【100天精通python】Day10：函数的创建和调用，参数传递，返回值，变量作用域以及匿名函数

目录

1. 函数的创建和调用 

1.1 函数的创建

1.2  调用函数 

2 参数传递

2.1 传递方式

2.2 形参和实参

2.3 位置参数

2.4 关键字参数

2.5 可变参数

2.6 为参数设置默认值

3 返回值

4 变量的作用域

4.1 局部变量

4.2 嵌套变量

4.3 全局变量

5 匿名函数（Lambda函数）

         Python函数是一组可重复使用的代码块，用于执行特定的任务。函数能够接收输入参数并返回一个结果。

1. 函数的创建和调用 

1.1 函数的创建

        在Python中，创建函数的语法使用def关键字，后面跟着函数的名称、参数列表和冒号（:）。函数的代码块必须使用缩进来表示，通常是四个空格。函数可以有一个文档字符串（docstring）来描述函数的用途和功能。

以下是创建函数的语法示例：

def function_name(parameter1, parameter2, ...):
    """文档字符串（可选）"""
    # 函数代码块
    # ...
    # 可以使用 return 语句返回结果（可选）
    # return result

• function_name是函数的名称，遵循Python的命名规则，通常是小写字母，用下划线分隔单词。
• parameter1, parameter2, ...是函数的参数列表，用于接收输入数据。参数可以有多个，用逗号分隔。参数可以是必需的参数、默认参数、可变参数和关键字参数，具体可以根据需要选择。
• 文档字符串是可选的，用于描述函数的用途和功能。它位于函数定义的第一行，可以通过help()函数来查看。
• 函数代码块是函数的主体，包含函数的执行逻辑。代码块必须缩进，并且在函数内部使用相同的缩进级别。

函数可以使用return语句来返回结果，也可以没有返回值。当函数执行到return语句时，它将停止执行并返回结果给调用者。如果函数没有显式的return语句，它将默认返回None。

以下是一个简单的函数示例：

def add(a, b):
    """这个函数用于将两个数字相加并返回结果"""
    return a + b

# 调用函数并打印结果
result = add(5, 3)
print(result)  # 输出：8

1.2  调用函数 

        调用函数是指在代码中使用函数来执行特定的操作。调用函数的语法是在函数名称后面加上括号，并将参数传递给函数（如果函数定义了参数）。

以下是调用函数的基本语法：

result = function_name(argument1, argument2, ...)

• function_name是要调用的函数的名称。
• argument1, argument2, ...是要传递给函数的参数值。

在调用函数时，传递的参数值必须与函数定义中的参数顺序一致。如果函数有多个参数，可以按照顺序依次传递参数值。如果函数有默认参数，可以选择不传递这些参数，函数将使用默认值。

以下是一个简单的函数调用示例：

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

result = add_numbers(10, 20)
print(result)  # 输出结果为 30

在这个例子中，我们定义了一个名为add_numbers的函数，它接收两个参数a和b，并将它们相加后返回结果。然后我们调用这个函数并传递参数值10和20，得到结果30并打印出来。 

2 参数传递

2.1 传递方式

      在Python中，参数传递可以通过值传递和引用传递两种方式实现。这取决于传递的是不可变对象还是可变对象。

值传递（Pass by Value）：

        当传递的是不可变对象（如整数、字符串、元组等），Python采用值传递方式。在值传递中，函数接收到的是实参的副本，对形参的修改不会影响到实参。

def modify_number(x):
    x = x + 1

number = 5
modify_number(number)
print(number)  # 输出 5，函数中对形参 x 的修改不影响原始变量 number

引用传递（Pass by Reference）：

         当传递的是可变对象（如列表、字典等），Python采用引用传递方式。在引用传递中，函数接收到的是实参对象的引用，对形参的修改会影响到实参。

def modify_list(my_list):
    my_list.append(4)

my_list = [1, 2, 3]
modify_list(my_list)
print(my_list)  # 输出 [1, 2, 3, 4]，函数中对形参 my_list 的修改影响原始列表对象

        需要注意的是，在引用传递中，如果在函数内部直接对形参进行赋值，则会断开与原始对象的引用，从而不会影响原始对象。

def modify_list(my_list):
    my_list = [7, 8, 9]  # 在函数内部对形参进行赋值，断开与原始对象的引用
    print(my_list)

my_list = [1, 2, 3]
modify_list(my_list)
print(my_list)  # 输出 [1, 2, 3]，函数内部的赋值不影响原始列表对象

总结：Python中的参数传递方式取决于传递的对象是否可变。对于不可变对象，采用值传递方式；对于可变对象，采用引用传递方式。

2.2 形参和实参

形参（Formal Parameters）：

        形参是函数定义时在函数名后面括号中定义的参数名称。形参在函数体内充当局部变量的角色，它们是函数用来接收外部传递的值的占位符。

在下面的例子中，x和y就是形参：

def add_numbers(x, y):
    sum = x + y
    return sum

 实参（Actual Parameters）：

        实参是函数调用时传递给函数的具体值。它们是真正的数据或对象，用来填充函数定义中的形参。在下面的例子中，3和5就是实参：

result = add_numbers(3, 5)

 当我们调用函数时，将实参传递给函数，这些实参的值会被复制到对应的形参中，然后在函数体内使用。在函数调用结束后，函数的局部变量（即形参）的作用域也结束，它们的值不会影响函数外部的变量。

需要注意的是，在函数调用时，实参的个数和类型必须与函数定义中形参的个数和类型匹配，否则会导致错误。

2.3 位置参数

        位置参数（Positional Arguments）： 位置参数是最常见的函数参数传递方式，它们按照函数定义时的顺序依次接收传递的实参。当调用函数时，实参的位置与形参的位置要一一对应。 

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

result = add_numbers(3, 5)
print(result)  # 输出 8

2.4 关键字参数

        关键字参数（Keyword Arguments）： 关键字参数是指在函数调用时，通过指定参数名来传递参数，从而不必按照位置依次传递。关键字参数可以让函数调用更加清晰和易读。 

def print_info(name, age):
    print("Name:", name)
    print("Age:", age)

print_info(name="Alice", age=30)

2.5 可变参数

        可变参数是一种特殊的参数类型，可以接收不定数量的参数。在Python中，有两种类型的可变参数：

• *args：用于接收任意数量的位置参数，表示一个元组(tuple)。
• **kwargs：用于接收任意数量的关键字参数，表示一个字典(dict)。

def add_all_numbers(*args):
    total = 0
    for num in args:
        total += num
    return total

result = add_all_numbers(1, 2, 3, 4, 5)
print(result)  # 输出 15

def print_person_info(**kwargs):
    for key, value in kwargs.items():
        print(f"{key}: {value}")

print_person_info(name="Alice", age=30, city="New York")

 注意：在函数定义时，位置参数、可变参数和关键字参数的顺序应该是：位置参数 -> *args -> **kwargs。例如：

def my_function(a, b, *args, **kwargs):
    # 函数体

以上的参数定义是合法的，而且是推荐的顺序。

2.6 为参数设置默认值

        在Python中，你可以为函数的参数设置默认值，这样在调用函数时，如果没有传递该参数的值，就会使用默认值。

        设置默认值的语法是在函数定义时使用等号（=）来为参数指定默认值。

def greet(name, greeting="Hello"):
    print(f"{greeting}, {name}!")

# 调用函数时未指定greeting参数，将使用默认值
greet("Alice")  # 输出：Hello, Alice!

# 也可以在调用函数时指定greeting参数的值
greet("Bob", "Hi")  # 输出：Hi, Bob!

 注意事项：

1. 默认值参数要放在位置参数之后，不然会报错。
2. 默认值只在函数定义时绑定一次，即每次调用函数时，如果不传递对应的参数，则会使用之前绑定的默认值。

如果希望默认值参数在每次函数调用时都是新的对象，可以使用None作为默认值，并在函数体内根据需要处理。

def add_to_list(value, my_list=None):
    if my_list is None:
        my_list = []
    my_list.append(value)
    return my_list

# 第一次调用函数
result1 = add_to_list(1)
print(result1)  # 输出：[1]

# 第二次调用函数，不会影响之前的结果
result2 = add_to_list(2)
print(result2)  # 输出：[2]

3 返回值

        在Python中，函数可以通过return语句返回一个值给调用者。返回值是函数执行完毕后将要传递给调用者的数据。返回值可以是任意数据类型，包括整数、浮点数、字符串、列表、字典等。

        函数可以没有返回值，此时函数执行完毕后默认返回None。如果函数中没有return语句，或者return后面没有表达式，则函数返回None。

下面是一个示例函数，它接收两个参数并返回它们的和：

def add_numbers(a, b):
    sum = a + b
    return sum

result = add_numbers(3, 5)
print(result)  # 输出结果为 8，函数返回了参数3和5的和

4 变量的作用域

        在Python中，变量的作用域是指变量在程序中可以被访问的范围。Python中有三种类型的作用域：

4.1 局部变量

        变量在函数内部定义的时候，其作用域为函数的局部作用域，只能在函数内部被访问。

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

my_function()  # 输出：10
print(x)  # 报错，x在函数外部不可访问

4.2 嵌套变量

        嵌套作用域是指在一个函数内部，有另一个函数定义的情况。内部函数可以访问外部函数中定义的变量。

def outer_function():
    y = 20  # 嵌套作用域变量
    def inner_function():
        print(y)
    inner_function()

outer_function()  # 输出：20

4.3 全局变量

        变量在函数外部定义的时候，其作用域为全局作用域，可以在整个程序中被访问。

global_variable = 30  # 全局变量

def my_function():
    print(global_variable)  # 可以在函数内部访问全局变量

my_function()  # 输出：30
print(global_variable)  # 输出：30

 其他：

 在函数内部，可以使用global关键字来声明一个变量为全局变量，这样在函数内部对该变量的修改也会影响到全局作用域。如下：

x = 50  # 全局变量

def update_global():
    global x
    x = x + 1

update_global()
print(x)  # 输出：51

 注意：在函数内部，如果使用=来为变量赋值，会默认将变量视为局部变量，如果想要修改全局变量，必须使用global关键字来声明。否则，函数内部会创建一个新的局部变量，而不会影响到全局变量。

5 匿名函数（Lambda函数）

        在Python中，匿名函数也称为Lambda函数，是一种特殊类型的函数，它允许你创建简单的、一行的函数，通常用于定义简单的功能，而不需要为它们命名。

Lambda函数的语法如下：

lambda arguments: expression

其中，arguments是参数列表，可以是任意个数的参数，但只能有一个表达式。Lambda函数的执行结果就是这个表达式的结果。

下面是一个简单的Lambda函数示例：

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

 在这个例子中，我们定义了一个Lambda函数 add，它接受两个参数 x 和 y，并返回它们的和。

Lambda函数通常用于需要一个简单的函数，而不想定义一个完整的函数的情况。例如，在排序列表时，可以使用Lambda函数来指定排序的关键字：

fruits = ['apple', 'orange', 'banana', 'cherry']
fruits.sort(key=lambda x: len(x))
print(fruits)  # 输出：['apple', 'cherry', 'orange', 'banana']

在这个例子中，我们使用Lambda函数作为sort()方法的key参数，用来指定排序的关键字为字符串的长度。这样，fruits列表将按字符串长度从短到长进行排序。