Python函数的详细讲解

在Python中，函数是一段可重复使用的代码块，用于执行特定任务。它通过名称调用，可以接收输入参数并返回结果。以下是Python函数的详细讲解：

---

一、函数的定义与调用

1. 基本语法

使用 def 关键字定义函数：

def 函数名(参数列表):
    """文档字符串（可选）"""
    代码块
    return 返回值

2. 示例

def greet(name):
    """向用户问好"""
    print(f"Hello, {name}!")

greet("Alice")  # 输出：Hello, Alice!

---

二、参数类型

1. 位置参数（Positional Arguments）

参数按顺序传递：

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

print(add(3, 5))  # 输出：8

2. 默认参数（Default Arguments）

为参数指定默认值：

def power(base, exponent=2):
    return base ** exponent

print(power(3))     # 输出9（3^2）
print(power(3, 3))  # 输出27（3^3）

3. 可变参数（*args 和 **kwargs）

• *args：接收任意数量的位置参数（打包为元组）
• **kwargs：接收任意数量的关键字参数（打包为字典）

def print_args(*args, **kwargs):
    print("位置参数:", args)
    print("关键字参数:", kwargs)

print_args(1, 2, name="Alice", age=25)
# 输出：
# 位置参数: (1, 2)
# 关键字参数: {'name': 'Alice', 'age': 25}

4. 强制关键字参数（Python 3+）

使用 * 分隔符强制后续参数为关键字参数：

def person_info(name, *, age, city):
    print(f"{name}, {age}岁，来自{city}")

person_info("Bob", age=30, city="北京")  # 正确
person_info("Bob", 30, "北京")          # 报错

---

三、返回值

• 使用 return 返回值，可返回多个值（实际返回元组）
• 没有 return 或 return 后无值则返回 None

def min_max(numbers):
    return min(numbers), max(numbers)

result = min_max([3, 1, 4])
print(result)  # 输出 (1, 4)

---

四、变量作用域

• 局部变量：函数内定义的变量（仅在函数内有效）
• 全局变量：函数外定义的变量（通过 global 关键字在函数内修改）

x = 10  # 全局变量

def modify():
    global x
    x = 20
    y = 5  # 局部变量

modify()
print(x)  # 输出20
print(y)  # 报错：y未定义

---

五、Lambda 函数

匿名函数，适合简单操作：

square = lambda x: x ** 2
print(square(5))  # 输出25

# 常用于排序等场景
points = [(1, 2), (3, 1), (2, 5)]
points.sort(key=lambda p: p[1])  # 按第二个元素排序

---

六、高级特性

1. 递归函数

函数调用自身：

def factorial(n):
    if n == 1:
        return 1
    else:
        return n * factorial(n-1)

print(factorial(5))  # 输出120

2. 闭包（Closure）

函数内部定义函数，并捕获外部变量：

def make_adder(x):
    def adder(y):
        return x + y
    return adder

add5 = make_adder(5)
print(add5(3))  # 输出8

3. 装饰器（Decorator）

修改其他函数功能的工具：

def timer(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        import time
        start = time.time()
        result = func(*args, **kwargs)
        print(f"耗时：{time.time()-start:.2f}秒")
        return result
    return wrapper

@timer
def long_task():
    import time
    time.sleep(2)

long_task()  # 输出：耗时：2.00秒

---

七、错误处理

在函数中处理异常：

def divide(a, b):
    try:
        return a / b
    except ZeroDivisionError:
        return "除数不能为0"

print(divide(10, 2))  # 输出5.0
print(divide(10, 0))  # 输出"除数不能为0"

---

八、文档字符串（Docstring）

使用三引号编写函数说明：

def add(a, b):
    """返回两个数的和
    
    Args:
        a (int/float): 第一个数
        b (int/float): 第二个数
    
    Returns:
        int/float: a和b的和
    """
    return a + b

help(add)  # 查看文档

---

总结

Python函数的特点：

• 提高代码复用性
• 模块化编程
• 支持多种参数传递方式
• 支持高阶函数和函数式编程
• 通过装饰器灵活扩展功能

通过合理使用函数，可以让代码更简洁、更易维护。