Python入门之函数和变量

Python是一种解释型的、面向对象的、带有动态语义的高级程序设计语言，本节主要总结Python自定义函数和变量：自定义函数，含参和无参函数，函数返回值，变量定义和变量作用域。

函数是组织好的，可重复使用的，用来实现单一，或相关联功能的代码段。函数能提高应用的模块性，和代码的重复利用率。

自定义函数

简单函数

函数定义：

def 函数名（参数列表）:
    函数体

注：

函数代码块以 def 关键词开头，后接函数标识符名称和圆括号 ()。圆括号之间用于定义参数。函数内容（函数体）以冒号起始，并且缩进。

例：

# 函数定义
def hello():
    print("Hello World")

# 函数调用
hello()

输出：Hello World

含参函数

任何传入参数和自变量必须放在圆括号中间，圆括号之间可以用于定义参数。

例：

# 两数之和
def add(a, b):
    print('a+b=', a + b)

# 函数调用
add(3, 4)

输出：a+b= 7

注：在 python 中，类型属于对象，变量是没有类型的

a=[1,2,3]
a="Python"

其中，[1,2,3] 是 List 类型，"Python" 是 String 类型，而变量 a 是没有类型，她仅仅是一个对象的引用（一个指针），可以是指向 List 类型对象，也可以是指向 String 类型对象。

可更改(mutable)与不可更改(immutable)对象

在 python 中，strings, tuples, 和 numbers 是不可更改的对象，而 list,dict 等则是可以修改的对象。

不可变类型：变量赋值 a=5 后再赋值 a=10，这里实际是新生成一个 int 值对象 10，再让 a 指向它，而 5 被丢弃，不是改变a的值，相当于新生成了a。

可变类型：变量赋值 la=[1,2,3,4] 后再赋值 la[2]=5 则是将 list la 的第三个元素值更改，本身la没有动，只是其内部的一部分值被修改了。

python参数传递

不可变类型：类似 c++ 的值传递，如 整数、字符串、元组。如fun（a），传递的只是a的值，没有影响a对象本身。比如在 fun（a）内部修改 a 的值，只是修改另一个复制的对象，不会影响 a 本身。

可变类型：类似 c++ 的引用传递，如 列表，字典。如 fun（la），则是将 la 真正的传过去，修改后fun外部的la也会受影响

# 可更改(mutable)与不可更改(immutable)对象
def mutable_demo(a, list):
    a = 5
    list[2] = 0
    list.append(5)

d = 1
e = [1, 2, 3, 4]
#函数调用
mutable_demo(d, e)
print(d)
print(e)

输出：1 和 [1, 2, 0, 4,5]    而不是 5和[1, 2, 3, 4]

函数参数

必需参数

必需参数须以正确的顺序传入函数。调用时的数量必须和声明时的一样。调用函数时，必须传入参数，不然会出现语法错误。

#如上面含参函数均为必须参数，如果只传入一个参数，则会报错
mutable_demo(d)

TypeError: mutable_demo() missing 1 required positional argument: 'list'

关键字参数

关键字参数和函数调用关系紧密，函数调用使用关键字参数来确定传入的参数值。使用关键字参数允许函数调用时参数的顺序与声明时不一致，因为 Python 解释器能够用参数名匹配参数值。

即：函数调用时加上参数名

# 使用这种方式可以传入参数顺序任意
mutable_demo(list=e, a=d)
mutable_demo(a=d, list=e)

默认参数

调用函数时，如果没有传递参数，则会使用默认参数。

注：多个参数时，确保所有默认参数在必须参数之后，调用时尽量使用关键字方式调用，避免出错

def print_info(name, age=18, sex='女'):
    "打印人员信息"
    print("名字: ", name, " 年龄: ", age, "性别: ", sex)

# 调用
print_info("小望云")
print_info("小望云", age=21)
print_info("小望云", age=25, sex='男')

输出：

名字:  小望云  年龄:  18 性别:  女

名字:  小望云  年龄:  21 性别:  女

名字:  小望云  年龄:  25 性别:  男

不定长参数

函数能处理比当初声明时更多的参数。这些参数叫做不定长参数，和上述 2 种参数不同，声明时不会命名。

def functionname([formal_args,] *var_args_tuple ):
   function_suite

加了星号 * 的参数会以元组(tuple)的形式导入，存放所有未命名的变量参数。如果在函数调用时没有指定参数，它就是一个空元组。我们也可以不向函数传递未命名的变量。

例：

# 不定长参数
def print_info2(name, *group):
    print("名字: ", name)
    print(group)
    for var in group:
        print(var)

# 调用
print_info2("小望云")
print_info2("小望云", 18)
print_info2("小望云", 18, '男')

输出：

名字:  小望云

()

名字:  小望云

(18,)

18

名字:  小望云

(18, '男')

18

男

加了两个星号 ** 的参数会以字典的形式导入：

# 不定长参数
def print_info3(name, **group):
    print("名字: ", name)
    print(group)

# 调用
print_info3("小望云")
print_info3("小望云", age=18)
print_info3("小望云", age=18, sex='男')

输出：

名字:  小望云

{}

名字:  小望云

{'age': 18}

名字:  小望云

{'age': 18, 'sex': '男'}

函数返回值

return [表达式] 语句用于退出函数，选择性地向调用方返回一个表达式。不带参数值的return语句返回None。

# 函数返回值
def add_demo2(a, b):
    return a + b

# 调用
sum = add_demo2(4, 5)
print(sum)

输出：9

变量及其作用域

变量是计算机内存中的一块区域，变量可以存储规定范围内的值，而且值可以改变。

变量命名：由字母、数字、下划线组成，数字不能开头，不能使用关键字。直观易读，单词为宜。

变量赋值：即变量声明和定义的过程（区别C++和Java），如 a=1

变量的作用域决定了在哪一部分程序可以访问哪个特定的变量名称。

L （Local） 局部作用域

E （Enclosing） 闭包函数外的函数中

G （Global） 全局作用域

B （Built-in） 内建作用域

以 L –> E –> G –>B 的规则查找，即：在局部找不到，便会去局部外的局部找（例如闭包），再找不到就会去全局找，再者去内建中找。

b_num = 100  # 内建变量

g_num = 0  # 全局变量

def outer_fun():
    o_num = 1  # 闭包函数外的函数

    def inner():
        i_num = 2  # 局部变量

注：Python 中只有模块（module），类（class）以及函数（def、lambda）才会引入新的作用域，其它的代码块（如 if/elif/else/、try/except、for/while等）是不会引入新的作用域的，也就是说这些语句内定义的变量，外部也可以访问。

全局变量和局部变量

定义在函数内部的变量拥有一个局部作用域，定义在函数外的拥有全局作用域。局部变量只能在其被声明的函数内部访问，而全局变量可以在整个程序范围内访问。

c = 5  # 全局变量
d = 6  # 全局变量

# 函数返回值
def add_demo3(a, b):
    temp = a + b  # 局部变量
    return temp

# 调用
sum = add_demo3(c, d)  # 全局变量
print(sum)

输出：11

global 和 nonlocal关键字

当内部作用域想修改外部作用域的变量时，就要用到global和nonlocal关键字。

num = 1  # 全局变量

def global_fun():
    global num  # 需要使用 global 关键字声明
    print(num)
    num = 123
    print(num)

global_fun()
print(num)

输出：

1

123

123

如果要修改嵌套作用域（enclosing 作用域，外层非全局作用域）中的变量则需要 nonlocal 关键字

temp = 1

def outer():
    temp = 10

    def inner():
        nonlocal temp  # nonlocal关键字声明
        temp = 100
        print(temp)

    inner()
    print(temp)


outer()
print(temp)

输出：

100

100

1

有一种特殊情况：

a = 10

def test():
    a = a + 1
    print(a)

test()

会报错：UnboundLocalError: local variable 'a' referenced before assignment

错误信息为局部作用域引用错误，因为 test 函数中的 a 使用的是局部，未定义，无法修改。

a = 1

def test(a):
    a = a + 1
    print(a)

test(a)

修改 a 为全局变量，通过函数参数传递，可以正常执行。