Python Tutorial - Lesson 4: Functions, the Code Magician!

欢迎回来！🎉 这节课我们要学习函数（function）—— 它能让我们的代码更有条理、可以重复使用，就像魔法一样！

复习一下前三节课

前三节课我们学会了： - 变量和基本数据类型 - 条件判断和循环 - 列表和字典

第一个知识点：什么是函数？

函数就是一段可以重复使用的代码，就像一个机器——你给它输入，它给你输出。

为什么要用函数？

✅ 避免重复：同样的代码不用写很多次
✅ 更易维护：修改一处，所有地方都生效
✅ 更易理解：给代码起个好名字，一看就知道是做什么的
✅ 模块化：把大问题拆成小问题

第二个知识点：定义和调用函数

最简单的函数

# 定义函数
def say_hello():
    print("你好！")
    print("欢迎来到Python的世界！")

# 调用函数
say_hello()
say_hello()  # 可以调用多次

你好！
欢迎来到Python的世界！
你好！
欢迎来到Python的世界！

带参数的函数

# 参数就是函数的输入
def greet(name):
    print(f"你好，{name}！")

greet("小明")
greet("小红")
greet("小刚")

你好，小明！
你好，小红！
你好，小刚！

多个参数

def introduce(name, age, city):
    print(f"我叫{name}，今年{age}岁，来自{city}。")

introduce("小明", 18, "北京")
introduce("小红", 17, "上海")

我叫小明，今年18岁，来自北京。
我叫小红，今年17岁，来自上海。

第三个知识点：返回值（return）

简单的返回值

def add(a, b):
    result = a + b
    return result  # 返回结果

sum_result = add(3, 5)
print(f"3 + 5 = {sum_result}")

# 也可以直接使用返回值
print(f"10 + 20 = {add(10, 20)}")

3 + 5 = 8
10 + 20 = 30

返回多个值

def calculate(a, b):
    sum_ab = a + b
    diff_ab = a - b
    product_ab = a * b
    quotient_ab = a / b
    return sum_ab, diff_ab, product_ab, quotient_ab

# 接收多个返回值
s, d, p, q = calculate(10, 3)
print(f"和：{s}")
print(f"差：{d}")
print(f"积：{p}")
print(f"商：{q}")

第四个知识点：参数的默认值

def greet(name, greeting="你好"):
    print(f"{greeting}，{name}！")

# 使用默认问候语
greet("小明")

# 使用自定义问候语
greet("小红", "早上好")
greet("小刚", "晚上好")

你好，小明！
早上好，小红！
晚上好，小刚！

关键字参数

def introduce(name, age, city):
    print(f"我叫{name}，今年{age}岁，来自{city}。")

# 按顺序传参数
introduce("小明", 18, "北京")

# 用关键字参数，顺序可以随便
introduce(age=17, city="上海", name="小红")

第五个知识点：可变参数

有时候我们不知道会传多少个参数，这时候可以用可变参数。

*args：接收任意数量的位置参数

def add_all(*numbers):
    total = 0
    for num in numbers:
        total += num
    return total

print(add_all(1, 2))          # 3
print(add_all(1, 2, 3, 4, 5)) # 15
print(add_all(10, 20, 30))    # 60

**kwargs：接收任意数量的关键字参数

def print_info(**info):
    for key, value in info.items():
        print(f"{key}: {value}")

print_info(name="小明", age=18, city="北京")
print("---")
print_info(course="数学", score=90, grade="高三")

name: 小明
age: 18
city: 北京
---
course: 数学
score: 90
grade: 高三

第六个知识点：变量的作用域

变量有它的作用范围，在函数内部定义的变量叫局部变量，在函数外部定义的叫全局变量。

局部变量

def my_function():
    x = 10  # 这是局部变量，只在函数内部有效
    print(f"函数内部：x = {x}")

my_function()
# print(x)  # 这行会报错，因为x在函数外部不存在

全局变量

x = 100  # 这是全局变量

def my_function():
    print(f"函数内部读取全局变量：x = {x}")

my_function()
print(f"函数外部：x = {x}")

修改全局变量

x = 100

def my_function():
    global x  # 声明要使用全局变量
    x = 200   # 修改全局变量
    print(f"函数内部修改后：x = {x}")

my_function()
print(f"函数外部：x = {x}")

第七个知识点：常用的内置函数

数学相关

print(abs(-10))          # 绝对值：10
print(round(3.14159, 2)) # 四舍五入：3.14
print(max(1, 5, 3, 9, 2)) # 最大值：9
print(min(1, 5, 3, 9, 2)) # 最小值：1
print(sum([1, 2, 3, 4, 5])) # 求和：15

类型转换

print(int("123"))      # 字符串转整数：123
print(float("3.14"))   # 字符串转浮点数：3.14
print(str(123))        # 数字转字符串："123"
print(bool(1))          # 转布尔值：True
print(bool(0))          # 转布尔值：False

序列相关

print(len("Hello"))       # 长度：5
print(len([1, 2, 3]))     # 列表长度：3
print(sorted([3, 1, 4, 2])) # 排序：[1, 2, 3, 4]
print(list(range(5)))      # 生成列表：[0, 1, 2, 3, 4]

综合练习：实用函数库

import math

# 1. 计算圆的面积
def circle_area(radius):
    """计算圆的面积"""
    return math.pi * radius ** 2

# 2. 判断是不是质数
def is_prime(n):
    """判断一个数是不是质数"""
    if n <= 1:
        return False
    for i in range(2, int(math.sqrt(n)) + 1):
        if n % i == 0:
            return False
    return True

# 3. 斐波那契数列
def fibonacci(n):
    """生成前n个斐波那契数"""
    fib_list = []
    a, b = 0, 1
    for _ in range(n):
        fib_list.append(b)
        a, b = b, a + b
    return fib_list

# 4. 统计文本中的词频
def word_count(text):
    """统计文本中每个词出现的次数"""
    words = text.lower().split()
    count_dict = {}
    for word in words:
        # 去掉标点符号
        word = word.strip('.,!?()[]{}"\'')
        if word:
            count_dict[word] = count_dict.get(word, 0) + 1
    return count_dict

# 测试这些函数
print("=== 测试函数 ===")

# 测试圆面积
r = 5
print(f"半径为{r}的圆面积：{circle_area(r):.2f}")

# 测试质数
test_numbers = [2, 3, 4, 7, 10, 13, 100]
for num in test_numbers:
    print(f"{num}是质数吗？{is_prime(num)}")

# 测试斐波那契
print(f"前10个斐波那契数：{fibonacci(10)}")

# 测试词频
text = "Hello hello world! This is a test. Hello again!"
print(f"\n词频统计：{word_count(text)}")

第四课小结

✅ 什么是函数：可重复使用的代码块
✅ 定义和调用函数：def关键字
✅ 参数：位置参数、关键字参数、默认值
✅ 返回值：return关键字，可以返回多个值
✅ 可变参数：args和kwargs
✅ 变量作用域：局部变量和全局变量
✅ 内置函数*：Python自带的实用函数

课后练习 ✏️

下节课预告：我们会学习文件操作，如何读取和写入文件，让程序可以保存数据！

Python学习教程 - 第四课：函数，代码的魔法师！