Python函数定义：从入门到精通

一、函数的基本概念

函数是组织好的、可重复使用的代码块，用于执行特定任务。在Python中，函数可以提高代码的模块性和重复利用率。

二、定义函数的基本语法

def 函数名(参数1, 参数2, ...):
    """函数文档字符串（可选）"""
    函数体
    return 返回值  # 可选

简单示例

def greet(name):
    """向指定的人问好"""
    print(f"Hello, {name}!")

greet("Alice")  # 调用函数，输出：Hello, Alice!

三、函数的组成部分

1. 函数名

• 遵循变量命名规则
• 应具有描述性，使用小写字母和下划线

2. 参数

• 位置参数
• 默认参数
• 可变参数
• 关键字参数

3. 函数体

• 包含实现功能的代码
• 可以访问参数和全局变量

4. 返回值

• 使用return语句返回结果
• 没有return或return不带值时返回None

四、参数详解

1. 位置参数

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

print(power(2, 3))  # 8

2. 默认参数

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

print(power(3))      # 9 (使用默认指数2)
print(power(3, 3))   # 27

注意：默认参数必须放在非默认参数后面

3. 可变参数（*args）

def sum_numbers(*args):
    return sum(args)

print(sum_numbers(1, 2, 3))  # 6
print(sum_numbers(1, 2, 3, 4, 5))  # 15

4. 关键字参数（**kwargs）

def print_info(**kwargs):
    for key, value in kwargs.items():
        print(f"{key}: {value}")

print_info(name="Alice", age=25, city="New York")

五、返回值

1. 返回单个值

def square(x):
    return x * x

2. 返回多个值（实际上是返回元组）

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

minimum, maximum = min_max([1, 2, 3, 4, 5])

3. 无返回值

def print_hello():
    print("Hello!")
    
result = print_hello()  # result是None

六、函数文档

使用三引号字符串作为函数文档（docstring）

def calculate_area(length, width):
    """
    计算矩形的面积
    
    参数:
    length -- 矩形的长度
    width -- 矩形的宽度
    
    返回:
    矩形的面积
    """
    return length * width

查看文档：help(calculate_area)或calculate_area.__doc__

七、变量的作用域

1. 局部变量

函数内定义的变量，只在函数内有效

2. 全局变量

函数外定义的变量，使用global关键字可在函数内修改

count = 0  # 全局变量

def increment():
    global count
    count += 1

八、高级函数特性

1. 函数作为参数

def apply_operation(x, y, operation):
    return operation(x, y)

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

print(apply_operation(2, 3, add))  # 5

2. lambda函数

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

# 与map配合使用
numbers = [1, 2, 3, 4]
squared = list(map(lambda x: x**2, numbers))

3. 闭包

def make_multiplier(factor):
    def multiplier(x):
        return x * factor
    return multiplier

double = make_multiplier(2)
print(double(5))  # 10

4. 装饰器

def my_decorator(func):
    def wrapper():
        print("Before function call")
        func()
        print("After function call")
    return wrapper

@my_decorator
def say_hello():
    print("Hello!")

say_hello()

九、最佳实践

1. 函数应尽量短小，只做一件事
2. 使用描述性函数名
3. 限制参数数量（通常不超过5个）
4. 避免修改传入的可变参数
5. 使用类型注解提高可读性（Python 3.5+

def greet(name: str) -> str:
    return f"Hello, {name}"

6. 优先使用返回值而非修改全局变量

十、常见错误

1. 忘记return语句
2. 修改了默认参数的值（默认参数在定义时求值）
3. 混淆局部变量和全局变量
4. 函数名与内置函数冲突

通过掌握这些概念和技巧，你将能够编写出清晰、高效且可维护的函数代码。