【Python】保姆级新手教程------第 5 章 函数入门 （变量作用域、形参、实参）

第 5 章 函数入门

概念及分类

函数的概念

函数（function）是：**组织好的、可重复使用的、用于执行特定任务**的代码块。

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🌰举个生活中的例子：

• 函数就像是智能家居中的一个场景，我们提前配置好场景中要执行的操作，等需要时，直接呼唤场景的名字，场景中的操作就会开始执行。
• Python 中的函数是一段有名字的代码块，我们提前编写好函数中要执行的代码，等需要时，调用函数，函数中的代码就会执行。

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使用函数的主要优势：

Python 中函数的分类

Python 中函数分为三类：①内置函数、②模块提供的函数、③自定义函数。

相关官方文档：

内置函数：https://docs.python.org/zh-cn/3.13/library/functions.html

模块提供的函数：https://docs.python.org/zh-cn/3.13/py-modindex.html

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📋****备注：

1. 内置函数与模块提供的函数， Python 都已经提前定义完毕，我们只管调用即可。
2. 本章主要讲解自定义函数，对于内置函数和模块提供的函数，后面用到哪个讲哪个。

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基本使用

定义函数

1️⃣****语法格式：

如下语法格式是函数的基本定义，不涉及：接收参数和返回值。

def函数名():函数体 函数体

2️⃣****语法图解：

3️⃣说明：

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• 定义函数的关键字是def，需要将def与函数名用空格隔开，随后紧跟():。
• 函数的命名遵循我们之前讲过的『标识符命名规范』。
• 函数定义完毕后，只是告诉 Python 我们定义了一个函数，可以完成某些功能，但此时函数体还没有执行，需要调用函数后，函数体才会执行！

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4️⃣**示例代码：**定义一个名为welcome的函数，函数体中打印两句欢迎语。

# 定义函数defwelcome():print('欢迎来到尚硅谷课堂！')print('尚硅谷，让天下没有难学的技术！')

调用函数

1️⃣****语法格式：

如下语法格式是基本调用形式，不涉及：传递参数。

函数名()

2️⃣****语法图解：

3️⃣****示例代码：编写代码，调用我们刚才定义的welcome函数。

# 定义函数defwelcome():print('欢迎来到尚硅谷课堂！')print('尚硅谷，让天下没有难学的技术！')# 调用函数（让函数中的代码运行起来）welcome()welcome()welcome()

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**⚠️****注意：**函数必须先定义再调用。

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参数

参数的作用

参数可以让函数接收外部传入的数据，能让函数更具通用性和灵活性，比如下面的这个需求：

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**📒****需求：**定义一个名为order的函数，在函数体中打印用户的点餐信息。

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用如下代码实现，就会面临两个问题：**① **每次的点餐数量只能是一份。②每次点的菜品只能是辣椒炒肉。

# 定义函数deforder():num=1dish='辣椒炒肉'print(f'您点的是：{num}份{dish}')# 调用函数order()

但如果在上述代码的基础上，使用参数，就可以灵活修改点餐数量和菜品，写法如下：

# 定义函数（定义的同时：声明需要两个参数，分别是：菜品数量 num，和菜品名称 dish）deforder(num,dish):print(f'您点的是：{num}份{dish}')print(f'{dish}可是很好吃的！')print(f'你只点了{num}份，够吃吗？\n')# 调用函数（调用的同时：传递了两个值）order(1,'辣椒炒肉')order(2,'辣子鸡')

实参与形参

在使用函数时，要注意区分『形参』与『实参』。

• 形参（形式参数）：在定义函数时，用来接收数据的变量叫形参，形参是函数定义者设置的。
• 实参（实际参数）：在调用函数时，给函数传递的具体值叫实参，实参是函数调用者提供的。

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📋****备注：形参存储的到底是什么数据，要看调用者传递的实参具体是什么。

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📢**注意**：形参的使用范围仅限函数体内。

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位置参数

**位置参数：**调用函数时，根据参数在函数定义时出现的顺序，把实参的值，依次传递给对应的形参。

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例如在上一小节所写的order函数，就是在使用位置参数，其中形参与实参的对应关系如下图：

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📢**注意：**在使用『位置参数』时，实参的个数与顺序，必须和形参保持一致！

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deforder(num,dish):print(f'您点的是：{num}份{dish}')print(f'{dish}可是很好吃的！')print(f'你只点了{num}份，够吃吗？\n')# 以下是错误示范order(3)# 参数少了order(4,'宫保鸡丁',7)# 参数多了order('宫保鸡丁',4)# 实参顺序没有和形参保持一致，不会报错，但会造成数据错乱。

关键字参数

**关键字参数：**函数调用时通过**形参名 = 值**的形式传递的参数，就是关键字参数。

关键字参数的优势是：不受顺序限制。

# 定义函数defgreet(name,gender,age,height):print(f'我叫{name}，性别{gender}，年龄是{age}，身高是{height}cm')# 调用函数（使用关键字参数）greet(name='张三',gender='男',age=18,height=172)greet(height=172,age=18,gender='男',name='张三')

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📢注意：『位置参数』和『关键字参数』可以混用，但『位置参数』必须写在『关键字参数』之前！

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# 正确使用方式greet('张三','男',height=172,age=18)# 错误示例greet(height=172,age=18,'张三','男')greet(name='张三','男',18,172)greet(name='张三','男',age=18,172)greet(height=172,age=18,gender='男',name='张三',age=19)greet(height=172,age=18,gender='男',name='张三',school='尚硅谷')

限制传参方式

具体限制方式：/前面只能用『位置参数』，*后面只能用『关键字参数』。

# 定义函数（使用/和*限制传参方式）defgreet(name,/,gender,*,age,height):print(f'我叫{name}，性别{gender}，年龄是{age}，身高是{height}cm')# 正确示例greet('张三','男',age=18,height=172)greet('张三',gender='男',age=18,height=172)# 错误示例greet(name='张三',gender='男',age=18,height=172)greet('张三','男',18,height=172)

参数默认值

在定义函数时，可以通过**<font style="color:rgb(38, 38, 38);">形参名 = 值</font>**的形式，为形参设置一个默认值，这样就可以实现：

• 若调用函数时**没有传入**该参数的值，就使用默认值。
• 若调用函数时**传入了**该参数的值，就使用传入的值。

# 定义函数（设置参数默认值）defgreet(name,gender,age,height,msg='你好'):print(f'我叫{name}，性别{gender}，年龄是{age}，身高是{height}cm')print(f'我想说：{msg}')# 调用函数greet('张三','男',18,172)greet('张三','男',18,172,'hello')greet('张三','男',18,172,msg='hello')

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📢**注意：**定义函数时，『默认参数』必须放在『必选参数』的后面，或者换一种说法就是：某个形参，一旦设置了默认值，那它后面的所有形参，也必须要写默认值！

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例如：下面的代码中，msg='你好'这个默认参数，居然写在了位置参数height前面，所以就会报错。

# 定义函数（设置参数默认值的错误示例）defgreet(name,gender,age,msg='你好',height):print(f'我叫{name}，性别{gender}，年龄是{age}，身高是{height}cm')print(f'我想说：{msg}')

可变参数

在定义函数时，如果不确定会传入多少个参数，那就可以使用可变参数，具体写法有两种：

• 使用*形参名来接收任意数量的『位置参数』，多个位置参数最终会被打包成一个『元组』。
• 使用**形参名来接收任意数量的『关键字参数』，多个关键字参数最终会被打包成一个『字典』。

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**📋****备注：**元组和字典都是新的数据类型，后面才会讲，但没关系，这不耽误大家理解本小节的内容。

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# 定义函数（使用*args去接收：可变位置参数，args只是大家习惯这么写，当然也可以换成其他变量）deftest1(*args):# 此处args的值，是一种新的数据类型，叫：元组，我们下一章就去讲元组print(args)# 调用函数test1('张三','男',18,172)

# 定义函数（使用**kwargs去接收：可变关键字参数，kwargs只是大家习惯这么写，当然也可以换成其他变量）deftest2(**kwargs):# 此处kwargs的值，是一种新的数据类型，叫：字典，我们下一章就去讲字典print(kwargs)# 调用函数test2(name='张三',gender='男',age=18,height=172)

💡『可变位置参数』和『可变关键字参数』，可以同时使用，但必须要**先写****『可变位置参数』**。

# 定义函数（同时使用：可变位置参数、可变关键字参数）deftest3(a,b,*args,c='尚硅谷',**kwargs):print(a)print(b)print(c)print(args)print(kwargs)# 调用函数test3('张三','男','抽烟','喝酒',age=18,height=172)

特殊的字面量 None

None 是一个特殊的字面量，用来表示：空值、无值、无意义。

例如：msg = None的含义是 —— 我先定义一个变量msg，但目前还不知道它会存储什么类型的值，那能不能写成msg = 0呢？这要看具体情况：

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• 如果确定msg之后会存放数值类型的数据，那这样写是可以的。
• 但如果还不确定msg将来会存放什么类型的数据，最好不要写成msg = 0，否则可能会误导别人以为它一定是数值类型。

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所以使用 None 更加中立、开放，因为它不暗示变量的类型。

None 的官方文档：https://docs.python.org/zh-cn/3.13/library/constants.html#None

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💡****几个关键点：

1. None的类型是NoneType。
2. <font style="color:rgb(38, 38, 38);">None</font>出现在布尔判断中(<font style="color:rgb(38, 38, 38);">if</font>判断条件、<font style="color:rgb(38, 38, 38);">while</font>循环条件)，会被当作<font style="color:rgb(38, 38, 38);">False</font>来处理。
3. None不能参与任何数学运算，也不能与字符串拼接。
4. 不给函数设置返回值，那函数默认就会返回None

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None出现最多的两个场景：

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1️⃣函数中没有写return，或写了return但没有返回任何内容 。

2️⃣变量定义时，暂时还不知道要存放什么，可以先赋值为None。

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# None是一个特殊的字面量，它表示：空值 / 无值 / 无意义。msg=None# None 的类型是 NoneType。print(type(msg))# None 转为布尔值是 False。print(bool(msg))ifnotmsg:print('你好')# 不能参与数学运算，也不能与字符串拼接。# result1 = msg + 1# result1 = msg + 'hello'

返回值

什么是返回值

**函数返回值：**函数执行完毕后，会把执行结果交给调用者，这个执行结果就是函数的返回值。

我们之前用过的这些内置函数，都有返回值：

对于自定义的函数，即便我们不去设置返回值，函数也会默认返回None，由于None表示空，所以如果一个函数的返回值是None的话，就也可以说：这个函数“没有”返回值。

# 定义函数defadd(n1,n2):print(f'我收到了：{n1}、{n2}，二者相加是：{n1+n2}')print('add函数执行完毕了')# 调用函数result=add(100,200)print(result)# None

如何设置返回值

使用return关键字可以设置函数的返回值，return的作用有两个，分别是：

1. 结束函数的运行。
2. 把return后面的值，作为函数的返回值。

# 定义函数defadd(n1,n2):print(f'我收到了：{n1}、{n2}，二者相加是：{n1+n2}')print('add函数执行完毕了')returnn1+n2# 调用函数result=add(100,200)print(result)# print函数是没有返回值的res=print('hello')print(res)

全局作用域 VS 局部作用域

什么是作用域？

作用域就是变量能**起作用的范围**（变量在哪里能用，在哪里不能用），Python 中有多种作用域，我们先来学习：全局作用域、局部作用域。

全局作用域 _ 全局变量

1. **全局作用域：**整个.py文件最外层的范围，就是全局作用域。
2. **全局变量：**写在全局作用域中的变量，就叫：全局变量，全局变量在整个程序中都可以访问。

局部作用域 _ 局部变量

1. **局部作用域：**函数的内部范围，就是局部作用域。
2. **局部变量：**写在局部作用域中（函数内部）的变量，叫：局部变量，它只能在当前函数中使用。

global 关键字

在函数内部使用global关键字，可以声明变量为全局变量。

a=100deftest():globala# 使用 global 关键字，将a声明为全局变量。a=300print('函数中的打印（a）',a)test()print('全局的打印（a）',a)

小测试

请说出如下代码的输出结果（具体分析请参考视频教程）

# 全局作用域 与 局部作用域，以及global的使用a=100b=200deftest():c='尚硅谷'd='你好啊'globala a=300print('函数中的打印（a）',a)print('函数中的打印（b）',b)print('函数中的打印（c）',c)print('函数中的打印（d）',d)test()print('***************')print('全局的打印（a）',a)print('全局的打印（b）',b)print(c)print(d)# 局部作用域 和 局部变量，会在函数调用时创建，在函数执行结束后自动销毁deftest2():m=100m+=1print(f'我是test2函数中打印的m：{m}')test2()test2()test2()# 全局作用域 与 全局变量，会在程序开始时创建，在程序结束后销毁n=100deftest3():globaln n+=1print(f'我是test3函数中打印的n：{n}')test3()test3()test3()print(n)

嵌套调用

**嵌套调用：**在一个函数执行的过程中，调用了另外一个函数，例如下面的代码：

如下代码的具体分析过程，请参考视频教程。

# 函数嵌套调用测试1defgreet(name,msg):print(f'我叫{name}，我想说的话在下面：')speak(msg)print('嗯，我想说的结束了')defspeak(msg):print('----------')print(msg)print('----------')greet('张三','你好啊')# 函数嵌套调用测试2deftest1():print('进入 test1 函数')test2()print('退出 test1 函数')deftest2():print('进入 test2 函数')test3()print('退出 test2 函数')deftest3():print('进入 test3 函数')print('***正在执行 test3 函数')print('退出 test3 函数')test1()

递归调用

1️⃣递归调用：函数自己调用自己的一种操作。

defwelcome():print("你好啊！")welcome()# welcome 函数内部在调用自己welcome()

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📢**警告：**上述代码确实是递归调用，但会出现死循环！

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2️⃣递归必须要具备终止条件（不能无限的一直调用，总得有停下来的时候。）

如下代码使用递归调用的方式，输出了 10 次“你好啊！”

# 使用递归打印n次“你好啊”（从大到小）defwelcome(n):print(f'你好啊{n}')ifn>1:welcome(n-1)# 调用函数welcome(5)# 使用递归打印n次“你好啊”（从小到大）defwelcome(n):ifn>1:welcome(n-1)print(f'你好啊{n}')# 调用函数welcome(5)

3️⃣**递归的应用：**使用递归完成一个数的阶乘

如下代码的具体分析过程，请参考视频教程。

# 使用递归求阶乘deffactorial(num):ifnum==0:return1else:returnnum*factorial(num-1)# 调用函数，求5的阶乘result=factorial(6)print(result)

函数说明文档

函数说明文档：写在函数里的文字说明，用来描述：函数的功能、需要哪些参数、返回什么结果，它的语法和普通字符串一样，用三引号包裹：

defadd(n1,n2):""" 计算两个数相加的结果 :param n1:第一个数 :param n2:第二个数 :return:二者相加的结果 """returnn1+n2 result=add(1,2)

有了函数说明文档之后，可以通过鼠标悬浮的方式，查看函数的具体信息，如下图：

函数综合案例

完成一个健身挑战赛程序，功能演示见下图：

具体实现代码如下：

如下代码的具体分析过程，请参考视频教程。

defcalc_total(*nums):""" 计算总运动量（个） :param nums: 每一天的运动量（可变参数） :return: 总运动量（个） """# 备注：nums的类型是元组（下一章马上就讲了），sum是内置函数，可以对元组中的数据求和returnsum(nums)defcalc_avg(total,days=7):""" 计算平均值 :param total: 总运动量（个） :param days: 天数（默认值是7） :return: 平均值 """returntotal/daysdefcheck_success(total,goal=120):""" 判断本次挑战是否成功 :param total: 总运动量 :param goal: 成功数量（默认值为120） :return: 成功或失败的具体信息 """iftotal>=goal:return'✅恭喜！挑战成功！'else:return'❌抱歉！挑战失败！'defmain(title,duration,goal):""" 主函数，用于开始一场挑战赛 :param title: 比赛标题 :param duration: 比赛持续天数 :param goal: 目标运动量 :return: None """print(f'【{title}】【{duration}天】✊️挑战赛（请输入每天的数量）')num1=int(input('第1天：'))num2=int(input('第2天：'))num3=int(input('第3天：'))# 计算总数total=calc_total(num1,num2,num3)# 计算平均值avg=calc_avg(total,duration)# 判断挑战是否成功result=check_success(total,goal)# 打印相关信息print(f'【{title}】【{duration}天】健身总结')print(f'总数：{total}，平均值：{avg:.1f}')print(result)main('俯卧撑',3,40)