Python 程序设计入门（023）—— Python 的自定义函数

Python 程序设计入门（023）—— Python 的自定义函数

在 Python 中，函数的应用非常广泛。比如：input()、print()、str()、range()、len() 等，这些称为 Python 的内置函数，可以直接使用。Python 支持自定义函数，即将一段有规律的、可重复使用的代码定义为函数，达到一次编写，多次使用的目的。

一、创建自定义函数

自定义函数使用关键字 def 实现，语法格式如下：

def function_name([parameterlist]):
    ["connments"]
    [function_body]

说明：

（1）function_name：函数名称。

（2）parameterlist：可选参数，用于指定向函数中传递的参数，如果有多个参数，各参数之间使用逗号分隔。如果不指定参数，则表示函数没有参数。

（3）connments：可选参数，表示为函数指定的注释。

（4）function_body：可选参数，用于指定函数体。

例如：定义以下函数，取出字符串中的数字字符

def get_digit(instr):
    num = ""
    for item in instr:
        if item.isdigit():
            num += item
    return num

二、自定义函数的调用

调用函数也就是执行函数，调用函数的语法格式如下：

function_name([parameterlist])

说明：

（1）function_name：表示要调用的函数名称。

（2）parameterlist：可选参数，用于指定各参数的值。

例如：

def get_digit(instr):
    num = ""
    for item in instr:
        if item.isdigit():
            num += item
    return num
print(get_digit("abc12张三88,2^..33")) # 调用函数

程序的运算结果为：
============================= RESTART: C:\Python\Python38\First.py =============================
1288233

三、函数参数的传递

在调用函数时，主调函数和被调用函数之间有数据传递关系。函数参数的作用是传递数据给函数使用，函数利用接收的数据进行具体的操作。

1、形参和实参

在使用函数时，函数名后面括号中的参数称为【形式参数】，简称【形参】。

在调用一个函数时，函数名后面括号中的参数称为【实际参数】，也就是函数的调用者提供给函数的参数，实际参数也称为【实参】。

根据实参的类型不同，可以分为将实参的值传递形参和将实参的引用传递给形参两种情况。其中：

（1）当实参为不可变对象时，进行的是值传递。

（2）当实参为可变对象时，进行的是引用传递。

值传递和引用传递的区别是：进行值传递后，形参的值改变，而实参的值不变。进行引用传递后，形参的值改变，实参的值也一同改变。

例如：

（1）值传递

代码如下：

def add(x,y):
    x = x * 2
    y = y ** 2
    return x + y
a = 2
b = 3
print(add(a,b))
print("a=", a)  # a的值不变
print("b=", b)  # b的值不变

程序的运算结果为：
============ RESTART: C:\Python\Python38\First.py ============
13
a= 2
b= 3

（2）引用传递

代码如下：

def list_add(mylist):
    for i in range(len(mylist)):
        mylist[i] = mylist[i] + 3 # 列表中的每个元素的值增加3
    print(mylist)
list1 = [12, 23, 4, 76, 100]
list_add(list1)
print(list1)  # 列表list1的元素发生变化

程序的运算结果为：
============ RESTART: C:\Python\Python38\First.py ============
[15, 26, 7, 79, 103]
[15, 26, 7, 79, 103]

2、位置参数

位置参数也称为必备参数，必须按照正确的顺序传递给函数。即：调用函数时指定的参数的数量和位置必须和定义时的相同。

在调用函数时，指定的实参数量必须与形参数量一致，否则将抛出 TypeError 异常，提示缺少必要的位置参数。

在调用函数时，指定的实参位置必须与形参位置一致，否则可能产生如下两种结果：

（1）抛出异常：如果指定的实参与形参的位置不一致，数据类型也不一致，将抛出异常。

（2）不抛出异常：得到的结果与预期不一致。如果指定的实参与形参的位置不一致，数据类型一致，则不会抛出异常，但是得到的结果与预期的不一致。

例如：

（1）实参与形参数量不一致

def pow1(x,y):
    return x ** y
a = 2
b = 10
print(pow1(a))  # 实参与形参个数不同

程序的运算结果为：
============ RESTART: C:\Python\Python38\First.py ============
Traceback (most recent call last):
  File "C:\Python\Python38\First.py", line 5, in <module>
    print(pow1(a))  # 实参与形参个数不同
TypeError: pow1() missing 1 required positional argument: 'y'

（2）实参与形参位置不一致

def pow1(x,y):
    return x ** y  # 返回x的y次幂
a = 2
b = 10
print(pow1(a,b))   # 2^10 = 1024
print(pow1(b,a))   # 10^2 = 100

程序的运算结果为：
============ RESTART: C:\Python\Python38\First.py ============
1024
100

四、函数的返回值

可以在函数体内使用 return 语句为函数指定返回值。函数的返回值可以是任意类型的，无论 return 语句出现在函数的什么位置，只要执行 return 语句就是结束函数的执行。return 语句的语法格式如下：

return [value]

说明：

（1）value：可选参数。用与指定函数要返回的值，可以返回一个值，也可以返回多个值。如果返回多个值，则返回值的类型为一个元组。

（2）当函数中没有 return 语句，或者省略了 return 语句的参数时，将返回 None（空值）。

例如：

（1）返回值为空

def circle_r(r):
    print("圆的周长：", 3.14 * r * 2)
    print("圆的面积：", 3.14 * r ** 2)
circle_r(5)

程序的运算结果为：
============ RESTART: C:\Python\Python38\First.py ============
圆的周长： 31.400000000000002
圆的面积： 78.5

（2）返回一个值

def f(n):
    fac = 1
    for i in range(1,n+1):
        fac *= i
    return fac
x = f(5)
print("返回值的类型：", type(x))
print("返回值：", x)

程序的运算结果为：
============ RESTART: C:\Python\Python38\First.py ============
返回值的类型： <class 'int'>
返回值： 120

（3）返回多个值

def circle_r(r):
    c = 3.14 * r * 2
    s = 3.14 * r ** 2
    return c,s
result = circle_r(5)
print("返回值的类型：", type(result))
print("返回值：", result)
print("圆的周长：", result[0])
print("圆的面积：", result[1])

程序的运算结果为：
============ RESTART: C:\Python\Python38\First.py ============
返回值的类型： <class 'tuple'>
返回值： (31.400000000000002, 78.5)
圆的周长： 31.400000000000002
圆的面积： 78.5

返回多个值的函数在调用时可以使用多个变量接收返回值，代码如下：

def circle_r(r):
    c = 3.14 * r * 2
    s = 3.14 * r ** 2
    return c,s
zc,mj = circle_r(5)
print("圆的周长：", zc)
print("圆的面积：", mj)

程序的运算结果为：
============ RESTART: C:\Python\Python38\First.py ============
圆的周长： 31.400000000000002
圆的面积： 78.5

五、在函数中使用局部变量

局部变量是指在函数内部定义并使用的变量，只在函数内部有效。

函数内部的变量只在函数运行时才会创建，在函数运行之前或之后，所有的局部变量都不存在。

局部变量只在函数内部有效，在函数外部无效。如果在函数内部和外部都定义了同名的变量，那么它们代表的是不同的变量值。

例如：

def add(x,y):
    count = x + y
    return count
count = 1
a = 1
b = 10
print("{} + {} = {}".format(a,b,add(a,b)))
print("count = ",count)

程序的运算结果为：
============ RESTART: C:\Python\Python38\First.py ============
1 + 10 = 11
count =  1

六、在函数中使用全局变量

有时需要在函数外设定变量的初始值，然后在函数内对其进行访问、修改，这就需要定义全局变量。

函数内外部都可以访问的变量叫全局变量。

（1）如果一个变量是在函数外部定义的，则该变量不仅在函数外可以访问，在函数内也可以访问。

注意：在函数体外定义的全局变量，只能访问，不能修改！

例如：

str1 = "Hello Python!"
def p():
    print(str1)  # str1 为全局变量
p()  # 调用函数

程序的运算结果为：
============ RESTART: C:\Python\Python38\First.py ============
Hello Python!

在函数中修改全局变量的值，会抛出异常：

num = 20
def p():
    num = num + 5  # 在函数中不能修改全局变量的值
    print(num)
p()  # 调用函数

程序的运算结果为：
============ RESTART: C:\Python\Python38\First.py ============
Traceback (most recent call last):
  File "C:\Python\Python38\First.py", line 5, in <module>
    p()  # 调用函数
  File "C:\Python\Python38\First.py", line 3, in p
    num = num + 5  # 在函数中不能修改全局变量的值
UnboundLocalError: local variable 'num' referenced before assignment

（2）如果在函数内使用 global 关键字定义变量为全局变量，那么在函数外也可以访问该变量，并且在函数内可以对变量进行修改。

例如：

num = 20
def p():
    global num     # 定义 num 为全局变量
    num = num + 5  # 在函数中修改全局变量的值
    print(num)
p()  # 调用函数
print(num)         # 全局变量num的值发生改变

程序的运算结果为：
============ RESTART: C:\Python\Python38\First.py ============
25
25