Python 入门之函数结构

第1关：函数的参数 - 搭建函数房子的砖 任务描述 当我们需要在程序中多次执行同一类型的任务时，不需要反复编写代码段来完成任务，而是可以利用函数工具来大大方便我们的编程工作。函数是可重复使用的、用来实现相关联功能的代码段。 本实训的目标是让学习者了解并掌握函数结构的相关知识，本关的小目标则是让学习者先了解并掌握函数参数的有关知识。 相关知识 我们在使用函数前，得先定义一个满足自己使用要求的函数。定义函数的基本结构是： def functionname( parameters ): “函数_文档字符串” function_suite return [expression] 定义函数以def关键词开头，后面跟着函数名、圆括号()、括号中的参数、冒号； 接着，在缩进块中编写函数体，函数的第一行语句一般是写文档字符串，用于存放函数说明，也可以选择不写； Return[expression]表示结束函数，并返回值。而不带表达式的return相当于返回空值。 本关的重点就是研究函数的参数parameters。定义函数的时候，参数的名字和位置定下来了，函数的接口定义也就完成了。我们在调用函数时，只用知道该传递什么样的参数，函数内部的运行情况已经被封装，使用者不必了解。 Python 的函数参数主要包含以下几种： 必选参数； 默认参数； 可变参数； 关键字参数。 必选参数 必选参数也叫位置参数，是函数中最常用的参数。必选参数就是在调用函数的时候必须指定参数值。例如：

输出结果： 3 如果调用plus函数时，传入的参数不符合要求，则会出现错误。例如：

d = plus() TypeError: plus() missing 2 required positional arguments: ‘a’ and ‘b’

d = plus(1) TypeError: plus() missing 1 required positional argument: ‘b’ 默认参数 默认参数是指给函数参数提供默认值，如果在调用函数的时候没有给该参数传递值，则该参数使用默认值。例如：

从上面的例子可以看出，在函数调用过程中可以不用给默认参数传递参数值。但在使用默认参数时，有两点需要注意： 默认参数要放在所有必选参数的后面； 默认参数必须指向不变对象。 可变参数 在有些情况下，我们在定义函数的时候，还不能确定函数应该包含多少个参数，这时我们可以使用可变参数，可变参数就是传入的参数数量是可变的。例如：

输出结果： 6 10 25 0 在上面的例子中，numbers就是一个可变参数，可变参数前面加一个标识符*。在函数内部，可变参数numbers接收到的值是一个tuple。我们在调用参数是可变参数的函数时，可以给该函数传递任意个数的参数，包括0个参数。 关键字参数 可变参数允许我们在调用函数时传入任意个参数，这些可变参数在函数调用时自动组装为一个tuple。而关键字参数允许我们传入任意个含参数名的参数，这些关键字参数在函数调用时自动组装为一个dict。也就是说，关键字参数将长度任意的键-值对，作为参数传递给函数。例如：

输出结果： {} {‘x’: 1} {‘x’: 1, ‘y’: 2} 在上面的例子中，kw就是一个关键字参数，关键字参数前面加**表示。关键字参数可以扩展函数功能，使传递参数过程更为简便。例如：

输出结果： 6 但在上述例子中，将字典中的值向plus函数中传递参数的方法过于累赘，可以采取关键字参数的方法。例如：

输出结果： 6 使用关键字参数**dict的方法，可以大大提高参数传递的效率。 参数组合 我们在函数定义过程中，可以同时用到必选参数、默认参数、可变参数、关键字参数中的一种或几种。但是需要特别注意的是，这四种参数在使用的过程中是有顺序的，顺序依次应该是必选参数、默认参数、可变参数和关键字参数。例如：

输出结果： x= 1 y= 2 z= 0 args= () kw= {} 上面这个例子中，向plus函数中传入了两个必选参数1和2。必选参数必须得提供值，但是默认参数、可变参数和关键字参数可以不用提供值，我们还可以给默认参数、可变参数和关键字参数传递值。例如：

输出结果： x= 1 y= 2 z= 3 args= (4, 5, 6) kw= {} x= 1 y= 2 z= 3 args= (4, 5, 6) kw= {‘k’: 7, ‘m’: 8} 小结 不同类型的参数是有顺序的，依次是必选参数、默认参数、可变参数和关键字参数； 默认参数一定要用不可变对象，用可变对象容易产生逻辑错误； *args表示的是可变参数，*args接收的是一个元组； **kw表示的是关键字参数，**kw接收的是一个字典。 编程要求 本关的编程任务是补全src/Step1/plus.py文件的代码，实现相应的功能。具体要求如下： 定义并调用一个函数，功能是对输入的列表中的数值元素进行累加，列表中元素的个数没有确定； 将累加结果存储到变量d中； 输出累加结果d。 本关涉及的src/Step1/plus.py代码文件的代码框架如下：

测试说明 本关的测试文件是src/Step1/plus.py，测试过程如下： 平台自动编译生成plus.exe； 平台运行plus.exe，并以标准输入方式提供测试输入； 平台获取plus.exe输出，并将其输出与预期输出对比。如果一致则测试通过，否则测试失败。 以下是平台对src/Step1/plus.py的样例测试集： 测试输入： 1 2 3 4 5 预期输出： 15 测试输入： 1 3 5 7 9 11 预期输出： 36 测试输入： 2 4 6 8 10 12 14 16 预期输出： 72 开始你的任务吧，祝你成功！ 如果你觉得这一关的内容对你有帮助，请你在下面点赞。 参考代码：

第2关：函数的返回值 - 可有可无的 return 任务描述 函数在进行运算处理后，返回的值被称为返回值。函数返回的值是通过return语句执行。返回值能够让我们直接得到函数处理的结果，而不必关心函数内部复杂繁重的运算过程，大大提高了编程效率。本关的主要目标是让学习者了解并掌握函数返回值的相关知识。 相关知识 return语句将值返回到调用函数的出口，函数中一定要有return返回值才是完整的函数。如果我们没有在函数中定义函数返回值，那么程序会自动让函数返回一个结果，该结果是None对象，而None对象表示没有任何值。 将值作为返回值 函数的返回值只有一个，但有时我们会发现有的函数好像有多个返回值，其实这里的“多个”并不是指多个返回值。比如函数返回一列表，里面包含很多个元素值。这就类似于，只能从超市带走一个箱子，但是允许我们把一些东西都装到箱子里面看做一个东西带走。例如： def f(): return 1,‘abc’,‘1234’ print(f()) 输出结果： (1, ‘abc’, ‘1234’) 调用f()函数，程序输出为一个元组，所以函数返回值表面上是3个值，其实是返回一个元组，元组里面有三个不同元素（元组语法上不需要一定带上圆括号）。 将函数作为返回值 我们除了可以将各种类型的值作为返回值外，也可以将函数作为返回值。例如，我们要定义一个函数来求列表中数值元素的和，一般情况下我们是这样定义的： def plus(*args): s = 0 for n in args: s = s + n return s 但是，如果我们不需要立刻求和，而是在后面的程序中，根据需求再计算，这种情况怎么办呢？这时我们定义的函数可以不返回求和的结果，而是返回计算求和的函数。所以我们还可以用如下方法定义函数： def lazy_plus(*args): def plus(): s = 0 for n in args: s = s + n return s return plus 当我们调用lazy_plus()时，返回的并不是求和结果，而是计算求和的函数：

输出结果： 调用函数f时，才真正计算求和的结果：

输出结果： 15 在上述例子中，我们在函数lazy_plus中又定义了函数plus，而且内部函数plus是可以引用外部函数lazy_plus的参数和局部变量的。当函数lazy_plus返回函数plus时，相关参数和变量也将会保存在返回的函数中，这种方式也称为“闭包”（Closure）。 小结 我们除了可以将函数计算的值作为返回值外，也可以将函数作为返回值。 如果您想了解更多函数结构的相关知识，请参考：【美】 Eric Matthes 著《 Python 编程——从入门到实践》第八章。 编程要求 本关的编程任务是补全src/step2/return.py文件的代码，实现相应的功能。具体要求如下： 定义一个函数gcd，功能是求两个正整数的最大公约数； 调用函数gcd，得到输入的两个正整数的最大公约数，并输出这个最大公约数。 本关涉及的代码文件src/step2/return.py的代码框架如下：

测试说明 本关的测试文件是src/step2/return.py，测试过程如下： 平台自动编译生成return.exe； 平台运行return.exe，并以标准输入方式提供测试输入； 平台获取return.exe输出，并将其输出与预期输出对比。如果一致则测试通过，否则测试失败。 以下是平台对src/step2/return.py的样例测试集： 测试输入： 1 8 预期输出： 1 测试输入： 9 3 预期输出： 3 测试输入： 9 21 预期输出： 3 测试输入： 126 36 预期输出： 18 开始你的任务吧，祝你成功！ 如果你觉得这一关的内容对你有帮助，请你在下面点赞。 参考代码：

第3关：函数的使用范围：Python 作用域 任务描述 函数是有使用范围的，在一个模块中，我们可以定义很多函数和变量。但我们希望有的函数和变量别人可以使用，有的函数和变量仅仅可以在模块内部使用，这就是 Python 作用域的相关问题。本关的目标就是让学习者了解并掌握函数的使用范围，即 Python 作用域的相关知识。 相关知识 在 Python 中，正常的函数和变量名是公开的（public），是可以被直接引用的。比如abs()、abc、dir()等。 类似__xxx__这种格式的变量是特殊变量，允许被直接引用，但是会被用作特殊用途。比如__author__、__name__就是属于特殊变量。hello模块定义的文档注释也可以用特殊变量__doc__访问，我们自己编程定义的变量一般不会用这种变量名。 类似_xxx和__xxx这种格式的函数和变量就是非公开的（private），不应该被直接引用。 补充：_xxx的函数和变量是protected，我们直接从外部访问不会产生异常。__xxx的函数和变量是private，我们直接从外部访问会报异常，我们要注意前缀符号的区别。 我们要注意用词的区别，我们说的private函数和变量是“不应该”被直接引用，而不是“不能”被直接引用。这是因为在 Python 中并没有一种方法可以真正完全限制访问private函数或变量。但是我们为了养成良好的编程习惯，是不应该引用private函数或变量的。private函数的作用是隐藏函数的内部逻辑，让函数有更好的封装性。例如： def _private_1(name): return ‘Hello, %s’ % name def _private_2(name): return ‘Hi, %s’ % name def greeting(name): if len(name) > 3: return _private_1(name) else: return _private_2(name) 我们在上述程序块里公开了greeting()函数，greeting()函数需要使用_private_1()和_private_2()函数。学习者并不需要知道greeting()函数中的内部实现细节，所以我们可以将内部逻辑用private函数隐藏起来，这是一种十分常用的代码封装的方法。 小结 为了让程序的封装性更好，我们一般都限定函数的使用范围。一般我们把外部需要使用的函数定义为public函数，而把只在内部使用而外部不需要引用的函数定义成private函数。 编程要求 本关的编程任务是补全src/step3/scope.py文件的代码，实现相应的功能。具体要求如下： 编写程序，功能是求两个正整数的最小公倍数； 要求实现方法：先定义一个private函数 _gcd()求两个正整数的最大公约数，再定义public函数lcm()调用 _gcd()函数求两个正整数的最小公倍数； 调用函数lcm()，并将输入的两个正整数的最小公倍数输出。 本关涉及的代码文件src/step3/scope.py的代码框架如下：

测试说明 本关的测试文件是src/step3/scope.py，测试过程如下： 平台自动编译生成scope.exe； 平台运行scope.exe，并以标准输入方式提供测试输入； 平台获取scope.exe输出，并将其输出与预期输出对比。如果一致则测试通过，否则测试失败。 以下是平台对src/step3/scope.py的样例测试集： 测试输入： 5 6 预期输出： 30 测试输入： 8 10 预期输出： 40 测试输入： 16 24 预期输出： 48 测试输入： 132 214 预期输出： 14124 开始你的任务吧，祝你成功！ 如果你觉得这一关的内容对你有帮助，请你在下面点赞。 路程中会遇到很多很多麻烦困难，我们需要承受，更要去解决，俞敏洪说过一句话：坚持下去，不是我们有足够的坚强，而是我们已经无法选择。 参考代码：