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Python函数完全指南：从零基础到灵活运用

ds 2025/5/5 10:53:34

Python函数是组织代码、实现代码复用的基本单元，也是Python编程中最重要的概念之一。本文将全面介绍Python函数的知识体系，帮助初学者系统掌握函数的使用方法。

一、函数基础概念

1. 什么是函数？

函数是一段可重复使用的代码块，用于执行特定任务。Python中的函数具有以下特点：

使用def关键字定义
可以接收输入参数
可以返回处理结果
提高代码复用性和可读性

2. 为什么需要函数？

避免重复代码：相同功能只需编写一次
模块化编程：将复杂问题分解为小函数
提高可读性：通过函数名表达代码意图
便于维护：修改只需调整函数内部

二、函数定义与调用

1. 基本语法

def 函数名(参数1, 参数2, ...):"""文档字符串（可选）"""函数体return 返回值

2. 简单示例

# 定义函数
def greet(name):"""向指定名字的人问好"""return f"Hello, {name}!"# 调用函数
message = greet("Alice")
print(message)  # 输出: Hello, Alice!

三、函数参数详解

1. 位置参数

最常见的参数类型，按位置顺序传递：

def power(base, exponent):return base ** exponentprint(power(2, 3))  # 8，2是base，3是exponent

2. 默认参数

定义函数时可为某些参数指定默认值，如果不传参则使用默认值。默认值参数必须位于无默认值参数的后面。调用时可省略指定默认值：

def power(base, exponent=2):return base ** exponentprint(power(3))     # 9，使用默认exponent=2
print(power(3, 3))  # 27

注意：默认参数必须放在非默认参数后面

3. 关键词参数

通过参数名指定值，不受位置限制：

def person_info(name, age, city):print(f"{name}, {age}岁, 来自{city}")person_info(age=25, city="北京", name="张三")

4. 可变参数

4.1 *args 接收任意数量的位置参数,将多余的位置参数收集成一个元组。

def sum_numbers(*args):return sum(args)print(sum_numbers(1, 2, 3))  # 6
print(sum_numbers(1, 2, 3, 4, 5))  # 15

4.2 **kwargs 接收任意数量的关键字参数,将多余的关键词参数收集成一个字典。

def print_info(**kwargs):for key, value in kwargs.items():print(f"{key}: {value}")print_info(name="Alice", age=25, city="New York")# 输出:
# name: Alice
# age: 25
# city: New York

5. 参数组合使用

各种参数类型可以组合使用，顺序必须为：

位置参数
*args
默认参数
**kwargs

def complex_func(a, b, *args, c=10, **kwargs):print(f"a={a}, b={b}, args={args}, c={c}, kwargs={kwargs}")complex_func(1, 2, 3, 4, c=5, x=6, y=7)
# 输出: a=1, b=2, args=(3, 4), c=5, kwargs={'x': 6, 'y': 7}

四、返回值与作用域

1. return语句

用于返回函数结果
可以返回多个值（实际上是返回元组）
遇到return立即结束函数执行

def min_max(numbers):return min(numbers), max(numbers)result = min_max([1, 2, 3, 4, 5])
print(result)  # (1, 5)

2. 变量作用域

局部变量：函数内部定义的变量，只在函数内有效
全局变量：函数外部定义的变量，整个程序有效

x = 10  # 全局变量def func():y = 5  # 局部变量global xx = 20  # 修改全局变量func()
print(x)  # 20
print(y)  # 报错，y未定义

五、特殊类型函数

1. 匿名函数(lambda)

用于创建小型匿名函数：

square = lambda x: x ** 2
print(square(5))  # 25# 常用于排序等场景
students = [{"name": "Alice", "age": 20}, {"name": "Bob", "age": 18}]
students.sort(key=lambda s: s["age"])

2. 递归函数

函数调用自身：

def factorial(n):return 1 if n == 1 else n * factorial(n-1)print(factorial(5))  # 120=5*4*3*2*1

3. 生成器函数

使用yield返回一个生成器：

def count_down(n):while n > 0:yield nn -= 1for i in count_down(5):print(i)  # 5,4,3,2,1

六、函数高级特性

1. 函数作为参数

Python中函数是一等公民，可以作为参数传递：

def apply(func, x, y):return func(x, y)def add(a, b):return a + bprint(apply(add, 2, 3))  # 5

2. 闭包

函数内部定义函数，并返回内部函数：

def make_multiplier(factor):def multiplier(x):return x * factorreturn multiplierdouble = make_multiplier(2)
print(double(5))  # 10

3. 装饰器

修改或增强函数功能：

def log_time(func):def wrapper(*args, **kwargs):import timestart = time.time()result = func(*args, **kwargs)print(f"执行时间: {time.time()-start:.4f}秒")return resultreturn wrapper@log_time
def slow_func():import timetime.sleep(1)slow_func()  # 输出执行时间

七、函数最佳实践

命名规范
- 使用小写字母和下划线
- 动词开头表示动作（如get_data()）
- 名词开头表示查询（如user_info()）
函数长度
- 建议不超过20行
- 功能单一（一个函数只做一件事）
文档字符串
- 使用三重引号编写文档
- 说明函数功能、参数和返回值

def calculate_area(radius):"""计算圆的面积参数:radius (float): 圆的半径返回:float: 圆的面积"""return 3.14159 * radius ** 2

参数设计
- 避免过多参数（建议不超过5个）
- 复杂参数考虑使用字典或对象

八、实战案例：学生成绩管理系统

# 学生数据存储
students = []# 添加学生信息
def add_student(name, chinese, math, english):"""添加学生成绩"""student = {"name": name,"scores": {"chinese": chinese,"math": math,"english": english},"total": chinese + math + english,"average": round((chinese + math + english) / 3, 2)}students.append(student)print(f"成功添加学生: {name}")# 查询学生信息
def find_student(name):"""按姓名查找学生"""for student in students:if student["name"] == name:print(f"姓名: {name}")print(f"语文: {student['scores']['chinese']}")print(f"数学: {student['scores']['math']}")print(f"英语: {student['scores']['english']}")print(f"总分: {student['total']}")print(f"平均分: {student['average']}")returnprint(f"未找到学生: {name}")# 统计功能
def show_statistics():"""显示统计信息"""if not students:print("暂无学生数据")returnchinese_scores = [s["scores"]["chinese"] for s in students]math_scores = [s["scores"]["math"] for s in students]english_scores = [s["scores"]["english"] for s in students]print("\n=== 成绩统计 ===")print(f"学生总数: {len(students)}")print(f"语文平均分: {sum(chinese_scores)/len(chinese_scores):.2f}")print(f"数学平均分: {sum(math_scores)/len(math_scores):.2f}")print(f"英语平均分: {sum(english_scores)/len(english_scores):.2f}")print("===============")# 使用示例
add_student("张三", 85, 90, 78)
add_student("李四", 92, 88, 95)
find_student("张三")
show_statistics()