Python 函數基本介紹（詳細版）?

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前言

函數是 Python 編程的核心構建塊，它將特定功能的代碼封裝成獨立單元，不僅能減少重復代碼，還能讓程序結構更清晰、易于維護。深入理解函數的各項特性，是編寫高質量 Python 代碼的基礎。?

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一、函數的創建?

函數創建的核心是用def關鍵字定義一個可復用的代碼塊，其完整結構包含函數名、參數列表、文檔字符串、函數體和返回值，每個部分都有明確的作用。?

1.1 函數名的命名規則?

函數名需遵循 Python 標識符命名規范：?

• 只能包含字母、數字和下劃線?
• 不能以數字開頭?
• 不能使用 Python 關鍵字（如def、if等）?
• 建議使用小寫字母，多個單詞用下劃線連接（蛇形命名法），如calculate_average

1.2 函數的創建?

創建函數使用def關鍵字，基本語法為：?

def 函數名(參數):函數體return 返回值

例如，創建一個計算兩數之和的函數：?

def add(a, b):?result = a + b?return result

這里的add是函數名，a和b是參數，函數體是計算兩數之和并將結果賦給result，最后通過return返回result。?

1.3 函數的調用?

調用函數只需使用 “函數名 (參數)” 的形式。以上面的add函數為例：?

sum_result = add(3, 5)?
print(sum_result)  # 輸出：8?

當調用add(3, 5)時，函數內部的a被賦值為 3，b被賦值為 5，經過計算后返回 8，然后將 8 賦給sum_result并打印出來。?

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二、函數的參數?

函數的參數是函數與外部交互的橋梁，根據傳遞和定義方式的不同，可分為多種類型。其中，形參和實參是參數的基本概念。?

2.1 形參和實參?

形參（形式參數）：在定義函數時，括號中列出的參數稱為形參，它們只是函數定義時用來接收外部傳入數據的 “占位符”，沒有具體的值。

例如在def add(a, b):中，a和b就是形參。?

實參（實際參數）：在調用函數時，括號中傳入的具體數據稱為實參，它們會被賦值給對應的形參。

例如在add(3, 5)中，3和5就是實參，分別賦值給形參a和b。?

形參和實參的關系是：實參是形參的具體值，在函數調用時，實參的值會傳遞給形參，供函數體使用。?

2.2 位置參數?

位置參數是最常見的參數類型，參數按照位置順序傳遞，實參與形參必須一一對應，數量也必須一致。如add(3,5)中，3 傳給a，5 傳給b。如果參數數量不匹配，會報錯，例如add(3)會提示缺少一個位置參數。?

2.3 關鍵字參數?

調用時指定參數名（形參名），可改變參數順序，使代碼更具可讀性。例如：?

sum_result = add(b=5, a=3)?
print(sum_result)  # 輸出：8?

這里明確指定b為 5，a為 3，雖然順序與函數定義時不同，但仍能正確計算結果。使用關鍵字參數時，關鍵字必須是函數定義時的形參名，否則會報錯。?

2.4 默認參數?

定義函數時給形參設置默認值，調用時可省略該參數，若不省略則使用傳遞的實參值。示例：?

def greet(name, greeting="Hello"):?print(f"{greeting}, {name}!")?
?
greet("Alice")  # 輸出：Hello, Alice!?
greet("Bob", "Hi")  # 輸出：Hi, Bob!?

在greet函數中，greeting是設置了默認值 “Hello” 的形參，當調用greet(“Alice”)時，沒有傳遞對應greeting的實參，就使用默認值；調用greet(“Bob”, “Hi”)時，傳遞了實參 “Hi”，則使用該值。需要注意的是，默認參數必須放在位置參數之后，否則會報錯，例如def greet(greeting=“Hello”, name):是錯誤的。?

2.5 不定長參數?

當不確定需要傳遞多少個實參時，可以使用不定長參數，它們能接收任意數量的實參。?
*args：接收任意數量的位置實參，以元組形式存儲，args是約定俗成的名稱，也可以使用其他名稱，但建議使用args。?

def sum_numbers(*args):?total = 0?for num in args:?total += num?return total?
?
print(sum_numbers(1, 2, 3))  # 輸出：6?
print(sum_numbers(4, 5, 6, 7))  # 輸出：22?
?

在sum_numbers函數中，*args接收了傳遞的所有位置實參，然后通過循環將它們相加。?
**kwargs：接收任意數量的關鍵字實參，以字典形式存儲，其中鍵是參數名（形參名），值是參數值（實參值），kwargs是約定俗成的名稱，也可使用其他名稱，建議使用kwargs。?

def print_info(** kwargs):?for key, value in kwargs.items():?print(f"{key}: {value}")?
?
print_info(name="Alice", age=20, gender="female")?
# 輸出：?
# name: Alice?
# age: 20?
# gender: female?

這里**kwargs接收了name、age、gender三個關鍵字實參，并以字典的形式遍歷輸出。?

2.6 參數組合使用?

在定義函數時，多種參數可以組合使用，但需要遵循一定的順序：位置參數在前，然后是默認參數，接著是*args，最后是**kwargs。例如：?

def func(a, b, c=0, *args, **kwargs):?print(f"a={a}, b={b}, c={c}")?print("args:", args)?print("kwargs:", kwargs)?
?
func(1, 2, 3, 4, 5, name="test", age=10)?
# 輸出：?
# a=1, b=2, c=3?
# args: (4, 5)?
# kwargs: {'name': 'test', 'age': 10}?

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三、函數的返回值?

函數的返回值是函數執行完成后給出的結果，通過return語句實現。?
用return返回結果，函數執行到return后停止，后續的代碼不會執行。?

def check_number(num):?if num > 0:?return "正數"?print("該數不是正數")?
?
print(check_number(5))  # 輸出：正數?
print(check_number(-3))  # 輸出：該數不是正數  然后輸出None?

當num為 5 時，函數執行到return "正數"就停止，不會執行后面的打印語句；當num為 - 3 時，不滿足if條件，會執行打印語句，然后函數默認返回None。?

可返回多個值，以元組形式接收，也可分別接收。?

def get_name_and_age():?return "Alice", 20?
?
# 以元組形式接收?
info = get_name_and_age()?
print(info)  # 輸出：('Alice', 20)?
?
# 分別接收?
name, age = get_name_and_age()?
print(name, age)  # 輸出：Alice 20?

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四、匿名函數?

用lambda創建，語法：lambda 參數: 表達式，適合實現簡單的功能，返回值是表達式的結果。?

add = lambda a, b: a + b?
print(add(3, 5))  # 輸出：8?
?
# 結合內置函數使用?
numbers = [(1, 3), (4, 1), (2, 5)]?
# 按元組中第二個元素排序?
numbers.sort(key=lambda x: x[1])?
print(numbers)  # 輸出：[(4, 1), (1, 3), (2, 5)]?
?

匿名函數通常與map、filter、sorted等內置函數配合使用，使代碼更簡潔。?

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五、函數的作用域?

函數的作用域指的是變量可被訪問的范圍，分為局部作用域和全局作用域。?

• 局部作用域：在函數內部定義的變量，只能在函數內部訪問，稱為局部變量。?

def func():?local_var = 10?print(local_var)?
?
func()  # 輸出：10?
print(local_var)  # 報錯，local_var未定義?

local_var是在func函數內部定義的局部變量，在函數外部無法訪問。?

• 全局作用域：在函數外部定義的變量，可在函數內部訪問（但修改需要用global關鍵字聲明），稱為全局變量。?

global_var = 20?
?
def func1():?print(global_var)  # 訪問全局變量?
?
def func2():?global global_var  # 聲明修改全局變量?global_var = 30?
?
func1()  # 輸出：20?
func2()?
print(global_var)  # 輸出：30?

global_var是全局變量，func1函數內部可以直接訪問；func2函數要修改全局變量，需要用global關鍵字聲明，否則會被認為是定義了一個局部變量。?

• 非局部作用域：在嵌套函數中，內部函數訪問外部函數的變量（非全局變量），稱為非局部變量，若要修改需用nonlocal關鍵字聲明。?

def outer_func():?outer_var = 100?def inner_func():?nonlocal outer_var  # 聲明修改非局部變量?outer_var = 200?print("inner:", outer_var)?inner_func()?print("outer:", outer_var)?
?
outer_func()?
# 輸出：?
# inner: 200?
# outer: 200?

outer_var是外部函數outer_func定義的變量，內部函數inner_func要修改它，需用nonlocal關鍵字聲明，修改后外部函數中該變量的值也會改變。

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六、嵌套函數?

在一個函數內部定義另一個函數，內部的函數稱為嵌套函數。嵌套函數可以訪問外部函數的變量（若要修改需用nonlocal關鍵字）。?

def outer_func(x):?def inner_func(y):?return x + y?return inner_func?
?
add5 = outer_func(5)?
print(add5(3))  # 輸出：8?

inner_func是outer_func的嵌套函數，它可以訪問outer_func的參數x。outer_func(5)返回inner_func函數，然后add5(3)調用該函數，計算 5+3 的結果。?

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七、閉包?

閉包是指嵌套函數中，內部函數引用了外部函數的變量，并且外部函數返回了內部函數。閉包可以保留外部函數的變量狀態。?

def make_multiplier(factor):?def multiplier(number):?return number * factor?return multiplier?
?
times3 = make_multiplier(3)?
times5 = make_multiplier(5)?
?
print(times3(10))  # 輸出：30?
print(times5(10))  # 輸出：50?

在這個例子中，multiplier是內部函數，它引用了外部函數make_multiplier的變量factor，并且make_multiplier返回了multiplier，所以形成了閉包。times3和times5分別保留了factor為 3 和 5 的狀態，因此調用時會得到不同的結果。?

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八、遞歸函數?

遞歸函數是指在函數內部調用自身的函數，常用于解決具有遞歸性質的問題，即問題可以分解為與原問題相似但規模更小的子問題。使用遞歸函數需要注意設置終止條件，避免無限遞歸。?

遞歸函數的應用場景?

• 數學問題：如階乘計算、斐波那契數列、漢諾塔問題等。?
• 數據結構遍歷：如樹的深度優先遍歷、鏈表的某些操作等。?
• 算法實現：如快速排序、歸并排序等排序算法的遞歸實現。?

實例?：計算階乘?

def factorial(n):?if n == 1:  # 終止條件?return 1?return n * factorial(n - 1)?
?
print(factorial(5))  # 輸出：120，5! = 5*4*3*2*1 = 120?

當n為 1 時，函數返回 1，否則返回n乘以n-1的階乘，通過不斷調用自身來計算結果。?

計算斐波那契數列（第 n 項）?

def fibonacci(n):?if n <= 1:  # 終止條件?return n?return fibonacci(n - 1) + fibonacci(n - 2)?
?
print(fibonacci(6))  # 輸出：8，斐波那契數列前幾項：0,1,1,2,3,5,8...第6項是8?

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總結

函數通過模塊化設計降低了代碼冗余，其豐富的參數類型與高級特性（如閉包、遞歸）使其能適應從簡單計算到復雜邏輯的多種場景。掌握函數的命名規范、參數傳遞機制、作用域規則及高級特性的應用，是編寫高效、可讀、可維護 Python 代碼的基礎。在實際開發中，需根據具體需求選擇合適的函數形式與參數類型，充分發揮函數的封裝與復用價值。