一小时搞懂Python函数：原理+实践

目录什么是Python函数了解函数的概念为什么需要它背景和痛点函数的分类函数有哪些内置函数标准库函数第三方库函数定义函数核心原理拆解搞清楚他们是如何工作的函数的定义函数的调用函数的参数形参和实参的概念位置参数默认参数关键字参数不定长参数函数的返回值案例实操案例一基础函数无参有参案例二默认参数可变参数案例三return 返回值关联知识通过函数了解变量的作用域什么是作用域全局变量和局部变量案例——全局和局部变量 避坑总结三条学习心法心法 1参数 return global心法 2函数要专一心法 3默认参数用不可变对象什么是Python函数了解函数的概念Python函数是一个被命名的、独立的、完成特定功能的代码段有时候给调用它的程序一个返回值。核心导读Python函数就是一个个功能明确的小工具当用到某个工具时直接调用。它不仅能帮我们把复杂的任务分解成简单的步骤还能提高代码的复用性和可读性。为什么需要它背景和痛点没有函数之前我们可能会在代码中多次重复地编写相同的功能代码这不仅浪费时间还会使代码变得冗长且难以维护。函数带来的核心优势提高代码复用性减少重复代码使代码逻辑更加清晰便于理解和调试模块化编程方便团队协作开发每个人负责不同的函数模块。函数的分类函数有哪些内置函数在编写代码过程中可以拿来直接使用的时内置函数如:print() / input() / min() / max() 等函数作用print()输出内容len()获取长度type()查看类型input()接收输入sum()求和标准库函数通过import语句导入库然后使用该库中定义的函数。模块函数作用mathsqrt()开平方randomrandint()随机整数timesleep()延时第三方库函数Python社区提供了很多高质量的库通过下载安装这些库后也可以使用import语句导入然后使用这些第三方库的函数。库函数numpyarray()pandasread_excel()requestsget()定义函数用户根据自己的需求自定义的函数这也是我们需要学习的根据需求构建合适的函数来实现某个功能。核心原理拆解搞清楚他们是如何工作的函数的定义以def 关键字开始告诉Python我要定义一个函数。函数名是函数的标识所以要遵循命名规则通常全小写且单词之间使用下划线连接。参数是函数运行时需要的输入数据可以是0个或者多个。函数体是函数的核心部分包含了具体的处理逻辑需要注意的是这部分代码需要缩进表明下面这部分代码属于该函数。return 语句用于返回函数的处理结果如果没有 return 语句函数默认返回 None。def function_name([参数1参数2……]): 文档字符串(可选用于解释函数功能) 函数体注意必须缩进 …… return 返回值 # 可选用于结束函数并返回结果不写这条语句默认返回None函数的调用当我们需要使用函数的功能时通过函数名加上圆括号来调用它如果函数有参数需要在圆括号内传入相应的实参。函数名([参数1,参数2,……])函数的参数主要参数类型默认参数、关键字参数、位置参数、不定长参数在了解上面那三种参数类型之前首先需要认识什么是形参和实参形参和实参的概念形参形式参数是函数定义时小括号中的参数用来接收参数的并在函数内部作为变量使用。实参实际参数是函数调用时小括号中的参数用来把数据传递到函数内部。# 形参 def two_numbers_sum(a, b): # 函数的定义其中的ab是形参 return a b # 实参 result two_numbers_sum(3, 4) # 函数的调用其中的3, 4是实参位置参数按位置顺序传递最为常见示例def two_numbers_sum(a, b): # 当调用函数时按照形参定义的位置顺序一次传递参数 return a b result two_numbers_sum(3, 4) # 位置参数实参“3”对应形参“a”实参“4”对应形参“b”默认参数给参数设置默认值调用时可以不传参数如果传参则会变成和传入参数一样的值。一般默认参数放到形参的最后面。示例def user_info(user_name, age, gender男): # 格式化打印用户信息 print(用户名:{0}, 年龄:{1}, 性别:{2}.format(user_name, age, gender)) user_info(小王, 18) user_info(小刘, 20, 女) # 运行结果 # 用户名:小王, 年龄:18, 性别:男 # 用户名:小刘, 年龄:20, 性别:女通过上面的示例可知函数user_info()中有默认参数 gender 其默认值是“男”。当没有传递该参数时函数中形参“gender”的值就是“男”如果传递了参数“女”则函数中的“gender”的值就是“女”。关键字参数调用时指定参数名此时就不需要按照位置参数的顺序进行传参了。def user_info(user_name, age, gender男): # 格式化打印用户信息 print(用户名:{0}, 年龄:{1}, 性别:{2}.format(user_name, age, gender)) # 调用函数时使用关键字参数指定传递的参数值此时的参数就可以不按照定义函数时的顺序进行传递了 user_info(age22, user_name小张) # 运行结果 # 用户名:小张, 年龄:22, 性别:男不定长参数不定长参数接收任意多个参数包括” *args “ 和 **kwargs 两种。参数类型说明示例*args接收任意多个位置参数变成元组def total(*nums)**kwargs接收任意多个关键字参数变成字典def info(**data)不定长参数也是放到形参的最后面如果同时又默认参数和不定长参数最好的方式就是把不定长参数放到默认参数之后。✅推荐正确顺序普通位置参数 - 默认参数 - 不定长参数(*args) - 不定长参数(**kwargs)# 按照标准顺序定义函数 def my_func(a, b10, *args, **kwargs): print(f普通参数 a: {a}) print(f默认参数 b: {b}) print(f不定长参数 args (元组): {args}) print(f不定长关键字参数 kwargs (字典): {kwargs}) # 调用函数 my_func(1, 2, 3, 4, 5, name小明, age18) # 输出结果 # 普通参数 a: 1 # 默认参数 b: 2 # 不定长参数 args (元组): (3, 4, 5) # 不定长关键字参数 kwargs (字典): {name: 小明, age: 18}❓可能有人问为什么调用函数的时候使用了“关键字函数name小明, age18”为什么会变成字典呢因为这不是“关键字函数”关键字函数确实是在函数调用的括号里定义的定义方式形参名数据。可以看到上面在函数定义的形参列表中没有name,age这两个形参但是有不定长参数“ **kwargs ”所以这两个参数会被打包进“ **kwargs ”变成字典的形式。【至于他为什么会变成字典涉及到“拆包”的思想这个在本章节不详细讲解还请谅解】函数的返回值return后面可以跟一个值、多个值、或不写跟多个值时Python会自动打包成元组函数遇到 return 会立即结束后面的代码不在执行案例实操案例一基础函数无参有参# 无参函数打招呼 def say_hello(): print(hello world) say_hello() # 调用无参函数 # 输出结果hello world # 带参函数求两数之和 def two_numbers(a, b): result a b return result print(two_numbers(3, 5)) # 调用带参函数并打印结果 # 输出结果8案例二默认参数可变参数# 默认参数 def user_info(name, age, gender男): print(f姓名{name}年龄{age}性别{gender}) user_info(小明, 18) # 输出姓名小明年龄18性别男 # 可变参数 *args计算任意多个数的总和 # 计算小明的所有考试成绩 def total_sum(name, age, gender男, *numbers): result 0 for num in numbers: result num print(f姓名{name}年龄{age}性别{gender}总分{result}) total_sum(小明, 18, 80, 90, 88) # 输出姓名小明年龄18性别80总分178上述不定长参数“ *args ”接收的参数是先按照位置参数的顺序将前面的实参接收最后剩下的内容就是“ *args ”打包的内容。所以上述出现了“性别80”的情况所以当参数较多使用“ *args ”接收参数时实参尽量和形参的数量和顺序对应更好的方式是使用关键字参数。# 使用不定长参数**kwargs定义一个函数接受任意数量的关键字参数并打印出这些参数的键和值。 def user_info(name,age,gender男,**info): print(姓名%s%name) print(年龄%d%age) print(性别%s%gender) print(其他信息) for key,value in info.items(): print(%s:%s%(key,value)) user_info(李四,age25,job程序员,city上海,hobby篮球) print(-*20) user_info(张三,gender女,job学生,city北京,age20,hobby唱歌) # 输出结果 # 姓名李四 # 年龄25 # 性别男 # 其他信息 # job:程序员 # city:上海 # hobby:篮球 # -------------------- # 姓名张三 # 年龄20 # 性别女 # 其他信息 # job:学生 # city:北京 # hobby:唱歌由此可见不定长参数“ **kwargs ”会接收任意数量的关键字参数。而当同时使用关键字参数和不定长参数时不按照形参的位置顺序传参也没关系函数接收参数是按照形参的顺序依次接受的当到了“ gender ”参数的时候会现在函数调用的实参中寻找“ gender ”参数找到就接收而其他“ key value ”形式的参数就会被“ **kwargs ”接收。案例三return 返回值无 return 语句# 不加return 语句 def user_info(name, age): print(fName: {name}, Age: {age}) # 使用一个变量接收函数的返回值 ret user_info(Tom, 18) print(ret) # 输出结果 # Name: Tom, Age: 18 # 此结果是函数中的print()打印的结果 # None # 此结果是打印函数的返回值可见不写 return 语句默认返回值为“ None ”。使用 return 返回单个值# 使用 return 语句返回单个值 def add(a, b): return a b # 使用一个变量接收函数的返回值 ret add(1, 2) print(ret) # 3使用 return 语句返回多个值# 使用 return 语句返回多个值 def calculate(a, b): sum_result a b difference a - b return sum_result, difference # 调用函数并接收返回的多个值 result_sum, result_diff calculate(10, 5) print(两数求和:, result_sum) # 输出: 两数求和: 15 print(两数作差:, result_diff) # 输出: 两数作差: 5 # 打印函数的返回值 print(calculate(10, 5)) # 输出: (15, 5)可见return 返回多个结果时是以元组的形式返回的。而接收函数的返回值使用的是“拆包”的思想。关联知识通过函数了解变量的作用域变量根据作用域的不同分为全局变量局部变量什么是作用域作用域实际上就是变量的“活动范围”。Python 中变量的作用域遵循LEGB 规则由内到外查找L → E → G → B 局部 → 嵌套 → 全局 → 内置LLocal函数内部定义的变量EEnclosing嵌套函数的外层函数变量GGlobal模块级别定义的变量BBuilt-inPython 内置的变量如print、len简单说Python 找变量时先在本函数里找找不到再去外层找一层一层往外翻。全局变量和局部变量从名字上看一个在全局大范围使用一个是在局部小范围使用。全局变量在函数和类定义之外声明的变量。作用域为定义的模块从定义位置开始到模块结束。局部变量在函数内部声明的变量包括形参只能在该函数中使用外部无法使用。案例——全局和局部变量函数内部访问全局变量# 定义一个全局变量 name Tom # 定义一个方法打印全局变量 def show(): # 函数内部可以直接访问全局变量 print(name) show() # 输出: Tom函数外部访问局部变量# 定义一个函数 def show(): # 定义一个局部变量 name Tom print(name) print(name) # 错误NameError: name name is not defined既然函数内部可以访问全局变量那么我们现在在函数内部修改全局变量【需要使用 global 关键字】# 定义一个全局变量 name Tom # 定义一个方法打印全局变量 def show(): # 函数内部修改全局变量 name Jerry print(name) show() # 输出Jerry print(name) # 输出 Tom # 我们发现在函数外面定义的全局变量并没有因为在函数内部发生改变而改变仍然是原来的“Tom” print(-*30) # 正确的方式是 name1 Tom1 def show1(): # 函数内部修改全局变量 global name1 name1 Jerry1 print(name1) show1() # 输出Jerry1 print(name1) # 输出 Jerry1 避坑总结1.缩进问题Python中是依靠缩进区分代码块的函数体内部的代码必须缩进且缩进量保持一致否则导致语法错误。2.调用顺序和局限不是只要定义了函数就可以随时随地使用。必须先定义函数然后才能调用它并且如果想使用别的文件中的方法直接在当前文件中调用是不可行的。它是先将含有该方法的文件进行封装封装成一个类或模块)通过导入模块和实例化类来调用该方法。3.return 语句函数没有 return 语句是不是没有返回值错没有 return 语句也有返回值默认返回 None。其实所有的函数都有返回值只是有的函数不需要返回指定的数据所以可以不需要写 return 语句让他默认返回None即可。4.print 与 return 区别print 只是将结果输出到控制台方便人查看而 return 是将结果返回给调用者供程序后续使用一个函数可以没有 print 但是如果需要返回值处理结果就必须有 return 。坑说明函数定义了不调用写 def 只是“造工具”必须用 函数名() 才会执行return 后还写代码return 是重点后面的代码永远不会执行默认参数使用 [] 或 {}会导致多次调用共享同一个对象应该使用 None 代替函数内直接改全局变量需要先使用 global 声明否则Python认为是局部变量参数顺序写错正确顺序位置参数 - 默认参数 - *args - **kwargs三条学习心法心法 1参数 return global能用参数传进去、用 return 传出来就绝不用 global。全局变量是隐形炸弹——程序小没问题项目大了谁改了值根本找不到。参数和 return 让数据流动看得见、管得住。心法 2函数要专一一个函数只做一件事名字就要让人一眼看懂。❌def process_data_and_save_and_log()✅def save_data()def log_event()函数越专一复用性越强调试越轻松。心法 3默认参数用不可变对象def f(lstNone)永远比def f(lst[])安全。Python 的默认参数在函数定义时只创建一次用可变对象列表、字典会导致多次调用共享同一个对象产生难以察觉的 Bug。