Python 函数基础教程

Python 是一个十分流行的编程语言，具备快速开发和易读易写的特点。在 Python 中，函数是一个至关重要的概念。Python 函数可以让你将重复的代码段封装在一起，便于代码的重用和维护。本文将介绍 Python 函数的基础知识，包括函数定义、函数调用、参数传递等内容。

函数定义

函数在 Python 中的定义形式如下：

def function_name(parameters):
    """函数的文档字符串"""
    # 函数的主体代码块
    return [expression]

其中，

- function_name：函数名，用于调用函数；

- parameters：函数参数列表，可以为零个或多个参数，多个参数以逗号分隔；

- 函数主体代码块：执行具体的操作；

- return：函数返回值，可选。

下面是一个简单的例子：

def greet(name):
    """打印欢迎信息"""
    print("Hello, " + name + ". Welcome to Python!")

该函数的参数为 name，函数主体代码块为打印欢迎信息。函数没有返回值，因为没有 return 语句。

函数调用

调用函数时，需要传递函数的参数。参数可以是任意 Python 对象，包括数值、字符串、其他函数等。

以前面定义的 greet() 函数为例，函数调用的形式为：

greet('Tom')  # 输出：Hello, Tom. Welcome to Python!

在使用函数时，需要注意以下几点：

1. 传递参数时，需要按照函数定义中参数列表的顺序传递参数；如果参数数量不匹配会导致异常。

2. 如果函数有返回值，需要将返回值赋值给一个变量。

下面是一个带返回值的函数的例子：

def cube(num):
    """计算一个数的立方"""
    return num**3

result = cube(3)  # 返回值为 27

参数传递

函数可以接受不同类型和数量的参数，并且参数可以是必需的或可选的。可以通过以下方式传递参数：

1. 位置参数：按照函数定义中参数的顺序传递参数；

2. 关键字参数：通过参数名指定传递的参数；

3. 默认参数：在函数定义时为参数指定默认值；

4. 可变参数：能够处理不定数量的参数；

5. 关键字可变参数：能够处理不定数量的关键字参数。

位置参数

位置参数是最常见的参数传递方式，它是按照定义中参数的顺序依次传递参数，如下面的例子：

def describe_pet(animal_type, pet_name):
    """打印宠物信息"""
    print("I have a " + animal_type + ".")
    print("My " + animal_type + "'s name is " + pet_name.title() + ".")

describe_pet('dog', 'harry') # 输出：I have a dog. My dog's name is Harry.

在上面的例子中，函数接受两个位置参数 animal_type 和 pet_name。

关键字参数

关键字参数通过参数名传递参数，可以不考虑参数顺序。关键字参数的形式为参数名=参数值，如下面的例子：

def describe_pet(animal_type, pet_name):
    """打印宠物信息"""
    print("I have a " + animal_type + ".")
    print("My " + animal_type + "'s name is " + pet_name.title() + ".")

# 使用关键字参数，并且参数的顺序与函数定义中不一致
describe_pet(pet_name='harry', animal_type='dog')
# 输出：I have a dog. My dog's name is Harry.

在上面的例子中，两个参数 animal_type 和 pet_name 交换了位置，但是由于使用关键字参数，代码运行仍然正确。

默认参数

默认参数在函数定义时指定一个值，如果调用函数时没有传递该参数，则使用默认值。默认参数必须放在非默认参数后面，例如：

def make_pizza(topping='cheese'):
    """制作披萨"""
    print("Your pizza has " + topping + ".")

# 使用默认参数
make_pizza()
# 输出：Your pizza has cheese.

# 使用非默认参数
make_pizza('mushroom')
# 输出：Your pizza has mushroom.

在上面的例子中，定义了一个默认参数 topping，如果没有传递该参数，则使用默认值 cheese。

可变参数

可变参数可以接受任意数量的参数，通过在参数名前添加 * 即可定义可变参数。在函数中，可变参数被视为元组类型。例如：

def make_pizza(*toppings):
    """制作披萨"""
    print("Your pizza has the following toppings:")
    for topping in toppings:
        print("- " + topping)

# 使用可变参数
make_pizza('cheese', 'mushroom', 'onion')
# 输出：
# Your pizza has the following toppings:
# - cheese
# - mushroom
# - onion

在上面的例子中，函数定义时添加了可变参数 *toppings，调用函数时可以传递任意数量的参数。在函数中，可变参数 toppings 被视为元组类型，因此可以通过 for 循环迭代输出。

关键字可变参数

关键字可变参数可以接受任意数量的关键字参数，通过在参数名前添加 ** 即可定义关键字可变参数。在函数中，关键字可变参数被视为字典类型。例如：

def build_profile(first, last, **user_info):
    """创建用户个人资料"""
    profile = {}
    profile['first_name'] = first
    profile['last_name'] = last
    for key, value in user_info.items():
        profile[key] = value
    return profile

# 使用关键字可变参数
user_profile = build_profile('John', 'Doe', location='California', field='Computer Science')
print(user_profile)
# 输出：{'first_name': 'John', 'last_name': 'Doe', 'location': 'California', 'field': 'Computer Science'}

在上面的例子中，函数定义时添加了关键字可变参数 **user_info，调用函数时可以传递任意数量的关键字参数。在函数中，关键字可变参数 user_info 被视为字典类型，因此可以通过 for 循环迭代输出。

函数文档注释

函数的文档注释是函数的说明文档，用于描述函数的功能、参数、返回值等信息。在函数定义中，可以使用三个引号（''' 或 """）来定义文档注释，例如：

def greet(name):
    """打印欢迎信息
    
    Args:
        name (str): 用户名
    
    Returns:
        str: 欢迎信息
    """
    return "Hello, " + name + ". Welcome to Python!"

在上面的例子中，使用 Python 的注释语法，针对函数的参数和返回值进行了说明。函数的文档注释可以通过 help() 函数进行查看，如下所示：

print(help(greet))
# 输出：
# Help on function greet in module __main__:
# 
# greet(name)
#     打印欢迎信息
#     
#     Args:
#         name (str): 用户名
#     
#     Returns:
#         str: 欢迎信息

总结

本文介绍了 Python 函数的基础知识，包括函数定义、函数调用、参数传递、函数文档注释等内容。在实际的开发中，熟练掌握 Python 函数的使用可以让代码更加清晰、简洁、易于维护。