函数

到目前为止，我们的 Python 代码已经实现了很多小功能。但是想复用这些代码，就需要用函数将其封装为可管理的代码段。代码复用的第一步是使用函数。

函数的功能

函数是模块化程序设计的基本构成单位，使用函数具有如下优点。

实现模块化程序设计：通过把程序分割为不同的功能模块可以实现自顶向下的结构化设计。
减少程序的复杂度：简化程序的结构，提高程序的可阅读性。
实现代码的复用：一次定义多次调用，实现代码的可重用性。
提高代码的质量：实现分割后子任务的代码相对简单，易于开发、调试、修改和维护。

Python 中函数的分类

在 Python 语言中函数可以分为以下 4 类。

内置函数：Python 语言内置了若干常用的函数，例如 abs()、len() 等，在程序中可以直接使用。
标准库函数：Python 语言安装程序同时会安装若干标准库，例如 math、random 等。通过 import 语句可以导入标准库，然后使用其中定义的函数。
第三方库函数：Python 社区提供了许多其他高质量的库，例如 Python 图像库等。在下载、安装这些库后，通过 import 语句可以导入库，然后使用其中定义的函数。
自定义函数：本章将详细讨论函数的定义和调用方法。

简单函数

函数：就是 封装了一段可被重复调用执行的代码块。通过此代码块可以 实现大量代码的重复使用。

函数的使用包含两个步骤：

定义函数 —— 封装独立的功能
调用函数 —— 享受封装的成果

函数的作用，在开发程序时，使用函数可以提高编写的效率以及代码的重用

函数的声明

1586348262103

def ：表示函数的关键字，是英文 define 的缩写
函数名：函数的名称，后续根据函数名调用函数，函数名称应该能够表达函数封装代码的功能
arg : 即 argument 参数
函数体：函数中进行一系列的逻辑计算，如：发送邮件、计算出 [11,22,38,888,2]中的最大数等...
函数名称的命名应该符合标识符的命名规则
- 可以由字母、下划线和数字组成
- 不能以数字开头
- 不能与关键字重名

python

# 声明函数
def func():
    ...  # 函数体代码
    print()

def 是声明函数的关键字，必须小写，由于函数一般是为了实现某个功能才定义的，所以通常我们将函数名命名为动词，比如 get_sum

函数创建示例1： 定义返回两个数的平均值的函数。

参考答案

python

def my_average(a, b):
    return (a + b) / 2

函数创建示例2： 定义计算并返回第 $n$ 阶调和数 $1 + \frac{1}{2} + \frac{1}{3} + \dots + \frac{1}{n}$ 的函数。

参考答案

python

def harmonic(n):  # 计算并返回第 n 阶调和数（1+1/2+1/3+…+1/n）的函数
    total = 0
    for i in range(1, n + 1):
        total += 1.0 / i
    return total

调用函数

python

# 调用函数
函数名([实参列表]);  # 通过调用函数名来执行函数体代码

# 调用的时候千万不要忘记添加小括号

说明：

函数名是当前作用域中可用的函数对象，即调用函数之前程序必须先执行 def 语句创建函数对象。
函数的定义位置必须位于调用该函数的全局代码之前，故典型的 Python 程序结构顺序通常为 import 语句 ＞ 函数定义 ＞ 全局代码。
实参列表必须与函数定义的形参列表一一对应
函数调用是表达式。如果函数有返回值，可以在表达式中直接使用；如果函数没有返回值，则可以单独作为表达式语句使用。

注意：声明函数本身并不会执行代码，只有调用函数时才会执行函数体代码。

例子： 封装计算 1-100 累加和

python

"""
   计算1-100之间值的函数
"""


# 声明函数
def get_sum():
    total = 0
    for i in range(100):
        total += i
    print(total)


# 调用函数
get_sum()

例子： 利用函数求两个数的最大值

参考答案

python

# 利用函数 求两个数的最大值
def get_max(num1, num2):
    if num1 > num2:
        print(num1)
    else:
        print(num2)


get_max(1, 3)
get_max(11, 3)

调用函数很简单的，通过 函数名() 即可完成对函数的调用

细节问题

能否将函数调用放在函数定义的上方？

不能！
因为在使用函数名调用函数之前，必须要保证 Python 已经知道函数的存在
否则控制台会提示 NameError: name 'f' is not defined (名称错误：f这个名字没有被定义)

函数的功能

每一个函数都是一小段封装好的代码，里面代码的逻辑就是函数的功能。例如我们封装一个中学时代学习的线性方程。

假设有两个变量 x 和 y ，当 x 取其变化范围中的每一个特定值时，相应地有唯一的 y 与它对应，则称 y 是 x 的函数。记为 y=f(x)，其中 x 为自变量， y 为因变量。

将 y = kx + b 封装成一个函数，其中 k=5 , b=6 , 假设 x=5
在函数下方调用线性方程函数，打印结果

python

"""
# 函数在数学组的表达形式
y = f(x)
y = kx + b
"""

参考代码

python

k = 5
b = 6


# define 定义
# f 为函数名
def f(x):
    # 里面的内容是函数体，函数执行的代码
    y = k * x + b
    # return 函数的返回值
    return y

参数可变

我们定义和调用一个没有参数的函数。假设需要求当 x 分别为 5 与 6 时，f(x) 的结果相加：

python

def f(x):
    y = 5 * x + 6
    return y


print('f(5):', f(5))

多次调用产生不同的结果

带参数的函数有一个非常大的好处，通过修改调用函数传入的参数，从而得到不同的值。

python

def f(x):
    y = 5 * x + 6
    return y


print('f(5):', f(5))
print('f(6):', f(6))
print('f(7):', f(7))

函数的返回值

函数是一个功能块，该功执行成功与否，需要通过返回值来告知调用者。

程序遇到的第一个 return 就会返回（退出 def 块），不会再运行第二个 return 。

python

def f(x):
    y = 5 * x + 6
    return y
    return y  # 永远无法生效


print(f(5))

return 之后函数就结束了，不会再执行函数内的后续代码

return 语句

在函数体中使用 return 语句可以实现从函数中返回一个值并跳出函数的功能。

案例： 编写一个函数，求 $1 + 2 + 3 + . . . + n$

定义一个函数
函数接收一个参数 n
对 1 到 n 的数求和
打印和

参考答案

python

def sum_test(n):
    sum = 0
    for x in range(1, n + 1):
        sum += x
    return sum


print(sum_test(10))

多条 return 语句

return 语句可以放置在函数中的任何位置，当执行到第一个 return 语句时程序返回到调用程序。

案例-判断素数示例： 获取 0 - 100 之间的素数

先编写判断一个数是否为素数的函数
循环判断并输出 1～99 中的素数

提示

素数又叫做质素，指的是大于1且不能被1和自身以外的任何其他数整除的数字。

参考答案

python

def is_prime(n):
    if n <= 1:
        return False
    for i in range(2, n):
        # print(i, end='\t')
        if n % i == 0:
            return False
    return True


for i in range(100):
    if is_prime(i):
        print(i, end=' ')

返回多个值

在函数体中使用 return 语句可实现从函数返回一个值并跳出函数。如果需要返回多个值，则可以返回一个元组。

案例：编写函数，返回一个随机列表。先编写一个函数，生成由 n 个随机整数构成的列表，然后编写测试代码，生成并输出由 5 个随机整数构成的列表的各元素值。

python

import random


def random_array(n):
    a = []
    for i in range(n):
        a.append(random.randint(0, 9))
    return a


b = random_array(5)
print(b)

函数的其他形式

函数根据 有没有参数 以及 有没有返回值，可以 相互组合，一共有 4 种 组合形式

无参数，无返回值
无参数，有返回值
有参数，无返回值
有参数，有返回值

案例：函数复用

"""
复利公式：s = p(1 + i)^n

余额宝 兴全添利宝 年化 2.5610%
假设本金（principal）10000
1、请问分别存 5年 10年 15年 20年后 本金利息共多少
2、如果利率（interest）变成 6% 分别存 5年 10年 15年 20年后 本金利息共多少
3、如果本金变成 20000，利率不变 分别存 5年 10年 15年 20年后 本金利息共多少
"""

参考答案

python

# principal = 10000
# interest = 2.5610 / 100  #

# def 定义函数  function 函数名 principal 参数(本金) interest 参数(利率)  n 参数(年)
def function(principal, interest, n):
    s = principal * (1 + interest) ** n  # 复利公式
    return s


print('10000   2.5610% 1年 :', function(10000, 2.5610 / 100, 1))
print('10000   2.5610% 5年 :', function(10000, 2.5610 / 100, 5))
print('10000   2.5610% 10年:', function(10000, 2.5610 / 100, 10))
print('10000   2.5610% 20年:', function(10000, 2.5610 / 100, 20))
print('10000   6%      1年 :', function(10000, 6 / 100, 1))
print('10000   6%      5年 :', function(10000, 6 / 100, 5))
print('10000   6%      10年:', function(10000, 6 / 100, 10))
print('10000   6%      20年:', function(10000, 6 / 100, 20))
print('20000   6%      1年 :', function(20000, 6 / 100, 1))
print('20000   6%      5年 :', function(20000, 6 / 100, 5))
print('20000   6%      10年:', function(20000, 6 / 100, 10))
print('20000   6%      20年:', function(20000, 6 / 100, 20))
print('20000   10%      20年:', function(20000, 10 / 100, 20))
print('20000   15%      20年:', function(20000, 15 / 100, 20))
print('20000   20%      20年:', function(20000, 20 / 100, 20))
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函数 ​

简单函数 ​

函数的声明 ​

调用函数 ​

细节问题 ​

函数的功能 ​

参数可变 ​

函数的返回值 ​

return 语句 ​

多条 return 语句 ​

返回多个值 ​

函数的其他形式 ​

案例：函数复用 ​

函数

简单函数

函数的声明

调用函数

细节问题

函数的功能

参数可变

函数的返回值

return 语句

多条 return 语句

返回多个值

函数的其他形式

案例：函数复用