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函数

函数是 Python 中组织和重用代码的基本单元。

定义函数

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def greet(name):
    """打印问候语"""
    print(f"Hello, {name}!")

greet("Alice")  # Hello, Alice!
  • 解释：def greet(name): 定义了一个函数，接受参数 name 并打印问候语。
  • 适用场景：适用于需要重复执行的代码块。

参数和返回值

1. 默认参数

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def add(a, b=0):  # 默认参数
    return a + b

print(add(3, 5))  # 8
print(add(3))     # 3
  • 解释：b=0 是默认参数，如果调用时未提供 b 的值，则使用默认值 0。
  • 适用场景：适用于参数有默认值的场景。

2. 可变参数

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def sum_all(*args):
    return sum(args)

print(sum_all(1, 2, 3))  # 6
  • 解释：*args 允许函数接受任意数量的位置参数。
  • 适用场景：适用于参数数量不确定的场景。

作用域

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x = 10  # 全局变量

def foo():
    global x  # 声明 x 为全局变量
    x = 20    # 修改全局变量的值

foo()
print(x)  # 20
  • 解释：global x 声明 x 是全局变量，函数内部可以修改它。
  • 适用场景：适用于需要在函数内部修改全局变量的场景。

高阶函数

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def apply(func, value):
    return func(value)

print(apply(str.upper, "hello"))  # HELLO
  • 解释：apply 函数接受一个函数 func 和一个值 value，并返回 func(value)。
  • 适用场景：适用于需要将函数作为参数传递的场景。

高级用法

1. 递归调用

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def factorial(n):
    if n == 1:
        return 1
    return n * factorial(n - 1)

print(factorial(5))  # 120
  • 解释：递归函数调用自身来解决问题。
  • 适用场景：适用于分治算法或数学中的递归问题。

2. 闭包

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def outer(x):
    def inner(y):
        return x + y
    return inner

closure = outer(10)
print(closure(5))  # 15
  • 解释：闭包是嵌套函数，可以访问外部函数的变量。
  • 适用场景：适用于需要保存状态的场景。

3. 装饰器

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def decorator(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        print("Before function call")
        result = func(*args, **kwargs)
        print("After function call")
        return result
    return wrapper

@decorator
def greet(name):
    print(f"Hello, {name}!")

greet("Alice")
  • 解释：装饰器用于在不修改原函数代码的情况下扩展功能。
  • 适用场景：适用于日志记录、性能测试等横切关注点。

闭包

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def make_multiplier(n):
    def multiplier(x):
        return x * n
    return multiplier

double = make_multiplier(2)
print(double(5))  # 10

实践练习

练习1：斐波那契数列

题目：实现一个 fibonacci 函数，生成斐波那契数列的前 n 项。

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def fibonacci(n):
    """返回斐波那契数列的前n项"""
    a, b = 0, 1
    result = []
    for _ in range(n):
        result.append(a)
        a, b = b, a + b
    return result

# print(fibonacci(10))  # [0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34]

练习2：汉诺塔

题目：实现一个 hanoi 函数，解决汉诺塔问题，并打印移动步骤。

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def hanoi(n, source, target, auxiliary):
    """解决汉诺塔问题"""
    if n > 0:
        hanoi(n-1, source, auxiliary, target)
        print(f"Move disk {n} from {source} to {target}")
        hanoi(n-1, auxiliary, target, source)

# hanoi(3, 'A', 'C', 'B')

小结

本章介绍了 Python 函数的核心概念，包括定义、参数传递、作用域和高阶函数。