STLG_05_04_Python - 函数

        Python函数是一种可重用的代码块，用于执行特定任务。它通过def关键字定义，可以接受参数作为输入，并通过return语句返回值。函数能够提高代码的模块化和可读性，方便维护和调试。无论是内置函数还是自定义函数，它们都是Python编程中实现功能和逻辑的重要工具。

1. 函数的定义和调用

1.1 函数的定义

在Python中，函数是一段可重复使用的代码块，用于执行特定的任务。函数可以帮助我们将代码模块化，提高代码的可读性和可维护性。

函数的定义使用def关键字，基本语法如下：

def 函数名(参数列表):
    函数体
    return 返回值

• 函数名：函数名是函数的标识符，命名时应遵循Python的命名规范（如使用小写字母和下划线）。
• 参数列表：参数列表是函数的输入，用于接收调用函数时传递的值。参数可以是零个或多个。
• 函数体：函数体是函数的核心部分，包含实现特定功能的代码。
• return语句：return语句用于返回函数的执行结果。如果函数不需要返回值，可以省略return语句。

例如，定义一个简单的函数say_hello，用于输出"Hello, World!"：

def say_hello():
    print("Hello, World!")

在这个例子中，say_hello函数没有参数，函数体中只有一行代码，用于输出"Hello, World!"。

1.2 函数的调用

定义好函数后，可以通过函数名来调用函数。调用时不需要再使用def关键字。调用函数的语法如下：

函数名(参数列表)

例如，调用上面定义的say_hello函数：

say_hello()

输出结果为：

Hello, World!

调用函数时，Python会执行函数体中的代码，并返回结果（如果有）。

2. 参数传递

在Python中，函数可以接受参数，参数是函数与外部交互的方式之一。参数可以是位置参数、关键字参数或两者结合。

2.1 位置参数

位置参数是函数定义中最常见的参数形式。调用函数时，传递的参数按照位置顺序依次赋值给函数定义中的参数。

例如，定义一个函数greet，接受两个位置参数name和message：

def greet(name, message):
    print(f"{message}, {name}!")

调用函数时，必须按照定义时的顺序传递参数：

greet("Alice", "Hello")

输出结果为：

Hello, Alice!

在这个例子中，"Alice"被赋值给name，"Hello"被赋值给message。

2.2 关键字参数

关键字参数允许在调用函数时，通过参数名来传递值，这样就不必严格按照位置顺序传递参数。

例如，调用greet函数时，可以使用关键字参数：

greet(message="Hi", name="Bob")

输出结果为：

Hi, Bob!

在这个例子中，参数message和name通过关键字的方式传递，顺序可以任意。

2.3 混合使用位置参数和关键字参数

在调用函数时，可以同时使用位置参数和关键字参数，但位置参数必须放在关键字参数之前。

例如：

greet("Charlie", message="Hola")

输出结果为：

Hola, Charlie!

在这个例子中，"Charlie"是位置参数，message="Hola"是关键字参数。

3. 默认参数

默认参数是指在函数定义时为参数指定默认值。如果在调用函数时没有传递该参数，则使用默认值。

例如，定义一个函数greet_default，为message参数指定默认值"Hello"：

def greet_default(name, message="Hello"):
    print(f"{message}, {name}!")

调用函数时，如果不传递message参数，则使用默认值"Hello"：

greet_default("David")

输出结果为：

Hello, David!

如果传递了message参数，则使用传递的值：

greet_default("Eve", "Hi")

输出结果为：

Hi, Eve!

3.1 注意事项

• 默认参数必须放在非默认参数的后面。例如，不能将message参数放在name参数之前。
• 默认参数的值在函数定义时就已经确定，而不是在函数调用时。如果默认参数是一个可变对象（如列表或字典），可能会导致意外行为。

4. 可变参数

有时我们希望函数能够接受任意数量的参数，这时可以使用可变参数。Python提供了两种可变参数：可变位置参数和可变关键字参数。

4.1 可变位置参数（*args）

可变位置参数允许函数接受任意数量的位置参数，这些参数会被打包成一个元组。在函数定义时，使用*args来表示可变位置参数。

例如，定义一个函数sum_numbers，用于计算任意数量数字的和：

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

调用函数时，可以传递任意数量的参数：

result = sum_numbers(1, 2, 3, 4)
print(result)  # 输出: 10

在这个例子中，1, 2, 3, 4被传递给*args，函数内部将它们作为元组处理。

4.2 可变关键字参数（**kwargs）

可变关键字参数允许函数接受任意数量的关键字参数，这些参数会被打包成一个字典。在函数定义时，使用**kwargs来表示可变关键字参数。

例如，定义一个函数print_info，用于打印任意数量的键值对：

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

调用函数时，可以传递任意数量的关键字参数：

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

输出结果为：

name: Alice
age: 30
city: New York

在这个例子中，name="Alice", age=30, city="New York"被传递给**kwargs，函数内部将它们作为字典处理。

4.3 混合使用可变参数

在函数定义时，可以同时使用*args和**kwargs。

例如，定义一个函数print_all_info，既可以接受任意数量的位置参数，也可以接受任意数量的关键字参数：

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

调用函数时，可以同时传递位置参数和关键字参数：

print_all_info(1, 2, 3, name="Bob", age=25)

输出结果为：

1
2
3
name: Bob
age: 25

在这个例子中，1, 2, 3被传递给*args，name="Bob", age=25被传递给**kwargs。

5. 返回值

函数可以使用return语句返回一个值。如果没有显式地使用return语句，函数默认返回None。

例如，定义一个函数add，用于计算两个数的和：

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

调用函数时，可以获取返回值：

result = add(3, 5)
print(result)  # 输出: 8

在这个例子中，add函数返回a + b的结果，即8。

5.1 返回多个值

Python的return语句可以返回多个值，这些值会被打包成一个元组返回。

例如，定义一个函数get_info，返回姓名、年龄和城市：

def get_info():
    return "Alice", 30, "New York"

调用函数时，可以解包返回的元组：

name, age, city = get_info()
print(name, age, city)  # 输出: Alice 30 New York

在这个例子中，get_info函数返回一个包含三个值的元组，调用时将它们分别赋值给name、age和city。

6. 匿名函数（Lambda函数）

匿名函数是一种不需要使用def关键字定义的简单函数，通常用于需要一个简单函数的场景。匿名函数使用lambda关键字来定义。

例如，定义一个匿名函数add，用于计算两个数的和：

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

在这个例子中，lambda x, y: x + y定义了一个匿名函数，add(3, 5)调用该函数并返回结果8。

6.1 使用场景

匿名函数通常用于需要传递函数作为参数的场景，例如map、filter等函数的参数。

例如，使用map函数将列表中的每个元素平方：

numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
squared = list(map(lambda x: x**2, numbers))
print(squared)  # 输出: [1, 4, 9, 16, 25]

在这个例子中，lambda x: x**2定义了一个匿名函数，map函数将该函数应用于numbers列表中的每个元素，返回一个包含平方值的列表。