Python函数支持多种类型的参数，包括位置参数、关键字参数、默认参数和可变长度参数。

位置参数

位置参数是最常见的参数类型，调用函数时需要按照定义时的顺序传入参数。

def add(a, b):return a + bresult = add(3, 5)  # 输出: 8

关键字参数

关键字参数允许你通过参数名来指定参数值，这样可以不按照顺序传入参数。

def greet(name, message):print(f"{message}, {name}!")greet(message="Hi", name="Bob")  # 输出: Hi, Bob!

默认参数

默认参数允许你为参数指定默认值。如果调用函数时没有传入该参数，则使用默认值。

def greet(name, message="Hello"):print(f"{message}, {name}!")greet("Alice")  # 输出: Hello, Alice!
greet("Bob", "Hi")  # 输出: Hi, Bob!

可变长度参数

有时你可能需要处理不确定数量的参数。Python提供了两种可变长度参数：*args 和 **kwargs。

• *args：用于接收任意数量的位置参数，参数会被打包成一个元组。

• **kwargs：用于接收任意数量的关键字参数，参数会被打包成一个字典。

def print_args(*args, **kwargs):print("位置参数:", args)print("关键字参数:", kwargs)print_args(1, 2, 3, name="Alice", age=25)
# 输出:
# 位置参数: (1, 2, 3)
# 关键字参数: {'name': 'Alice', 'age': 25}

返回值

函数可以通过 return 语句返回一个值。如果没有 return 语句，函数默认返回 None。

返回单个值

def add(a, b):return a + bresult = add(3, 5)  # result = 8

返回多个值

Python函数可以返回多个值，这些值会被打包成一个元组。

def get_user_info():name = "Alice"age = 25return name, agename, age = get_user_info()
print(name, age)  # 输出: Alice 25

作用域

作用域决定了变量的可见性和生命周期。Python中有两种主要的作用域：全局作用域和局部作用域。

局部变量和全局变量

• 局部变量：在函数内部定义的变量，只能在函数内部访问。

• 全局变量：在函数外部定义的变量，可以在整个程序范围内访问。

x = 10  # 全局变量def func():y = 20  # 局部变量print(x)  # 可以访问全局变量print(y)func()
print(y)  # 报错: NameError: name 'y' is not defined

global 关键字

如果你想在函数内部修改全局变量，可以使用 global 关键字。

x = 10def func():global xx = 20func()
print(x)  # 输出: 20

高级函数概念

Lambda 函数

Lambda函数是一种匿名函数，通常用于编写简单的、一次性的函数。

add = lambda x, y: x + y
print(add(3, 5))  # 输出: 8

高阶函数

高阶函数是指接受其他函数作为参数或返回函数的函数。Python内置的高阶函数包括 map()、filter() 和 reduce()。

from functools import reduce
# 定义函数
def aaa():pass# 多参数行为 *args：用于接收任意数量的位置参数，参数会被打包成一个元组。**kwargs：用于接收任意数量的关键字参数，参数会被打包成一个字典。
def print_args(*args, **kwargs):print("位置参数:", args)print("关键字参数:", kwargs)
print_args(1, 2, 3, name="Alice", age=25)def args(*ars,**param):print("位置参数:", ars)print("关键字参数:", param)print_args(1, 'Alice', 3, name="Alice", age=25)f = lambda a: a**2
print(f(2))# filter 过滤使用 filter(第一个参数是bool,第二个参数是元组)
even_numbers = list(filter(lambda x: x % 2 == 1, range(10)))
print(even_numbers)  # 输出：[1, 3, 5, 7,9]# reduce() 函数会对参数序列中元素进行累积 比如 两数相加（LeetCode真题） 0 -10的数相加是多少
reduce_value = reduce(lambda x,y: x+y , range(10)) # 使用时pycharm 自动会引入 from functools import reduce如果不会请手动
print(reduce_value)  # 输出：45 = 0+1+2+3+4+5+6+7+8+9
total = 0
# 测试正确性 lambda x,y: x+y 就是每一项  total += i 累加过程就是reduce的作用
for i in range(10):total += i
print(total) # 输出：45 

装饰器

装饰器是一种用于修改或扩展函数行为的高阶函数。装饰器通常用于日志记录、权限检查、性能测试等场景。

def my_decorator(func):def wrapper():print("Something is happening before the function is called.")func()print("Something is happening after the function is called.")return wrapper@my_decorator
def say_hello():print("Hello!")say_hello()
# 输出:
# Something is happening before the function is called.
# Hello!
# Something is happening after the function is called.

实践项目

计算器程序

编写一个简单的计算器程序，使用函数实现加、减、乘、除操作。

def add(a, b):return a + bdef subtract(a, b):return a - bdef multiply(a, b):return a * bdef divide(a, b):if b == 0:return "Error: Division by zero"return a / bprint(add(10, 5))  # 输出: 15
print(subtract(10, 5))  # 输出: 5
print(multiply(10, 5))  # 输出: 50
print(divide(10, 5))  # 输出: 2.0

猜数字游戏

编写一个简单的猜数字游戏，使用函数实现游戏逻辑。

import randomdef guess_number():number = random.randint(1, 100)attempts = 0while True:guess = int(input("Guess the number (1-100): "))attempts += 1if guess < number:print("Too low!")elif guess > number:print("Too high!")else:print(f"Congratulations! You guessed the number in {attempts} attempts.")breakguess_number()