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Python其实很简单 第十二章 函数与变量的作用域

在前面已经多次提到函数这个概念，之所以没有解释什么是函数，是因为程序中的函数和数学中的函数差不多，如input()、range()等都是函数，这些都是Python的标准函数，直接使用就可以了。根据需要，用户也可以自定义函数。

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12.1 函数

函数的结构：

def 函数名(参数)：

函数体

return 返回值

例如：数学中的函数f(x)=2x+5在Python中可以定义如下：

def f(x):

y=2*x+5

return(y)

如果x取值为3，可以使用如下语句调用函数：

f(3)

下面给出完整的程序代码：

def f(x):

y=2*x+5

return(y)

res=f(3)

print(res)

运行结果：11

如上例中的x是函数f(x)的参数，有时也被称为形式参数（简称形参），在函数被调用时，x被具体的值3替换y就是函数的返回值，这个值3也被称为实际参数（简称实参）。

上例中的y是函数f(x)的返回值。并不是所有的函数都有参数和返回值。如下面的函数：

def func():

print('此为无参数传递、无返回值的函数')

func()

输出结果：此为无参数传递、无返回值的函数

可以看出，该函数func()无参数，故调用时不用赋给参数值。

函数也可以有多个参数，如f(x,y)=x²+y²，可用Python语言定义如下：

def f(x,y):

z=x**2+y**2

return z

print(f(2,3)) #调用函数f(x,y)

输出结果：13

也可以通过直接给参数列表中的参数赋值的方法，为参数添加默认值，如果用户赋予参数值，则按照用户赋值执行，否则使用默认值。例如：

def f(x,y=3):

z=x**2+y**2

return z

若调用时参数列表为（2,1），即x赋值为2，y赋值为1：

print(f(2,1))

输出结果为：5

若调用时参数列表为（2），即x赋值为2，y赋值省缺，则y使用默认值：

print(f(2))

输出结果为：13

回调函数，又称函数回调，是将函数作为另一函数的参数。

例如：

def func(fun,m,n):

fun(m,n)

def f_add(m,n):

print('m+n=',m+n)

def f_mult(m,n):

print('m*n=',m*n)

func(f_add,2,3)

func(f_mult,2,3)

输出结果：

m+n= 5

m*n= 6

在f_add(m,n)和f_mult(m,n)被定义前，func(fun,m,n)中的fun(m,n)就已经调用了这两个函数，即“先调用后定义”，这也是回调函数的特点。

如果无法预知参数的个数，可以在参数前面加上*号，这种参数实际上对应元组类型。譬如，参会的人数事先不能确定，只能根据与会人员名单输入：

def func(*names):

print('今天与会人员有：')

for name in names:

print(name)

func('张小兵','陈晓梅','李大海','王长江')

运行后，输出结果为：

今天与会人员有：

张小兵

陈晓梅

李大海

王长江

参数为字典类型，需要在参数前面加上**号。

def func(**kwargs):

for i in kwargs:

print(i,kwargs[i])

func(a='a1',b='b1',c='c1')

输出结果为：

a a1

b b1

c c1

一个有趣的实例：

def func(x,y,z,*args,**kwargs):

print(x,y,z)

print(args)

print(kwargs)

func('a','b','c','Python','is easy',py='python',j='java',ph='php')

输出结果：

a b c # 前三个实参赋给前三个形参

('Python', 'is easy') # *args接收元组数据

{'py': 'python', 'j': 'java', 'ph': 'php'} # **kwargs接收字典数据

12.2 变量的作用域

变量的作用域即变量的有效范围，可分为全局变量和局部变量。

局部变量

在函数中定义的变量就是局部变量，局部变量的作用域仅限于函数内部使用。

全局变量

在主程序中定义的变量就是全局变量，但在函数中用关键字global修饰的变量也可以当做全局变量来使用。

全局变量的作用域是整个程序，也就是说，全局变量可以在整个程序中可以访问。

下面通过实例去讨论：

程序1：

a=1 # a为全局变量

def a_add():

print('a的初值：',a) # 在函数中读取a的值

a_add() # 调用函数a_add()

a+=1 # 主程序语句，a增加1

print('a现在的值是：',a) # 主程序语句，读取a的值

运行结果：

a的初值： 1

a现在的值是： 2

这个结果和我们想象的一样，全局变量a既可以在主程序中读取，也可以在子程序（函数）中读取。

程序2：

a=1

def a_add():

a+=1

print('a的初值：',a)

a_add()

print('a现在的值是：',a)

运行程序1时出现如下错误提示：

UnboundLocalError: local variable 'a' referenced before assignment

意思是：局部变量'a'在赋值之前被引用。

从语法上来讲，该程序没有错误。首先定义了一个全局变量a并赋值为1，又定义了一个函数a_add()，函数内的语句a+=1就是出错的根源，虽然我们的初衷是想让全局变量a的值增加1，但从错误提示看，这个语句中的a并不是全局变量，而是局部变量。看来，在函数中读取全局变量的值是没有问题的（在程序1中已经得到了验证），但要在函数中改变全局变量的值是不行的（在程序2的错误提示a+=1中的a 是局部变量，而非全局变量）。

怎样解决这个问题？

程序3：

a=1

def a_add(x):

x+=1

return x

print('a的初值：',a)

a=a_add(a)

print('a现在的值是：',a)

运行结果：

a的初值： 1

a现在的值是： 2

结果的确是正确的，但在函数a_add(x)中没有调用变量a（没有出现变量a）。

程序4：

a=1

def a_add(a):

a+=1

return a

print('a的初值：',a)

a=a_add(a)

print('a现在的值是：',a)

运行结果：

a的初值： 1

a现在的值是： 2

对比程序4和程序3不难发现，其实程序4只是简单的把函数的参数x变成了a，这个a的实质和程序3中的x还是一样的。这进一步证实，函数中的a是局部变量，与主程序的全局变量a有着本质的区别。

程序5：

a=1

def a_add():

global a

a+=1

print('a的初值：',a)

a_add()

print('a现在的值是：',a)

运行结果：

a的初值： 1

a现在的值是： 2

程序5和程序2相比较，仅仅是在函数中添加了一个定义“global a”，此时的局部变量a就可以当做全局变量使用，由于它和全局变量a同名，自然也就不用区分a究竟是全局变量还是局部变量了，在主程序和该函数内都可以访问、修改变量a的值了。

虽然使用global可使变量使用起来非常方便，但也容易引起混淆，故在使用过程中还是谨慎为好。

12.3 函数的递归与嵌套

递归，就是函数调用它自身。递归必须设置停止条件，否则函数将无法终止，形成死循环。

以计算阶乘为例：

def func(n):

if n==1:

return 1

else:

return n*func(n-1) #func( )调用func( )

print(func(5))

运行结果为：120

嵌套，指在函数中调用另外的函数。这是程序中常见的一种结构，在此不再赘述。

匿名函数

Python中可以在参数前加上关键字lambda定义一个匿名函数，这样的函数一般都属于“一次性”的。

例如：

程序1：这是一个常规的函数定义和调用。

def f_add(x,y):

return x+y

print(f_add(2,3))

输出结果：5

程序2：使用lambda定义匿名函数。

f_add=lambda x,y:x+y

print(f_add(2,3))

输出结果：5

从上面的代码可以看出，使用lambda仅仅减少了一行代码。f_add=lambda x,y:x+y中的f_add不是变量名，而是函数名。程序1和程序2的print( )语句中的参数都是一样的——调用函数f_add( )。所以，匿名函数并没有太多的优点。

python函数中局部变量与全局变量遵守规则

（1）简单数据类型变量无论是否与全局变量重名，仅在函数内部创建和使用，函数退出后变量被释放，如有全局同名变量，其值不变。

（2）简单数据类型变量在用global保留字声明后，作为全局变量使用，函数退出后该变量保留且值被函数改变。

（3）对于组合数据类型的全局变量，如果在函数内部没有被真实创建的同名变量，则函数内部可以直接使用并修改全局变量的值。

（4）如果函数内部真实创建了组合数据类型变量，无论是否有同名全局变量，函数仅对局部变量进行操作，函数退出后局部变量被释放，全局变量值不变。

*《python语言程序设计基础》.高等教育出版社

如何查看 Python 全部内置变量和内置函数？

查看python内置函数的方法：1、打开Python IDLE编辑器；2、输入" dir(__builtins__)"命令，按下回车键（Enter）得到Python全部内置变量和函数。

如何查看 Python 全部内置变量和内置函数？

1 如图，打开 Python IDLE，我用的 是 Python 3.7 ，界面有个性定制。你的版本不同，界面有差异，但是操作方法应该是一样的。

2 输入 dir(__builtins__)

按下回车键（Enter）。

3 也可以：

import builtins

dir(builtins)

按下回车键（Enter）。

得到的结果和 dir(__builtins__) 是一样的。

4 那么这返回的一大堆到底是什么东西？

可以看到，返回的结果是以 [ 开头以 ] 结尾，说明是个列表，我们看看这列表里一共有多少个元素？

输入：

len(dir(__builtins__)）

得到一个数字，154 ，说明当前版本的 Python 内置的常量和函数总数是 154 。

5 我们再重新输出一下这个列表，逐个打印出来，更好看一点。

for item in dir(__builtins__):

print(item)

按下两次回车键（Enter）。按照默认的字母顺序，先是大写字母 A-Z，然后是下划线（_）开头的，然后是小写字母 a-z ，为什么是这个顺序？因为按照 ASCII 码表，表示小写字母的数字比表示大写字母的数字要大，而表示下划线（_）的数字居中，所以如此。

6 print() 就是 Python 3 的默认函数。我们试试：

print('Hello World')

builtins.print('Hello World')

__builtins__.print('Hello World')

运行结果如下，可以看到，结果是一样的。

dir()本身就是 Python 的内置函数，利用它，我们可以查看对象的全部方法和属性，对于掌控全局，了解全貌很有用。

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Python函数及变量的定义和使用

def 函数名():                                                

   函数体                                             

   return  返回值                            

def 函数名（非可选参数，可选参数）:

   函数体 

return 返回值

def 函数名(参数，*b):

    函数体

    return 返回值

函数名 = lambda 参数 : 表达式

例1：f = lambda x , y  :  x + y                        

调用：f(6 + 8)     输出：14                             

例2： f = lambda : "没有参数的lambda函数！"

调用： print(f())    输出: 没有参数的lambda函数!

python中函数中定义的变量只能在该函数题中起作用对吗

函数中定义的变量只能在函数体重起作用，Python在函数中定义的变量只能在该函数体中才可以起作用，只要出了这个函数，那么其他的地方就无法访问这个变量，因为该变量的作用域只在这个函数中，所以只在本函数体内有效。

因为定义了局部变量只能在其被声明的函数内部访问，要想在程序的全域进行访问只能通过定义全局变量的方法进行实现，这些只要在程序控制范围内都可以调用。

一般情况下变量就分为这两大类，一类是全局变量，一类是局部变量。

Python常用的控制语句：

1、if语句，当条件成立时运行语句块。经常与else，elif（相当于else if）配合使用、for语句，遍历列表、字符串、字典、集合等迭代器，依次处理迭代器中的每个元素。

2、while语句，当条件为真时，循环运行语句块、try语句，与except，finally配合使用处理在程序运行中出现的异常情况、class语句，用于定义类型。

3、def语句，用于定义函数和类型的方法、pass语句，表示此行为空，不运行任何操作。

4、from… import语句，从包导入模块或从模块导入某个对象、import … as语句，将导入的对象赋值给一个变量、in语句，判断一个对象是否在一个字符串、列表、元组里。

Python代码编写注意：

开发者有意让违反了缩进规则的程序不能通过编译，所以在进行Python代码的书写时一定要注意代码的缩进。

以上内容参考：百度百科-Python

Python函数和模块的定义与使用，包括变量的类型及匿名函数用法

函数是组织好，可重复使用的，用来实现相关功能的代码段

函数提高了代码的重复利用率和应用的模块性。

除Python自带的函数之外，也可以自己创建函数，叫做自定义函数

语法：

函数代码块以 def 开头

参数为 输入值 ，放于函数名后口号里面，

函数内容以冒号:开始，函数体缩进， return 返回 输出值

函数调用使用关键字参数来确定传入的参数值，此时，如果多个函数则不需要按照指定顺序。

在定义函数时，指定参数默认值。调用时如果不传入参数，则使用默认值

不定长部分如果没有指定参数，传入是一个空元组

加了 两个星号 ** 的参数会以字典的形式导入

/ 用来指明函数形参必须使用指定位置参数，不能使用关键字参数的形式。

3.8版本之后的才能使用

不使用 def 定义函数，没有函数名

lamdba主体时一个表达式，而不是代码块，函数体比def简单很多

定义在函数内部的为局部变量，仅能在函数内部使用

定义在函数外部的为全局变量，可在全局使用

模块是将包含所有定义的函数和变量的文件，一般将同类功能的函数组和在一起称为模块。

模块需要导入后，在调用相应函数进行使用

模块导入的方法：

从模块中导入一个指定的部分

把一个模块的所有内容全都导入