【Python从入门到进阶】15、函数的定义和使用

接上篇《14、字典高级应用》
上一篇我们学习了有关字典的高级应用操作（字典的增删改查），本篇我们来学习Python中函数的定义和使用，包括函数的参数、返回值、局部变量和全景变量等操作。

一、一个思考

例如这里有一段大东北洗浴中心的门童代码，他见到人就要喊一下欢迎并报人数几位，这里默认上午有4人要来，分别是李大哥、刘大爷和他儿子、马大娘、申少爷和他媳妇，要分别欢迎和报人数，如果直接写代码，是这样的：

print("欢迎李大哥光临白金翰！")
print("男宾1位！")print("欢迎刘大爷和儿子光临白金翰！")
print("男宾2位！")print("欢迎马大娘光临白金翰！")
print("女宾1位！")print("欢迎申少爷和嫂子临白金翰！")
print("宾客2位！")

思考一下，这样的代码有什么问题？主要有以下问题：

1、代码重复度过高，只是不同的输出内容，但是重复写了一样的逻辑；
2、代码无任何可复用性，在另一个程序里想引入门童进行报人，还要复制代码粘贴过去，或者是写个一模一样的代码；
3、代码没有动态适应性，即每一段代码只能适应当前来的客人，无法适应动态信息，例如上午来几个人压根不知道，来了谁再叫谁，这种情况就无法适应，必须先写好静态代码才行，这样太死板。

为了改造上面的代码，我们需要使用函数的概念来解决（下面小节会详细介绍函数是什么、怎么用，这里先通过实例思考一下），代码修改如下：

# _*_ coding : utf-8 _*_
# @Time : 2023-04-09 9:35
# @Author : 光仔December
# @File : 澡堂子函数示例
# @Project : Python基础#定义一个函数，能够完成澡堂报名报号的工作
def welcome(name,sex,num):print(f"欢迎{name}光临白金翰！")print(f"{sex}{num}位！")while True: # while死循环，可以一直迎接宾客a_name = input("请输入来宾姓名: ")a_sex = input("请输入来宾性别: ")a_num = input("请输入来宾数量: ")welcome(a_name,a_sex,a_num) # 直接调用门童方法

我们封装了一个函数，这个函数可以接收主客户姓名的参数、主客户性别，以及当前人员的数量，然后执行报名报号的操作。
效果：

这样封装完毕之后，报名报号的操作代码可以被复用，只要想执行门童的功能，就调用函数即可，不用再写一模一样的代码；然后就是有动态适应性，会根据传来的参数，来执行相应的逻辑，输出参数参与计算的结果。

以上就是函数应用的一个实例，通过这里大家可以看到函数在日常编程过程中的重要性。

二、什么是函数

函数是组织好的，可重复使用的，用来实现单一，或相关联功能的代码段。

函数能提高应用的模块性，和代码的重复利用率。我们其实已经用过了很多Python提供的内建函数，比如print()。我们自己也可以创建函数，这种函数一般叫做用户自定义函数。

三、定义函数

1、定义规则

怎么来定义一个函数呢？需要遵循一下规则：

● 函数代码块以 def 关键词开头，后接函数标识符名称和圆括号()。
● 在圆括号中间放入参数和自变量。
● 可以在函数的第一行放一个字符串作为函数的说明。
● 函数内容以冒号起始，并且缩进。
● return [表达式] 结束函数，选择性地返回一个值给调用方。不带表达式的return相当于返回 None。

2、语法

def functionname( parameters ): # 定义函数名称和参数"函数说明备注"function_suite # 函数具体逻辑return [expression] # 函数返回值，也可以不写return

以下就定义了一个函数，执行后就会打印狗叫：

def dog_bark():"打印狗叫的声音"print("汪！汪！")return

这里我们将鼠标放在方法名上，可以看到方法的提示信息，提示该函数返回了什么数据，以及展示了我们方法的备注说明。这样也是给其他调用我们方法的人一个说明：

四、调用函数

如何来调用函数呢？
只需要声明这个函数的名称+括号，括号中指定函数包含的参数，如果函数本身没有参数，就只跟一个括号即可。
例如上一节的狗叫函数，就是这样调用的：

#调用狗叫函数
dog_bark()

效果：

汪！汪！

这里定义了一个带参数的函数，可以画正三角形和倒三角形，如果输入1就画正三角形，输入2画倒三角形：

#定义一个画三角形的函数
def draw_a_triangle(type):if type==1:layer = int(input("开始画正三角，输入行数： "))for i in range(layer, 0, -1):print(" " * (i - 1), end="")print("*" * ((layer - i) * 2 + 1))else:layer = int(input("开始画倒三角，输入行数： "))for i in range(layer, 0, -1):print(" " * (layer - i), end="")print(("*" * (2 * i - 1)))#调用该函数
#画正三角
draw_a_triangle(1)
#画倒三角
draw_a_triangle(2)

效果：

这里就是调用的带参数的函数，括号里面传入需要的参数即可。

五、函数的参数

调用函数时可使用的正式参数有以下几种类型：

●必备参数
●关键字参数
●默认参数
●不定长参数

下面我们来逐一讲解。

1、必备参数

必备参数须以正确的顺序传入函数。调用时的数量必须和声明时的一样，否则会出现语法错误，例如下面的函数：

def introduce(name,age,sex):"介绍人员函数，传入姓名、龄和性别"if age>=18:isAdult = "成年"else:isAdult = "未成年"print(f"人员姓名：{name},年龄{age},性别{sex},{isAdult}")

调用时类型错误：

# 调用人员介绍函数
# 参数类型错误
introduce("张三","x","男")

效果：

调用时参数数量不足：

# 调用人员介绍函数
# 参数数量错误
introduce("张三",23)

效果：

注：可以看到sex是“required positional argument”必备的参数。
这里必须要求我们输入相同数量和相同类型的参数。如：

# 调用人员介绍函数
introduce("张三",23,"男")

效果：

人员姓名：张三,年龄23,性别男,成年

2、关键字参数

关键字参数和函数调用关系紧密，函数调用使用关键字参数来确定传入的参数值。

使用关键字参数允许函数调用时参数的顺序与声明时不一致，因为Python解释器能够用参数名匹配参数值。

这里拿上面的introduce方法举个例子，我们要输入“name,age,sex”三个参数，如果使用关键字参数方法来定义，就不需要在乎顺序，只要参数名称和定义函数的参数名称一样，Python解释器就可以识别，如：

# 调用人员介绍函数
introduce(sex="男",name="张三",age=23)

效果：

人员姓名：张三,年龄23,性别男,成年

3、默认参数

调用函数时，默认参数的值如果没有传入，则被认为是默认值。默认值是在定义函数的时候，写在参数上的，如：

def introduce(name,age,sex="未知"):"介绍人员函数，传入姓名、龄和性别"if age>=18:isAdult = "成年"else:isAdult = "未成年"print(f"人员姓名：{name},年龄{age},性别{sex},{isAdult}")

#注：这里注意，有默认值的参数一定要放在没有默认值参数的后面，否则会报错。
这里如果没有传name进去，则name就会直接被定义为"某某"。值得注意的是，我们必须要用“关键字参数”的方式调用方法，才能引起默认参数起作用，如果按照直接传参的方法，少传一个参数是会报错的：

# 调用人员介绍函数
introduce(name="张三",sex="男",age=23)
introduce(name="张三",age=23)
#introduce("张三",23) #这样调用会报错

效果：

人员姓名：张三,年龄23,性别男,成年
人员姓名：张三,年龄23,性别未知,成年

4、不定长参数

我们可能需要一个函数能处理比当初声明时更多的参数。这些参数叫做不定长参数，和上述2种参数不同，声明时不会命名。基本语法如下：

def functionname([formal_args,] *var_args_tuple ):"函数_文档字符串"function_suitereturn [expression]

加了星号（*）的变量名会存放所有未命名的变量参数。实例如下：

# 打印传入的不定长参数
def printinfo(arg1, *vartuple):"打印任何传入的参数"print("************")print("固定参数：",arg1)if not vartuple:print("没有不固定参数")else:print("不固定参数：",)for var in vartuple:print(var)return# 调用printinfo 函数
printinfo(11)
printinfo(34, 35, 87, 99)
printinfo(88, "哈哈哈", {"name":"jack","age":23}, 99)

效果：

不固定参数可以接收的类型也不是固定的，总体可以理解为是一个列表集合。

六、函数的返回值

return语句[表达式]退出函数，选择性地向调用方返回一个结果或者表达式。不带参数值的return语句返回None。例如一个加法计算器：

# 加法计算器
def sum(arg1, arg2):# 返回2个参数的和."total = arg1 + arg2return total# 调用sum函数
a = int(input("请输入第一个数字："))
b = int(input("请输入第二个数字："))
print(f"{a}加{b}等于{sum(a, b)}")

效果：

请输入第一个数字：1
请输入第二个数字：2
1加2等于3

七、局部变量和全局变量

1、局部变量

什么是局部变量？局部变量，就是在函数内部定义的变量。其作用范围是这个函数内部，即只能在这个函数中使用，在函数的外部是不能使用的。例如：

def test1():a = 88print(f"----test1----修改前--a={a}")a = 99print(f"----test1----修改后--a={a}")def test2():a = 77print(f"----test2----a={a}")#调用函数
test1()
test2()

结果：

----test1----修改前--a=88
----test1----修改后--a=99
----test2----a=77

可以看到，修改test1函数中的a，并不会影响到test2中的a，这两个函数中的变量是相互隔离，相互没有影响的。

2、全局变量

什么是全局变量？全局变量是定义在函数外部的变量，这样的变量既能在函数外部正常使用，也可以在任何一个函数内中使用。例如：

# 全局变量，既可以在函数外使用，也可以在函数内使用
b = 1
print(f"函数外打印b：{b}")def test3():print(f"函数内打印b：{b}")
#调用函数
test3()

效果：

函数外打印b：1
函数内打印b：1

这里b变量在函数内和函数外都可以使用。有一点要注意，如果函数内有变量的名字，和函数外的一样，此时两个参数相互不冲突，函数内该名字的变量是其私有参数，是一个全新的变量，和外面不一样，而全局变量也不会因为函数内的同名变量修改而改变，二者也是隔离的，例如：

total = 0  # 这是一个全局变量# 加法函数
def sum(arg1, arg2):# 返回2个参数的和."total = arg1 + arg2  # total在这里是局部变量.print("函数内是局部变量 : ", total)return total# 调用sum函数
sum(10, 20)
print("函数外是全局变量 : ", total)

可以看到，函数内的total变量值发生变化，并不影响函数外的全局变量。但是我们一定要避免函数内的变量名称与全局变量名一样，否则容易发生混淆，搞不清楚。

最后提示：在日常编程中，不要滥用全局变量，一般是在满足条件的情况下，使用作用域最小的那个变量范围。

八、参数的传入类型

在传递参数的时候，我们要注意，参数有两种情况，分别是“不可变类型”变量和“可变类型”变量。在python中，strings、tuples和numbers是不可更改的对象，而list,dict等则是可以修改的对象。

1、不可变类型

这里的“不可变类型”类似c++的值传递，如整数、字符串、元组。如fun(a)，传递的只是a的值，没有影响a对象本身。比如在fun(a)内部修改a的值，只是修改另一个复制的对象，不会影响a本身，例如：

def ChangeInt( a ):a = 10b = 5
ChangeInt(b)
print b # 结果是 5

实例中有int对象5，指向它的变量是b，在传递给ChangeInt函数时，按传值的方式复制了变量b，a和b都指向了同一个Int对象，在a=10时，则新生成一个int值对象10，并让a指向它。

2、可变类型

这里的“可变类型”，即类似c++的引用传递，如列表、字典。如fun(la)，则是将la真正的传过去，修改后fun外部的la也会受影响，例如：

def changeme(list):"修改传入的列表"list.append(40)print("函数内取值: ", list)return# 调用changeme函数
mylist = [10, 20, 30]
changeme(mylist)
print("函数外取值: ", mylist)

这里全局变量的mylist和传入函数中末尾添加新内容的mylist对象用的是同一个引用，故输出结果如下：

函数内取值:  [10, 20, 30, 40]
函数外取值:  [10, 20, 30, 40]

至此，函数相关的所有内容讲解完毕，下一篇我们来学习文件相关的操作。

参考：尚硅谷Python爬虫教程小白零基础速通教学视频

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