详解Python函数

Python 中函数的应用非常广泛，比如 input() 、print()、range()、len() 函数等等，这些都是 Python 的内置函数，可以直接使用。

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3.1 def语句和参数

如果调用print()或者len()函数，你会传入一些值，放在括号之间，在这里称为“参数”。也可以自己定义接收参数的函数。

>>> def hello (name):
print('hello '+ name)
>>> hello('alice')
hello alice
>>> hello('bob')
hello bob

在这个程序的hello（）函数定义中，有一个名为name的变元。“变元”是一个变量，当函数被调用时，参数就存放在其中。

【注】保存在变元中的值，在函数返回后就丢失了。

3.2 返回值和return语句

函数调用求值的结果，称为函数的“返回值”。

用def语句穿创建函数时，可以用return语句指定应该返回什么值。return语句也包含以下部分

• return 关键字
  
• 函数应该返回的值或表达式
  

如果在return语句中使用了表达式，返回值就是该表达式求值的结果。

3.3 None值

在python中有一个值称为None，他表示没有值。None是NoneType数据类型的唯一值。 print()函数在屏幕上显示文本，但他不需要返回任何值，这就和len()和input()不同。但既然所有函数调用都需要求值为一个返回值，那么print（）就返回None

>>> spam = print('hello')
hello
>>> None ==spam
True
>>>

在幕后，对于没有return语句的函数定义，python都会在末尾加上return None。这类似于while或者fo循环隐式的以continue语句结尾。而且，如果使用带值的return语句（也就是只有return关键字本身），那么就返回None。

3.4关键字参数和print()

大多数参数是由他们在函数调用中的位置来识别的。但是“关键字参数”是有函数调用是加在他们前面的关键字来识别的。关键字参数通常用于可选变元*。例如，print（）函数有可选的变元end和sep，分别指定在参数末尾打印什么，以及在参数之间打印什么来隔开它们*

>>> print('dog','cat','mice')
dog cat mice
>>> print('dog','cat','mice',sep=',')
dog,cat,mice
>>>

3.5 局部作用域

在被调用函数内赋值的变元和变量，处于该函数的“局部作用域”，在所有函数之外复制的变量，属于“全局作用域”。处于局部作用域的变量，被称为“局部变量”。处于全局作用域的变量，被称为“全局变量”。一个变量必是其中的一种，不能既是全局有事局部的。 可以将“作用域”看成是变量的容器。当作用域被销毁时，所有保存在该作用域内的变量值就被丢弃了。

作用域很重要，理由如下：

• 全局作用域中的代码不能使用任何局部变量
  
• 但是，局部作用域可以访问全局变量
  
• 一个函数的局部作用域中的代码，不能使用其他局部作用域中的变量
  
• 如果在不同的作用域中，你可以用相同的名字命名不同的变量
  

3.5.1 局部变量不能在全局作用域内使用

def spam():
   eggs = 111
spam()
print(eggs)

如果运行这个程序就会出错，eggs变量只属于spam（）调用所创建的局部作用域。

3.5.2 局部作用域不能使用其他局部作用内的变量

def spam():
   eggs = 99
   bacon()
   print(eggs)
   
def bacon()
   ham = 101
   eggs = 0
   
spam()

程序运行时，spam()被调用，创建一个局部作用域。局部变量eggs被赋值为99。然后bacon()函数被调用，创建第二个作用域。多个局部作用域能同时存在。在这新的局部作用域中，局部变量ham也被创建被赋值为101。局部变量eggs也被创建并赋值为0。 当bacon()返回时，这次调用的局部作用域被销毁。程序执行在spam()函数中继续，打印出eggs的值。这次spam()调用的局部作用域任然存在，eggs被赋值为99.

3.5.3 全局变量可以在局部作用域中读取

def spam():
   print(eggs)
eggs = 42
spam()
print(eggs)

3.6 global 语句

如果需要在一个函数内修改全局变量，就是用global语句

有四条法则，来区分一个变量是处于局部作用域还是全局作用域

• 如果变量在全局作用域中使用（即在所有函数之外），它就是全局变量
  
• 如果在一个函数中，有针对该变量的global语句，它就是全局变量
  
• 否则，如果该变量用于函数中的赋值语句，它就是局部变量
  
• 但是，如果该变量没有用在赋值语句中，它就是全局变量
  

3.7 异常处理

当程序运行出错时，可以用try和except语句来处理。那些可能出错的语句被放在try子句中。如果错误发生，程序执行就转到接下来的except子句开始处。

如果try子句中的代码导致一个错误，程序执行就立即转到except子句中的代码，一旦执行跳到except子句的代码中，就不会回到try的子句中了

3.8一个小程序：猜数字

import random

secretNumber = random.randint(1,20)
print('i am think of number between 1 and 20:')

for guessesTaken in range(1,7):
   print('take a guess')
   guess = int(input())

   if guess print('you guess is too low.')
   elif guess > secretNumber:
       print('you guess is too high')
   else:
       break
if guess == secretNumber:
   print('good job!the number i was thinking of was ' + str(secretNumber)+
         ' and  you guessed my number in  ' +  str(guessesTaken) + ' guesses')
else:
   print('Nope. the number i was thinking of was ' + str(secretNumber))

3.9 实践

Collatz 序列 编写一个名为 collatz()的函数，它有一个名为 number的参数。如果参数是偶数，那么 collatz()就打印出 number // 2，并返回该值。如果 number是奇数，collatz()就打印并返回 3 * number + 1。

然后编写一个程序，让用户输入一个整数，并不断对这个数调用collatz()，直到函数返回值１（令人惊奇的是，这个序列对于任何整数都有效，利用这个序列， 你迟早会得到 1！既使数学家也不能确定为什么。你的程序在研究所谓的“Collatz 序列”，它有时候被称为“最简单的、不可能的数学问题”）。

在前面的项目中添加 try 和 except 语句，检测用户是否输入了一个非整数的字符串。正常情况下，int()函数在传入一个非整数字符串时，会产生 ValueError 错误，比如 int(‘puppy’)。在 except子句中，向用户输出一条信息，告诉他们必须输入一个整数。

示例代码1：

def collatz(number):
   if number == 1:
       return 1
   elif number % 2 == 0:
       numbers = number//2
       print(numbers)
       collatz(numbers)
   elif number % 2 == 1:
       numbers = 3*number+1
       print(numbers)
       collatz(numbers)


print('please input a number')
try:
   number = int(input())
   collatz(number)
except ValueError:
   print('please input a integer number')

示例代码 2：

def collatz(number):

   if number % 2 == 0:
       numbers = number//2
       return numbers
   else:
       numbers = 3*number+1
       return numbers


print('please input a integer number')
try:
   number=int(input())
   while collatz(number) != 1:
       print(collatz(number))
       new_number=collatz(number)
       number = new_number
       collatz(number)
   print(collatz(number))
except ValueError:
   print('please input a integer')

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