Python函数基础入门指南

Python函数是一种被设计用来实现一定任务或者计算的程序部分。它可以提高代码重用性，使得代码更加模块化，让程序更易于阅读、维护、测试和扩展。在本指南中，我们将一步一步地介绍Python函数的基础概念和语法。

一、定义函数

Python函数的定义格式如下：

def function_name(param1, param2, ...):
    # function code block
    return result

其中，

- def 是函数定义的关键字；

- function_name 是函数名，自己定；

- param1, param2, ... 是函数的参数，可以有多个，也可以没有参数；

- function code block 是包含了函数执行的代码块；

- return result 指定了函数的返回值，可以省略，也可以有多个返回值。

下面是一个简单的例子，展示了如何定义一个带有参数和返回值的函数：

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

print(add(1, 2)) # 输出3
print(add(3, 4)) # 输出7

上述代码中，add函数的作用是把两个数字相加，并返回结果。函数的实参传递方式是按顺序传递的，参数a被赋值为1、参数b被赋值为2。

二、函数参数

Python函数的参数类型有四种：

1. 必需参数

2. 关键字参数

3. 默认参数

4. 可变参数

2.1. 必需参数

函数必需参数是指调用函数时必须传递的参数，否则会导致函数调用失败。必需参数的数量和顺序需要和函数定义时一致。下面是一个例子：

def greet(name):
    print("Hello, " + name + "!")
    
greet("Tom") # 输出 "Hello, Tom!"

函数greet的必需参数是name，该参数指定了欢迎的对象。调用函数时必须传递其参数，否则会抛出TypeError异常。例如，greet()会导致TypeError: greet() missing 1 required positional argument: 'name'。

2.2. 关键字参数

函数关键字参数是指用名称来指定函数参数的传递。象下面这个例子一样：

def greet(name, age):
    print("Hello, " + name + "! You are " + str(age) + " years old.")
    
greet(name = "Tom", age = 18) # 输出 "Hello, Tom! You are 18 years old."
greet(age = 20, name = "Jerry") # 输出 "Hello, Jerry! You are 20 years old."

函数greet的参数name、age都是关键字参数，调用函数时，键名与参数名一一对应。参数顺序可以随意，只要指定了键名，就不会出错。

2.3. 默认参数

函数默认参数是指在函数定义时就赋值好的参数，调用函数时可以修改其值。例如：

def greet(name, age = 18):
    print("Hello, " + name + "! You are " + str(age) + " years old.")

greet("Tom") # 输出 "Hello, Tom! You are 18 years old."
greet("Jerry", 20) # 输出 "Hello, Jerry! You are 20 years old."

函数greet有两个参数，name是必须参数，age是默认参数，其默认值为18。调用函数时可以不设置age参数，但必须设置name参数。如果设置了age参数，其值会覆盖默认值。

注意：必需参数必须放在默认参数前面。

2.4. 可变参数

可变参数是指函数调用时可以传入任意多的参数。在函数内部，可变参数是以元组的形式出现的。

Python提供了两种可变参数的形式：*args表示任意个无名参数，**kwargs表示任意个关键字参数，这里的args、kwargs只是命名习惯，可以随意更改。

例如：

# 输出任意个数的不定参数和关键字参数
def print_info(*args, **kwargs):
    print("args:", args) # 输出一个元组
    print("kwargs:", kwargs) # 输出一个字典
    
print_info(1, 2, 3, name = "Tom", age = 18) # 输出 args: (1, 2, 3) kwargs: {'name': 'Tom', 'age': 18}

在上例中，print_info函数接收到了三个位置参数（1, 2, 3），并且也接收到了两个关键字参数name = "Tom"和age = 18。在函数内部，所有无名参数被打包进args元组中，所有关键字参数则被打包进kwargs字典中。

三、函数返回值

Python函数通过关键字return返回值给调用者。函数可以返回单个值，多个值（以元组、列表、字典、集合或数列的形式）或者不返回任何值（即返回None）。

例如：

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

print(add(1, 2)) # 输出3

也可以返回多个值：

def calc(a, b):
    sum = a + b
    difference = a - b
    product = a * b
    quotient = a / b
    return sum, difference, product, quotient
 
result = calc(10, 2)
print(result) # 输出 (12, 8, 20, 5.0)

默认情况下，Python函数返回None。例如：

def print_without_return():
    print("This function prints something, but returns nothing.")
    
result = print_without_return() # result的值为None
print(result) # 输出None

四、局部变量和全局变量

在Python函数内定义的变量称为局部变量，它们仅在函数内部可见。在函数外定义的变量称为全局变量，它们可在任何地方被访问和修改。

例如：

x = 2

def foo():
    x = 1 # 这里定义了函数局部变量x，其值为1
    print("x inside foo:", x)

foo() # 输出: "x inside foo: 1"
print("x outside foo:", x) # 输出: "x outside foo: 2"

在这个例子中，全局变量x的值为2，而函数内部定义了另一个局部变量x，其值为1。当函数执行完毕，局部变量x就会被销毁。

如果在函数内部要修改全局变量的值，需要使用Python的global关键字来声明：

x = 2
 
def foo():
    global x
    x = 1 # 修改全局变量x的值
    print("x inside foo:", x)
 
foo() # 输出: "x inside foo: 1"
print("x outside foo:", x) # 输出: "x outside foo: 1"

在这个例子中，虽然函数内部定义了局部变量x，但是使用了global关键字声明，因此修改的是全局变量x的值。最后输出的结果是1。

五、匿名函数

Python支持匿名函数，也叫Lambda函数，Lambda函数没有名字，通过lambda关键字来定义，可以快速地定义简短的函数。Lambda函数最常用的场景是：即写即弃，可以在不使用的时候从内存中删除。

Lambda函数的语法格式：

lambda arguments: expression

例如：

f = lambda x, y : x + y
print(f(1, 2)) # 输出3

上面代码中，f就是一个Lambda函数，可以将其理解成一个简单的函数。该函数接收两个参数x和y，然后返回它们的和。

六、总结

本指南介