【Python】函数专题（知识总结、习题精练与编程实战）

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本文来自专栏：Python基础教程
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1 函数简介与快速入门

函数即 把具有独立功能的代码块组织成一个小模块。 可以在开发让我们在开发程序时 提高编写效率以及提高代码的复用率。

这么说可能体会不到函数的好处，我们来实际体会一下，下面的代码块是用于打印乘法口诀表的，当程序运行时，就会打印一次乘法口诀表：

for i in range(1, 10):
    for j in range(1, i+1):
        print(j, " * ", i, " = ", i*j, end="\t")
    print()

如果需要将乘法口诀表打印100次呢？ 难道需要将上面的代码块写 100次吗？答案是否定的，当我们学习了函数过后，只需要像下面那样定义一个函数，将打印乘法口诀表功能的代码块封装到函数里面：

def myprint():
    for i in range(1, 10):
        for j in range(1, i+1):
            print(j, " * ", i, " = ", i*j, end="\t")
        print()

当需要打印乘法口诀表时，只需要调用定义过的 myprint() 函数即可，下面的代码就将乘法口诀表打印了6次！！！

myprint()
myprint()
myprint()
myprint()
myprint()
myprint()

怎么样？是不是非常简洁！下面我们开始系统学习函数相关的知识~

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2 函数使用

2.1 函数的定义与说明

函数声明的基本格式如下:

def 函数名(参数列表):

	封装的代码
	返回值
	...

说明：

• def是英文define的缩写；
• 函数名应该能表达函数封装代码的功能， 增加程序的可读性，也方便将来的使用；
• 参数列表和返回值根据程序需要选择性添加；
• 函数名称需要符合标识符的命名规则。

标识符的命名规则：(回顾)

• 可以由字母、下划线和数字组成；
• 不能以数字开头，且不能与关键字重名。

2.2 函数的文档注释

在实际开发中，如果希望给函数添加注释，则应该在 定义函数 下方，使用 连续的三对引号 添加文档注释：

1. 在引号中间添加对函数的说明性文字；

2. 在函数调用的位置，使用快捷键 CTRL + Q 可以查看函数的说明信息；
   

3. 在函数定义的上方，应该与其他的代码及注释保留两个空行。

2.3 函数的参数

函数的 参数在函数名后的小括号内部填写， 多个参数见以 ，分隔。
简单演示一下求两数之和的函数，在该函数中有两个参数，调用该函数则会打印两数和的结果，每次调用传入的参数不同，打印的结果不同，使函数更加灵活：

def sum(num1, num2):
    result = num1 + num2
    print("%d + %d = %d" % (num1, num2, result))


sum(1, 3)
sum(99, 1)

辨析实参与形参

• 形参： 定义函数时，小括号内的参数，是用来接收参数的，在函数内部作为变量使用，例如上面 sum 函数中的 num1与num2；
• 实参： 调用函数时，小括号中的参数，是用来传递数据到函数内部使用的，例如在上述 sum 函数中的 1和3，99和1。

2.4 函数的返回值

在程序开发中，如果希望 函数在执行结束后返回一个结果，以便调用者进行后续处理， 则需要给函数一个返回值。

• 在函数中使用 return 关键字返回结果；
• 调用函数的一方，可以使用变量来接收函数的返回值；
• return 表示返回，当该语句执行，则后续代码不会执行。

我们对之前的求和函数设计一个返回值，使 sum 返回两数的和，在外部调用时筛选出和大于5的情况

def sum(num1, num2):
    return num1 + num2


for i in range(1, 6):
    for j in range(i, 6):
        result = sum(i, j)
        if result > 5:
            print(i, " + ", j, " = ", result)

2.5 函数的嵌套调用

即在一个函数里面调用了另外的函数，我们来看下面这段代码：

def method01():
    print("method01")
    method02()
    print("method01")


def method02():
    print("---method02---")


method01()

说明：

• 当调用 method01 时，先执行 method01 方法体内的语句，当执行到调用 method02() 这条语句时，则先执行完 method02() 内的所有语句再执行 method01() 方法的剩余语句。

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3 函数专项训练

3.1 斐波那契数列

斐波那契数列（Fibonacci sequence），又称黄金分割数列，因数学家莱昂纳多·斐波那契（Leonardo Fibonacci）以兔子繁殖为例子而引入，故又称为“兔子数列”，指的是这样一个数列：1、1、2、3、5、8、13、21、34、……在数学上，斐波那契数列以如下被以递推的方法定义：F(0)=0，F(1)=1, F(n)=F(n - 1)+F(n - 2)（n ≥ 2，n ∈ N*）

问题： 请你编写一函数 Fabonacci(n)，其中参数 n 代表第 n 次的迭代，来实现求斐波那契第 n 项值的功能。

1️⃣ 方式一：使用递归
Tips：如果同学不熟悉递归，可以参考下博主的这篇文章：
❤️深入浅出悟透递归❤️

# 返回斐波那契数列的第 n 项
def fabonacci(n):
    if n == 1 or n == 2:
        return 1
    else:
        return fabonacci(n-1) + fabonacci(n-2)

2️⃣ 方式二：使用循环

# 返回斐波那契数列的第 n 项
def fabonacci(n):
    if n == 1 or n == 2:
        return 1
    else:
        num1 = 1  # 第一项
        num2 = 1  # 第二项
        result = 0  # 记录结果
        while n > 2:
            result = num1 + num2
            num1 = num2
            num2 = result
            n = n - 1
        return result

测试代码如下，用于打印斐波那契数列的前10项：

# 尝试打印斐波那契前10项
for i in range(1, 11):
    print(fabonacci(i), end=" ")

3.2 素数判断

质数（素数）是指在大于1的自然数中，除了1和它本身以外不再有其他因数的自然数。

问题： 编写一函数 Prime(n)，对于已知正整数 n，判断该数是否为素数，如果是素数，返回 True,否则返回 False。

分析： 只需要循环判断一个数是否能被除了1和本身外的其他数整除

参考代码：

# 判断是否为素数，如果是则返回True
def prime(n):
    if n < 2:
        return False
    i = 2
    while i <= n**0.5:
        if n % i == 0:
            return False
        i = i + 1
    return True

3.3 孪生素数

问题： 利用上题中判断素数的函数，编写程序找出 1~100 之间的所有孪生素数（若两个素数之差为 2，则 这两个素数就是一对孪生素数） 。例如： 3 和 5、5 和 7、11和 13 等都是孪生素数。

参考代码：

# 判断是否为素数，如果是则返回True
def prime(n):
    if n < 2:
        return False
    i = 2
    while i <= n**0.5:
        if n % i == 0:
            return False
        i = i + 1
    return True


# 测试打印1-100的孪生素数
# 使用枚举的方式
for i in range(1, 101):
    if prime(i) and prime(i + 2):
        print(str(i) + "与" + str(i+2), end=" ")

运行结果：

3.4 温度转化

问题： 编写一函数，将摄氏温度与华氏温度互转。（公式： C*1.8+32=F）

分析： 本题涉及到互相转化问题，即一个函数实现两种功能，考虑设置两个参数，一个用于判断是摄氏度转华氏度还是华氏度转摄氏度，一个用于传入温度值

参考代码：

# 华氏度与摄氏度转化 C*1.8+32=F
def calculate(typeNum, inputnum):
    # typeNum 为 1 则为摄氏度转华氏度
    if typeNum == 1:
        result = inputnum * 1.8 + 32
        print(inputnum, "℃ = ", result, "F")

    # typeNum 为 1 则为摄氏度转华氏度
    elif typeNum == 2:
        result = (inputnum - 32) / 1.8
        print(inputnum, "F = ", result, "℃")
    else:
        print("输入有误")

# 测试
typenum = int(input("请选择输入的类型，摄氏度/华氏度(1/2): "))
inputnum = float(input("请输入温度值: "))
calculate(typenum, inputnum)

运行结果：

3.5 豆堆问题

问题： 堆里有 16 颗豆子，有两个玩家（假设一个玩家是电脑）每个玩家都可以从堆中的 16 颗豆子中取出 1 颗， 2 颗或者 3 颗豆子。每个玩家在每回合中必须从堆中取出一定数目的豆子。玩家轮流取出豆子，取到最后 一颗豆子的玩家是输家。 请你编写程序，模拟豆堆游戏。

思路： 写一个人取豆子的函数 ; 帮电脑设计一个算法，实现取豆子的函数 ; 在主程序中进行输流调用，谁最后拿到 1 粒豆子谁就输。

参考代码：

import random


# 玩家
def people(n):
    print("-------------------------------------------")
    while True:
        pick_people = int(input("你打算取的豆子数: "))
        if 1 <= pick_people <= 3:
            break
        else:
            print("每次取出的豆子数应为1——3，请重新输入！")
            continue
    print("豆子剩余数量：", n - pick_people)
    return n - pick_people


# 电脑
def computer(n):
    pick_computer = random.randint(1, 3)
    print("电脑玩家取出豆子数:", pick_computer)
    print("豆子剩余数量：", n - pick_computer)
    return n - pick_computer


def play():
    total = 16
    print("豆子的总数为：", total)
    while True:
        total = people(total)
        if total <= 0:
            print("很抱歉，你输了")
            break
        total = computer(total)
        if total <= 0:
            print("恭喜你，你赢了")
            break


# 开始游戏
play()

运行结果：

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写在最后

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