【Python函数编程实战】：从基础到进阶，打造代码复用利器

🚋前言

函数在Python中扮演着至关重要的角色，它们不仅封装了代码的逻辑单元，提高了代码的复用性和模块化程度，还通过参数传递和返回值，实现了数据和结果的灵活交换。Python函数支持多种定义方式，从最基础的def关键字开始，你就能创建自定义函数，通过return语句指定函数的输出。更进一步，Python引入了匿名函数lambda，允许你在无需命名的情况下定义简短的函数表达式，非常适合处理小规模、一次性使用的功能片段。参数机制是Python函数的另一大亮点，支持位置参数、关键字参数、默认参数、可变参数等多种形式，使得函数设计更为灵活，能够应对多样化的输入需求。同时，函数的局部作用域与全局作用域的概念，以及闭包的运用，为理解和管理变量生命周期提供了清晰的框架。Python还支持高阶函数，即函数可以作为参数传递给其他函数，或是作为其他函数的返回值，这为函数式编程风格打开了大门，极大地拓展了代码的表达力和抽象层次。

🚀一、认识函数

在Python中，函数是一种可重用的代码块，用于执行特定的任务。通过将代码封装在函数中，可以使程序更加模块化、易于维护和扩展。

当我们需要在程序中执行一些重复性的任务时，可以使用函数来封装这些任务代码，然后在需要的地方调用该函数。

优势：

• 函数能够提高代码的可读性和可维护性，因为它们能够将复杂的任务分解成小块，并命名好每个部分。
• 函数可以节省时间和减少出错率，因为它们能够避免重复编写相同的代码，从而提高开发效率。
• 函数可以使程序更模块化，使得代码更加清晰和容易组织。

🌈二、函数定义

# Python 中定义函数的基本语法如下：
def 函数名(参数1, 参数2, ...):# 函数体return 返回值

def 是定义函数的关键字；函数名 是自己取的函数名称，应符合变量命名规则，以便调用函数时使用该名称；

参数1, 参数2, … 是需要传递给函数的零个或多个参数，多个参数之间用逗号分隔；

函数体中是实现具体功能的代码；

return 返回值： 是返回函数结果的关键字和表达式。return 后面的表达式可以是常量、变量、运算表达式等，也可以没有返回值（即不带表达式直接使用 return）。

# 计算两个数的和的函数
def add(x, y):result = x + yreturn resultprint(add(3, 4))   # 7

# 实现了一个计算平均数和和值的函数
def calculate(numbers):"""计算给定列表的平均数和和值参数：numbers: 一个包含数字的列表返回值：一个由两个元素组成的元组：和值和平均数"""total = sum(numbers)mean = total / len(numbers)return (total, mean)

❤️三、函数调用

函数名(参数)

def add(x, y):result = x + yreturn resultprint(add(3, 4))   # 7"""
定义了一个名为 add 的函数，接受两个参数 x 和 y，并将它们相加得到 result，最后返回结果。通过调用 add(3, 4)，我们可以打印出 7。
"""

def calculate(numbers):"""计算给定列表的平均数和和值参数：numbers: 一个包含数字的列表返回值：一个由两个元素组成的元组：和值和平均数"""total = sum(numbers)mean = total / len(numbers)return (total, mean)"""
定义了一个名为 calculate 的函数，接受一个列表 numbers 并计算它的和值和平均数。
函数的返回值是一个由两个元素组成的元组，即和值和平均数。
同时，我们还添加了文档字符串（Docstring）来描述函数的功能、参数和返回值，以便其他开发人员更容易地理解函数的作用和使用方法。
"""numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
total, mean = calculate(numbers)
print("总和：", total)
print("平均数：", mean)"""
总和： 15
平均数： 3.0首先定义了一个列表 numbers，然后将它作为参数传递给 calculate 函数，并使用两个变量 total 和 mean 分别接收返回的和值和平均数。最后打印出这两个变量的值。
"""

⭐四、实参与形参

函数参数分为实际参数（实参）和形式参数（形参），它们用于在函数定义和调用中传递数据。

在 Python 中，有三种传递实参的方式：位置参数、关键字参数和可变数量参数(不定长参数)。
位置参数是指按照形参的顺序传递实参；
关键字参数是指通过使用实参的名称将它们传递给函数；
可变数量参数(不定长参数)允许我们传递任意数量的实参。

💥1. 形式参数

形式参数也称为形参，是指在函数定义中声明的变量。即，在定义函数时使用的变量名。形参只有在函数内部可见，因此函数外部无法直接访问它们。

def greet(name):print(f"Hello, {name}!")greet("Alice")  # 输出：Hello, Alice!# 函数 greet() 中，我们定义了一个形参 name。当函数被调用时，它将使用调用语句中提供的实参将该值设置为实参。

🚲2. 实际参数

实际参数也称为实参，是指在函数调用中提供给函数的值。实参可以是字面常量值、变量、表达式或其他函数调用的返回值。

def add(a, b):result = a + bprint(f"The sum of {a} and {b} is {result}")add(2, 3)  # 调用函数并传入实参 2 和 3# add() 中，我们接受两个形式参数，即 a 和 b。当函数被调用时，它们将使用传递的实际参数进行赋值。

🔥1. 位置参数

在函数定义时，可以指定一些位置参数，这些参数的值由函数调用者提供，在函数内部通过参数名来访问它们。
位置参数的顺序很重要，因为 Python 根据其在函数定义中的位置来确定它们具有哪些值。

def add(a, b):return a + bresult = add(2, 3)  # 调用函数并传入位置参数 2 和 3
print(result)       # 输出 5

add() 接受两个位置参数，即 a 和 b。调用该函数时，我们需要按照函数定义中参数的顺序传递实参。在上面的示例中，我们将整数 2 和 3 作为实参传递给 add() 函数。

☔2. 关键字参数

关键字参数与位置参数不同，不需要按照函数定义中的位置传递它们。
相反，你可以通过指定参数名来将实参传递给函数。

def greet(name, message):print(f"{name}, {message}")greet(message="Hello", name="Alice")  # 通过指定参数名传递实参

函数 greet() 中，我们定义了两个参数：name 和 message。然后，我们调用该函数时，通过指定参数名来传递实参，不需要按照函数定义中的位置进行。在上面的示例中，我们首先将字符串 "Hello" 作为 message 参数传递，然后将字符串 "Alice" 作为 name 参数传递。

🎬3. 默认参数

在 Python 中，还可以使用默认参数来指定在调用函数时未传递参数的默认值。如果函数被调用时没有指定可选参数的值，则自动使用默认值。

def greet(name, message="Hello"):print(f"{name}, {message}")greet("Alice")                    # 使用默认参数值
greet("Bob", message="Hi there!") # 覆盖默认值

greet()中，我们使用默认参数来指定 message 参数的默认值为字符串 "Hello"。当函数被调用时，如果未传递 message 参数，则默认使用该值。在第一个示例中，我们仅传递了 name 参数，并且 message 参数自动使用默认值。在第二个示例中，我们通过指定参数名来覆盖默认值。

🔥4. 可变数量参数(不定长参数)

函数的可变数量参数允许我们传递任意数量的实参。有两种类型的可变数量参数：不定长位置参数和不定长关键字参数。

💥5. 不定长位置参数

不定长位置参数使用星号（*）表示，它允许我们传递任意数量的位置实参给函数，并将这些实参封装到一个元组中。

def add(*args):result = 0for arg in args:result += argreturn resultprint(add(2, 3))         # 输出：5
print(add(2, 3, 4, 5))   # 输出：14# 函数 add() 中，我们将参数 *args 声明为不定长位置参数。当函数被调用时，Python 将所有传递的位置实参封装到一个元组中，并将该元组分配给变量 args。
# 在函数内部，我们可以像操作普通元组一样迭代元组中的每个值，并使用它们来执行特定操作。

☔6. 不定长关键字参数

不定长关键字参数使用两个星号（**）表示，它允许我们传递任意数量的关键字实参给函数，并将这些实参封装到一个字典中。（注意：该字典的键是参数名，值是对应的参数值。）

def greet(**kwargs):for name, message in kwargs.items():print(f"{name}, {message}")greet(Alice="Hello", Bob="Hi there!")# 函数 greet() 中，我们将参数 **kwargs 声明为不定长关键字参数。当函数被调用时，Python 将所有传递的关键字实参封装到一个字典中，并将该字典分配给变量 kwargs。# 在函数内部，我们可以像操作普通字典一样访问字典中的每个键值对，并使用它们来执行特定操作。

🎬五、了解匿名函数

可以使用lambda关键字创建匿名函数。匿名函数也称为“lambda函数”，因为它们没有显示的函数名称。
Lambda函数是一种快速定义简单函数的方式，它不需要使用def关键字来定义函数，而是通过一个表达式来实现函数功能，并使用lambda关键字将其包装起来。Lambda函数通常用于需要临时定义函数的场合。

# 基本语法：
lambda arguments: expressionarguments是函数的参数，可以有多个，用逗号隔开；
expression是函数的一个表达式，用于计算返回值。
Lambda函数只能包含一个表达式，该表达式的运算结果即为该函数的返回值。

👊六、 定义匿名函数

# 使用Lambda函数求平方和
sum = lambda x, y: x**2 + y**2
print(sum(3, 4))  # 输出：25

☔2. 总结

ython中的匿名函数，通常被称为lambda函数，是一种简洁的函数定义方式，无需使用def关键字声明函数名。Lambda函数的名称源自λ演算，这是一种用于函数式编程的基础理论。在Python中，lambda函数主要用于定义简短的、单行表达式式的函数，通常在需要小范围、即时使用的函数场合下发挥其独特优势。