Python语法之函数

Posted 2022-10-08

Python 中，函数是一组相关的语句，这些语句完成一个特定的任务。为了完成任务，我们只要调用相应的函数即可。在前面的章节中，对内容进行打印的 ​​​print()​​ 就是一个函数，它的作用是将内容打印到屏幕上。

1.为什么需要函数

假设你编写了可以完成某个特定任务的一组代码，记为 ​​block A​​​。随着开发的推进，你发现 ​​block A​​​ 在很多地方都能用到。这时候，你该怎么办？一种简单粗暴的解决方案便是将 ​​block A​​​ 复制粘贴到需要的地方。过了一段时间之后，你发现需要对 ​​block A​​​ 进行改动，改动的原因可能是发现了 bug，也可能是想优化 ​​block A​​​。这时候，如果 ​​block A​​​ 的副本散落在程序的各个角落，你需要对每一处的 ​​block A​​ 进行修改。这种修改方式不仅易于出错，而且容易引入难以发现的 bug。另外，对于后期的程序维护来说简直就是噩梦。

一种比较好的解决方案是定义一个函数来完成指定的任务。函数的定义完成后，在程序的任何地方如果需要完成相同的任务，只需要调用函数即可。如果以后的某个时间点，需要优化完成任务的方法，只需要在一处进行更改，也就是定义函数的地方。函数的定义修改之后，其他调用函数的地方会随之更改。效率大大提升，而且不容易出错。

2.函数的定义

2.1 语法

1. 关键字​​def​​ 标识函数头的开始。
2. ​​function_name​​ 为函数名，命名规则和变量相同。
3. ​​parameters​​ 以逗号分隔的参数列表，用来接收传递给函数的值，参数列表是可选的。虽然参数列表是可选的，但是函数名后面的括号是必须的。
4. ​​:​​ 标识函数头的结束。
5. ​​statement(s)​​ 组成函数体的一条或多条语句，这些语句必须是相同的缩进（一般是缩进 4 个空格）。

一般我们看到关键字 ​​def​​ 开始的语句，就表示这是一个函数。

2.2 实例

很久很久以前，洪水经常泛滥。大水淹没了田地，冲毁了房屋，毒蛇猛兽到处伤害百姓和牲畜，人们的生活痛苦极了。

洪水给百姓带来了无数的灾难，必须治好它。当时，一个名叫鲧的人领着大家治水。他只知道筑坝挡水，九年过去了，洪水仍然没有消退。他的儿子禹继续治水。

禹离开了家乡，一去就是十三年。这十三年里，他到处奔走，曾经三次路过自己家门口。可是他认为治水要紧，一次也没有走进家门看一看。

禹吸取了鲧治水失败的教训，采取疏导的办法治水。他和千千万万的人一起，疏通了很多河道，让洪水通过河道，最后流到大海里去。洪水终于退了，毒蛇猛兽被驱赶走了，人们把家搬了回来。大家在被水淹过的土地上耕种，农业生产渐渐恢复了，百姓重新过上了安居乐业的生活。

现在定义一个函数 ​​greet()​​，函数语句为打印大禹治水。

函数定义语句如下：

def greet():
    print("大禹治水")

我们现在只是定义函数，运行上述语句是没有任何结果显示的，如果想打印出函数定义的语句内容 ​​print("大禹治水")​​，则需要调用函数。也就是说，关于函数的使用，包含两个步骤，第一步是定义函数，第二步是在函数定义好之后，调用函数，我们一起继续来看下函数是如何被调用的？

3.函数的调用

我们先来看下函数调用的语法规则：

3.1 语法

function_name(parameters)

3.2 实例

我们再来看下定义的函数 ​​greet()​​​，按照函数调用的语法，只需要在定义函数语句之后，使用调用函数语句    ​​greet()​​ 即可完成函数的调用，运行下方语句，看下运行效果：

def greet():
    print("大禹治水")

greet()

我们看到结果显示出了大禹治水这四个字，表示我们完成了对函数 ​​greet()​​ 的调用。

我们在函数定义和函数调用的介绍中，都提到了函数的参数，下面，我们就一起来了解下，如何进行函数参数的传递。

4.传递参数

虽然不带参数的函数也可以完成某些特定任务，但是，大多数时候，我们需要给函数传递值，这样的话，每次调用函数的行为都会因为传递的值不同而变得不同。

参数的传递分为不同的情况，我们现在就为大家逐一介绍各种情况：

4.1 位置参数

我们先来看下位置参数，所谓的位置参数，就是表示参数的位置对于函数的结果是有影响的，同样的参数值，在不同的位置，会有不一样的结果表达，我们一起看下方实例：

因为古人大禹治水的成功，才使得子孙后辈进入到了美好的生活中。

小明妈妈让小明去买 6 个香蕉，共花费了 5.74，我们一起来看下，如果用函数实现上述信息的输出，该如何实现呢？我们运行下方语句：

def cal(qty, item,price):
    print(fqty item cost $price:.2f)

cal(6, bananas, 5.74)

我们首先定义了一个函数 ​​cal()​​​，函数 ​​cal()​​​ 中有三个参数，分别是参数 ​​qty​​​、参数 ​​item​​​ 和参数​​price​​​，当调用函数 ​​cal()​​​ 时，传递三个参数的值 ​​6,bananas,5.74​​​ 给函数，最终运行结果为 ​​6 bananas cost $5.74​​。

小贴士： ​​print(fqty item cost $price:.2f)​​​ 语句中的 ​​f​​​ 表示格式化输出，格式化 ​​​​​中的内容，不在 ​​​​​内的语句照常展示输出！其中的 ​​:.2f​​​ 表示保留两位小数，如果是 ​​:.0f​​ 则不保留小数位。

现在小明妈妈让小明去买苹果，小明买好后回来和妈妈说，2 个苹果花费 8.18，还是调用上方函数，只需要在调用函数时，修改参数值即可：

def cal(qty, item,price):
    print(fqty item cost $price:.2f)

cal(2, apples, 8.18)

在上面的例子中，参数 ​​qty​​​ 的值为 ​​2​​​，​​item​​​ 的值为 ​​apples​​​，​​price​​​ 的值为 ​​8.18​​​。​​2,apples,8.18​​​ 的顺序和个数必须要和 ​​qty,item,price​​ 相同。如果顺序不同，将会得到错误的结果（程序没有错误，只不过表达出的含义和我们最终想要实现的不一致，即得到错误的结果）。

def cal(qty, item, price):
    print(fqty item cost $price:.2f)


cal(apples, 8.18, 2)  # 得到错误的结果

如果个数不同，调用函数的时候会报错。

def cal(qty, item, price):
    print(fqty item cost $price:.2f)


cal(2, apples)  # 参数过少


def cal(qty, item, price):
    print(fqty item cost $price:.2f)


cal(2, apples, 8.18, bananas)  # 参数过多

4.2 关键字参数

在传递值的时候，还可以带上参数的名字，具体形式为 ​​keyword = value​​​，这里的 ​​keyword​​​ 必须匹配上一个函数定义中的参数名，也就是说是 ​​参数名1=值1​​​，​​参数名2=值2​​​，​​参数名3=值3​​ 这种形式。

我们一起运行下方语句：

def cal(qty, item, price):
    print(fqty item cost $price:.2f)


cal(qty=6, item=bananas, price=5.74)

我们看到语句和之前的对比，区别在于调用函数传递参数值时，参数的名字和值进行了对应。

这种情况下，如果指定的 ​​keyword​​ 在函数定义中没有出现，将会报错。

def cal(qty, item, price):
    print(fqty item cost $price:.2f)


cal(qty=6, item=bananas, cost=5.74)  # 会报错

在指定了参数名之后，值的顺序和函数定义中的参数顺序可以不用保持一致。

def cal(qty, item, price):
    print(fqty item cost $price:.2f)


cal(item=bananas, price=5.74, qty=6)

4.3 默认参数

在定义函数时，我们还可以指定参数的默认值。

指定默认值之后，在调用函数时如果没有指定某个参数的值，就用参数的默认值。

我们分别来看下面几种不同情况：

1.调用时，每个参数都给出了值，这时候便用调用时指定的值。

def cal(qty=6, item=bananas, price=5.74):
    print(fqty item cost $price:.2f)


cal(4, apples, 2.24)

2.调用时，只给出了部分参数的值，这时候没有给出值的参数，使用的就是其默认值。

def cal(qty=6, item=bananas, price=5.74):
    print(fqty item cost $price:.2f)


cal(4, apples)

3.调用时，也可以不给出参数的值，这时候全部使用默认的值。

def cal(qty=6, item=bananas, price=5.74):
    print(fqty item cost $price:.2f)


cal()

4.调用时，也可以指定参数名。

def cal(qty=6, item=bananas, price=5.74):
    print(fqty item cost $price:.2f)


cal(item=kumquats, qty=9)

5.return 语句

Python 函数中的 ​​return​​ 语句有两个作用：

1. 立即结束本函数的执行，将程序的执行控制权交还给调用者。
2. 返回数据给调用者。

def f(x):
    if x < 0:
        return
    if x > 100:
        return
    print(x)


f(-3)
f(105)
f(64)

当调用函数 ​​f(-3)​​​ 时，传递参数值 ​​-3​​​，回到函数 ​​f(x)​​​ 中，符合语句 ​​x < 0​​​，执行 ​​return​​​ 语句，立即返回；执行调用函数 ​​f(105)​​​ 语句，符合语句 ​​x > 100​​​，执行 ​​return​​​ 语句，立即返回；执行调用函数​​f(64)​​​ 语句，64 既不 < 0，也不 > 100，执行 ​​print(x)​​ 语句，打印出 64。

​​f(-3)​​​ 和 ​​f(105)​​​ 由于条件成立，会立即返回，而不会执行后面的 ​​print()​​​ 语句，​​f(64)​​​ 条件不成立，执行 ​​print()​​ 语句，打印出 64。

def absolute_value(num):
    if num >= 0:
        return num
    else:
        return -num


print(absolute_value(2))
print(absolute_value(-4))

我们首先定义一个求绝对值的函数 ​​absolute_value(num)​​​，参数为 ​​num​​​，函数语句块为当参数大于等于 0时，返回参数值 ​​num​​​，当参数小于 0 时，返回参数值 ​​-num​​；

第二步为打印调用函数 ​​absolute_value(num)​​​ 值，当参数值为 2 时，​​absolute_value(2)​​​ 调用返回 2；当参数值为 -4 时，​​absolute_value(-4)​​ 调用返回参数值 --4，即为 4。

6.试一试

1. 编写一个函数返回两个数中的较大值。
2. 编写一个函数计算圆的面积。