Python 函数详解及案例

1. 函数是什么？

在编程中，函数是一段执行特定任务的代码块，它通常会接收输入（参数），执行某些操作，并返回输出（结果）。函数的目的是提高代码的复用性、可读性和可维护性。

函数的特点：

• 封装性：函数封装了一些特定的操作，减少了重复的代码。
• 可复用性：一旦定义了函数，可以多次调用，而不需要重复编写相同的代码。
• 模块化：函数帮助把大任务拆分成小任务，使得代码更加易于管理。

2. 为什么要自定义函数？

Python 提供了许多内置函数（如 print(), len() 等），但是在实际编程中，很多时候我们需要根据特定需求来创建自己的函数。自定义函数有几个重要的优势：

2.1 提高代码的可读性

通过将一个复杂的任务封装在函数中，其他开发者或自己在后续的代码阅读中能够更容易理解每个部分的功能。

2.2 提高代码的复用性

一旦自定义了函数，就可以在程序中多次调用，而无需重新编写相同的代码，从而减少冗余。

2.3 增强代码的模块化

自定义函数使得代码更容易拆分成多个模块，每个模块负责不同的功能，这对于调试和维护代码是非常有帮助的。

3. 编程中的函数和数学函数的有什么区别?

虽然编程中的函数和数学中的函数有一些相似之处，但它们还是存在明显的区别。

3.1 数学函数

数学函数通常是根据某些规则将一个输入（自变量）映射到一个输出（因变量）。例如：f(x) = x^2 就是一个数学函数，它根据输入值 x 返回 x 的平方。

3.2 编程函数

在 Python 中，函数是将一个重复的代码变得更简洁，假如都是重复执行print函数打印一百次，我难道需要写100行print打印吗，我将他定义成函数后，我以后需要打印100次，我只需要调用函数即可，就不需要写这么多代码了

总的来说，数学函数和编程函数 本质上来说没有什么太大关系，不要把编程函数想的和数学函数一样难

4. Python 中的函数定义

在 Python 中，函数使用 def 关键字来定义。它由函数名、参数列表以及一个函数体组成。

1. 函数的基本结构

一个 Python 函数的基本结构如下：

demodef 函数名(接收传递的参数,可接可不接):
    # 写你需要的代码功能
    return 返回的变量或值 #返回值
    
需要调用的变量名(接收传递的参数,可传可不传)

示例代码：

def function_name(value):
    value+=value #value=value=value 12=12
    print(value) #输出传递过来的value值 
    return value #最后一步返回值 返回24
    
#调用自定义的函数
function_name(12) 

• def：用于声明自定义函数。
• function_name：函数名称，用于调用该函数(可以理解为变量名)
• value：参数列表，用于接收函数调用时传递的值(可以理解变量名)
• return：返回值，可以是任何类型。如果没有 return 语句，函数将默认返回 None(可以理解为变量没有值)

注意：return是表示给这个函数赋值,如果没有写return可以理解为没有给变量赋值

• function_name(12)表示调用名为function_name()的函数，并传递一个整数型12的值 不调用函数就不会执行 ，可以传递所有类型，可以反复调用，调用几次就执行函数里面的代码几次
• 抽象理解：定义变量名，然后给变量名进行赋值 funtion_name=12

2. 参数类型

Python 函数的参数可以分为几种类型：

2.0 不传递参数

不传递参数，不需要可变参数的时候

def greet():
    for i in range(1,10):
        print(f'重复执行{i}次')
greet() 
print('第二次调用函数')
greet() #可以反复调用函数，调用几次就执行函数里面的代码几次

2.1 必选参数

必须在函数调用时提供的参数，用于需要可变参数的时候，有两种传递函数的方法

def greet(name):
    print(name)
    return f"Hello, {name}!"
 
#根据参数位置进行传递
greet('Tom')

#指定参数名传递
greet(name='Tom') 

2.2 默认参数

给参数提供默认值，如果调用时未传递该参数，则使用提供默认值，在接收传递处写指定接收值

使用用法：def 函数名(参数名=值):

def greet(name="Guest"):
    print(name)
    return f"Hello, {name}!"
greet()

2.3 *args可变参数

可以传入任意数量的参数，通常使用 *args 接收到的值为元组类型

使用用法：def 函数名(*参数名):

def greet(*names):
    print(names)
    print(type(names)) #使用type函数查看传递给 `greet` 函数的所有值的类型

        
# 示例调用
greet("Alice", "Bob", "Charlie")

输出示例：

result('Alice', 'Bob', 'Charlie')
<class 'tuple'>

2.4 **kwargs关键字参数

可以通过参数名来传递值，通常使用 **kwargs 来实现接受到的值为字典类型

使用用法：def 函数名(**参数名):

def greet(**kwargs):
    print(kwargs)
    print(type(kwargs))

# 示例调用
greet(name="Alice", age=25, city="New York")

示例输出：

{'name': 'Alice', 'age': 25, 'city': 'New York'}
<class 'dict'>

3. 函数的返回值

Python 函数可以返回任何类型的值。如果函数没有返回值，默认返回 None。

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

result = add(5, 3)
print(result)  # 输出: 8

4. Lambda 函数

Lambda 函数是一个简化版的函数，通常用于一些简单的操作。它没有函数名，使用 lambda 关键字来定义。

使用方法：lambda 参数列表: 表达式

multiply = lambda x, y: x * y
print(multiply(2, 3))  # 传递方法一：从左到右依次传递2，3   输出: 6
print(multiply(x=2, y=3)) #传递方法二：指定参数名进行传递

• multiply 既是一个变量，也可以理解为一个函数
• x,y：定义两个参数名为x和y
• :：表示从他开始后面就是写表达式了
• multiply(2, 3)：调用这个变量或函数，传递两个参数给x和y
• multiply(x=2, y=3)：调用这个变量或函数，指定参数名进行传递
• 使用自定义函数理解：

def  multiply(x,y):
    print(x*y)
multiply(2,3)

5. 函数案例

5.1 计算两个数的和

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

result = add_numbers(10, 20)
print(f"他的和为: {result}")

5.2 C语言同款打印

def printf(print_value):
    return print(print_value)

printf("Alice") #输出Alice

5.3 递归函数：计算阶乘(过于抽象，了解即可)

递归是一个函数直接或间接地调用自身。阶乘是递归的一个经典应用。

def factorial(n):
    if n == 0:  #判断 `n` 是否等于 0
        return 1 #如果 `n` 等于 0，函数会返回 1。此时，递归停止
    else: #如果 `n` 不等于 0，那么执行 `else` 语句
        return n * factorial(n-1)

print(factorial(5))  # 输出: 120

• return n * factorial(n-1) 调用 factorial 函数自己，传入 n-1 作为参数。这种调用将继续，直到 n 为 0。每次递归都将当前的 n 和下次递归的结果相乘

递归过程：

当你调用 factorial(5) 时，递归的过程如下：

• factorial(5) 调用 factorial(4)，返回 5 * factorial(4)
• factorial(4) 调用 factorial(3)，返回 4 * factorial(3)
• factorial(3) 调用 factorial(2)，返回 3 * factorial(2)
• factorial(2) 调用 factorial(1)，返回 2 * factorial(1)
• factorial(1) 调用 factorial(0)，返回 1 * factorial(0)
• factorial(0) 返回 1（这是递归的终止条件）

然后，所有的返回值逐步乘起来：

• factorial(1) 返回 1 * 1 = 1
• factorial(2) 返回 2 * 1 = 2
• factorial(3) 返回 3 * 2 = 6
• factorial(4) 返回 4 * 6 = 24
• factorial(5) 返回 5 * 24 = 120

最终，factorial(5) 返回 120，并被打印出来

6. 总结

函数在 Python 编程中起着至关重要的作用。它不仅帮助我们简化代码、提高复用性，还使得代码的结构更加清晰和易于管理。掌握了函数的定义和使用，可以更有效地进行 Python 编程。

这是一个关于Python函数的详细讲解，内容包括了函数定义、参数类型、返回值以及一些实际案例的应用。希望对你理解 Python 函数有帮助！