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python基础部分-2

amm

02 Mar 2025 — 4 min read

1. 函数的定义

在 Python 中，函数是通过 def 关键字定义的。函数可以接受输入参数并返回输出结果。

基本语法

def function_name(parameters):
    """Docstring: 描述函数的功能"""
    # 函数体
    return value  # 可选

示例

def greet(name):
    """打印问候信息"""
    print(f"Hello, {name}!")

2. 函数的调用

定义函数后，可以通过函数名和括号来调用它，并传递必要的参数。

示例

greet("Alice")  # 输出: Hello, Alice!

3. 参数

3.1 位置参数

位置参数是最常见的参数类型，调用时根据位置传递。

示例

def add(a, b):
    return a + b

result = add(3, 5)  # result = 8

3.2 关键字参数

可以在调用函数时使用关键字参数，指定参数名。

示例

def introduce(name, age):
    """介绍一个人"""
    print(f"My name is {name} and I am {age} years old.")

introduce(age=30, name="Bob")  # 输出: My name is Bob and I am 30 years old.

3.3 默认参数

可以为参数设置默认值，如果调用时未提供该参数，则使用默认值。

示例

def greet(name, greeting="Hello"):
    """打印问候信息，带有默认问候语"""
    print(f"{greeting}, {name}!")

greet("Alice")          # 输出: Hello, Alice!
greet("Bob", "Hi")     # 输出: Hi, Bob!

3.4 可变参数

使用 *args 和 **kwargs 可以接收可变数量的位置参数和关键字参数。

*args：接收任意数量的位置参数，作为元组。
**kwargs：接收任意数量的关键字参数，作为字典。

示例

def print_args(*args):
    """打印所有位置参数"""
    for arg in args:
        print(arg)

print_args(1, 2, 3)  # 输出: 1 2 3

def print_kwargs(**kwargs):
    """打印所有关键字参数"""
    for key, value in kwargs.items():
        print(f"{key}: {value}")

print_kwargs(name="Alice", age=25)  # 输出: name: Alice  age: 25

4. 返回值

使用 return 语句返回函数的结果。如果没有 return，函数将返回 None。

示例

def multiply(a, b):
    """返回两个数的乘积"""
    return a * b

result = multiply(4, 5)  # result = 20

多个返回值

函数可以返回多个值，返回值会被打包成一个元组。

示例

def min_max(numbers):
    """返回列表中的最小值和最大值"""
    return min(numbers), max(numbers)

min_val, max_val = min_max([1, 2, 3, 4, 5])
print(min_val, max_val)  # 输出: 1 5

5. 作用域

5.1 局部变量

在函数内部定义的变量称为局部变量，只能在该函数内部访问。

示例

def my_function():
    x = 10  # 局部变量
    print(x)

my_function()  # 输出: 10
# print(x)  # 会引发错误: NameError: name 'x' is not defined

5.2 全局变量

在函数外部定义的变量称为全局变量，可以在函数内部访问。

示例

y = 20  # 全局变量

def my_function():
    print(y)

my_function()  # 输出: 20

5.3 使用 `global` 关键字

如果需要在函数内部修改全局变量，可以使用 global 关键字。

示例

z = 30

def my_function():
    global z
    z = 40  # 修改全局变量

my_function()
print(z)  # 输出: 40

5.4 局部与全局变量的优先级

如果在函数内部定义了与全局变量同名的局部变量，函数内部将优先使用局部变量。

示例

a = 5

def my_function():
    a = 10  # 局部变量
    print(a)

my_function()  # 输出: 10
print(a)      # 输出: 5

6. 文档字符串 (Docstring)

可以为函数添加文档字符串，描述函数的功能、参数和返回值。文档字符串使用三重引号 """。

示例

def add(a, b):
    """
    返回两个数的和。

    参数:
    a -- 第一个数
    b -- 第二个数

    返回:
    两个数的和
    """
    return a + b

print(add.__doc__)  # 输出函数的文档字符串

7. 高阶函数

高阶函数是指接受函数作为参数或返回函数的函数。

示例

def apply_function(func, value):
    """应用给定的函数到值上"""
    return func(value)

def square(x):
    """返回平方"""
    return x * x

result = apply_function(square, 5)  # result = 25

8. 匿名函数 (Lambda 函数)

使用 lambda 关键字可以定义匿名函数，通常用于简单的操作。

示例

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

使用场景

匿名函数通常用于需要短小函数的地方，例如在 map(), filter(), 和 sorted() 等函数中。

示例

numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
squared = list(map(lambda x: x ** 2, numbers))  # 使用 lambda 函数平方每个元素
print(squared)  # 输出: [1, 4, 9, 16, 25]

9. 函数的嵌套

函数可以在另一个函数内部定义，这称为嵌套函数。嵌套函数可以访问外部函数的变量。

示例

def outer_function(msg):
    """外部函数"""
    def inner_function():
        """内部函数"""
        print(msg)
    inner_function()

outer_function("Hello from the inner function!")  # 输出: Hello from the inner function!

10. 函数的装饰器

装饰器是一个函数，用于在不修改函数代码的情况下扩展函数的功能。装饰器通常用于日志记录、权限检查等。

示例

def decorator_function(original_function):
    def wrapper_function():
        print("Wrapper executed before {}".format(original_function.__name__))
        return original_function()
    return wrapper_function

@decorator_function
def display():
    """显示信息"""
    print("Display function executed.")

display()
# 输出:
# Wrapper executed before display
# Display function executed.