Python零基础教程第七课 我的第一个工具箱 函数

欢迎来到第七课。前面我们学会了处理数据和让程序做选择、重复执行，但有时候我们会发现有些代码需要反复使用。今天我们要学习一个非常重要的概念，函数。函数就像工具箱里的工具，把常用的功能打包起来，需要的时候随时拿出来用。

第一部分 为什么需要函数？

想象一下，你每天都要做同样的事情：

1.     早上：起床、刷牙、洗脸、吃早餐

2.     晚上：写作业、刷牙、洗脸、睡觉

你会发现"刷牙、洗脸"这个动作每天都要做两次。与其每次都详细描述，不如把它打包成一个叫做"洗漱"的动作，然后说"早上要洗漱"、"晚上要洗漱"。

在编程中也是如此。函数就是把常用的代码打包成一个工具。

没有函数的痛苦

代码部分：
假设我们要多次计算圆的面积
第一次计算
半径1 = 5
面积1 = 3.14 * 半径1 * 半径1
print("第一个圆的面积：", 面积1)

第二次计算
半径2 = 10
面积2 = 3.14 * 半径2 * 半径2
print("第二个圆的面积：", 面积2)

第三次计算
半径3 = 7
面积3 = 3.14 * 半径3 * 半径3
print("第三个圆的面积：", 面积3)

每次都要写相同的公式，很麻烦对吧？

第二部分 创建你的第一个函数

定义一个简单的函数
打开IDLE，新建一个文件：

代码部分：
第一个函数：打招呼
def 打招呼():
print("你好！")
print("欢迎来到Python世界！")
print("很高兴认识你！")

这个函数定义好了，但还没有使用。要使用函数，需要"调用"它。

调用函数

代码部分：
定义函数
def 打招呼():
print("你好！")
print("欢迎来到Python世界！")
print("很高兴认识你！")

调用函数
print("第一次调用：")
打招呼()

print("\n第二次调用：")
打招呼()

print("\n第三次调用：")
打招呼()

运行结果：
第一次调用：
你好！
欢迎来到Python世界！
很高兴认识你！

第二次调用：
你好！
欢迎来到Python世界！
很高兴认识你！

第三次调用：
你好！
欢迎来到Python世界！
很高兴认识你！

看到了吗？同样的代码，我们只写了一次，却可以多次使用！

第三部分 带参数的函数

参数就是函数需要的信息，就像榨汁机需要水果才能工作一样。

单个参数的函数

代码部分：
带参数的函数：个性化打招呼
def 个性化打招呼(名字):
print("你好，", 名字, "！")
print("欢迎来到Python世界！")
print("很高兴认识你！")

使用不同的参数调用函数
个性化打招呼("小明")
print()
个性化打招呼("小红")
print()
个性化打招呼("小刚")

多个参数的函数

代码部分：
多个参数的函数
def 介绍自己(姓名, 年龄, 城市):
print("大家好！")
print("我叫", 姓名)
print("我今年", 年龄, "岁")
print("我来自", 城市)
print("请多多关照！")

调用函数
介绍自己("小明", 18, "北京")
print()
介绍自己("小红", 20, "上海")

计算圆面积的函数
回到我们开头的问题，现在用函数来解决：

代码部分：
计算圆面积的函数
def 计算圆面积(半径):
面积 = 3.14 * 半径 * 半径
return 面积

使用函数
面积1 = 计算圆面积(5)
面积2 = 计算圆面积(10)
面积3 = 计算圆面积(7)

print("第一个圆的面积：", 面积1)
print("第二个圆的面积：", 面积2)
print("第三个圆的面积：", 面积3)

第四部分 返回值 函数给我们的结果

函数可以通过return语句返回一个值，就像自动售货机给你饮料一样。

有返回值的函数

代码部分：
有返回值的函数
def 加法计算器(数字1, 数字2):
和 = 数字1 + 数字2
return 和

def 乘法计算器(数字1, 数字2):
积 = 数字1 * 数字2
return 积

使用函数
结果1 = 加法计算器(10, 20)
结果2 = 乘法计算器(5, 6)

print("10 + 20 =", 结果1)
print("5 × 6 =", 结果2)

函数结果可以继续使用
最终结果 = 加法计算器(结果1, 结果2)
print("(10+20) + (5×6) =", 最终结果)

返回多个值

代码部分：
返回多个值
def 计算成绩(平时分, 考试分):
总评 = 平时分 * 0.3 + 考试分 * 0.7
等级 = ""

text

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if 总评 >= 90:

    等级 = "优秀"

elif 总评 >= 80:

    等级 = "良好"

elif 总评 >= 60:

    等级 = "及格"

else:

    等级 = "不及格"

return 总评, 等级

使用函数
分数, 评级 = 计算成绩(85, 90)
print("总评分数：", 分数)
print("成绩等级：", 评级)

第五部分 默认参数值

有时候我们希望参数有默认值，这样调用函数时可以少传一些参数。

代码部分：
带默认参数的函数
def 个人信息(姓名, 年龄=18, 城市="未知"):
print("姓名：", 姓名)
print("年龄：", 年龄)
print("城市：", 城市)
print()

可以只传必要参数
个人信息("小明")

可以覆盖默认值
个人信息("小红", 20, "上海")

可以只覆盖部分默认值
个人信息("小刚", 城市="广州")

第六部分 变量作用域

变量的作用域指的是变量在哪些地方可以被访问。

局部变量和全局变量

代码部分：
变量作用域示例
全局变量 = "我是全局的"

def 测试函数():
局部变量 = "我是函数内部的"
print("函数内部：")
print(" 可以看到全局变量：", 全局变量)
print(" 可以看到局部变量：", 局部变量)
print()

调用函数
测试函数()

print("函数外部：")
print(" 可以看到全局变量：", 全局变量)
print(" 不能看到局部变量：", 局部变量) 错误！局部变量在外面看不到

在函数内部修改全局变量

代码部分：
在函数内部修改全局变量
计数器 = 0

def 增加计数器():
global 计数器
计数器 = 计数器 + 1
print("当前计数器：", 计数器)

调用函数
增加计数器() 1
增加计数器() 2
增加计数器() 3

第七部分 小项目 心情问候生成器

让我们用函数做一个有趣的心情问候生成器。

第一步：创建新文件
新建文件，保存为"心情问候.py"

第二步：基础版心情问候

代码部分：
心情问候生成器1.0

def 问候语(姓名, 心情):
根据心情生成问候语

text

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问候 = ""

if 心情 == "开心":

    问候 = "今天天气真好，愿你开心一整天！"

elif 心情 == "难过":

    问候 = "虽然今天有点阴霾，但明天会更好！"

elif 心情 == "兴奋":

    问候 = "哇！有什么好消息要分享吗？"

elif 心情 == "平静":

    问候 = "平和的一天也是美好的。"

elif 心情 == "疲惫":

    问候 = "辛苦了，好好休息一下。"

else:

    问候 = "愿你今天一切顺利！"

return f"亲爱的{姓名}，{问候}"

def 显示分隔线(长度=30):
显示分隔线
print("=" * 长度)

主程序
显示分隔线()
print("心情问候生成器")
显示分隔线()

获取用户输入
名字 = input("请输入你的名字：")
心情 = input("请输入你的心情（开心/难过/兴奋/平静/疲惫）：")

生成问候
消息 = 问候语(名字, 心情)

显示分隔线()
print(消息)
显示分隔线()

第三步：增强版心情问候

代码部分：
心情问候生成器2.0

定义各种功能函数
def 显示标题():
显示程序标题
print("=" * 40)
print(" 心情问候生成器 2.0")
print("=" * 40)

def 获取用户信息():
获取用户的姓名和心情
姓名 = input("请输入你的名字：")

text

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print("\n请选择你的心情：")

print("1. 开心")

print("2. 难过")

print("3. 兴奋")

print("4. 平静")

print("5. 疲惫")

print("6. 自定义")

选择 = input("\n请选择（1-6）：")

根据选择获取心情

心情选项 = {

    "1": "开心",

    "2": "难过",

    "3": "兴奋",

    "4": "平静",

    "5": "疲惫"

}

if 选择 in 心情选项:

    心情 = 心情选项[选择]

elif 选择 == "6":

    心情 = input("请输入你的心情：")

else:

    心情 = "未知"

    print("无效选择，使用默认心情")

return 姓名, 心情

def 生成问候语(姓名, 心情):
根据心情生成问候语

text

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不同心情的问候语库

问候库 = {

    "开心": [

        "今天天气真好，愿你开心一整天！",

        "笑容是最好的化妆品，继续保持！",

        "快乐会传染，把好心情带给身边的人吧！"

    ],

    "难过": [

        "虽然今天有点阴霾，但明天会更好！",

        "难过的时候，记得有人关心你。",

        "所有的坏心情都会过去，彩虹总在风雨后。"

    ],

    "兴奋": [

        "哇！有什么好消息要分享吗？",

        "兴奋的感觉真好，享受这一刻吧！",

        "带着这份兴奋，去征服世界吧！"

    ],

    "平静": [

        "平和的一天也是美好的。",

        "内心平静是最难得的财富。",

        "享受这份宁静的时光。"

    ],

    "疲惫": [

        "辛苦了，好好休息一下。",

        "累了就休息，明天又是新的一天。",

        "适当放慢脚步，是为了走得更远。"

    ]

}

import random

if 心情 in 问候库:

    问候列表 = 问候库[心情]

    问候 = random.choice(问候列表)

else:

    问候 = f"无论你现在心情如何，都愿你今天一切顺利！"

return f"亲爱的{姓名}，{问候}"

def 生成建议(心情):
根据心情给出建议
建议 = ""

text

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if 心情 == "开心":

    建议 = "建议：把你的快乐分享给朋友吧！"

elif 心情 == "难过":

    建议 = "建议：听听音乐或者出去走走。"

elif 心情 == "兴奋":

    建议 = "建议：把能量用在有意义的事情上！"

elif 心情 == "平静":

    建议 = "建议：保持这种状态，读一本好书。"

elif 心情 == "疲惫":

    建议 = "建议：好好休息，泡个热水澡。"

else:

    建议 = "建议：做点自己喜欢的事情。"

return 建议

def 显示结果(问候语, 建议):
显示最终结果
print("\n" + "=" * 40)
print("你的专属问候")
print("-" * 40)
print(问候语)
print()
print(建议)
print("=" * 40)

主程序
def 主函数():
程序的主函数
显示标题()

text

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获取用户信息

姓名, 心情 = 获取用户信息()

生成问候语和建议

问候 = 生成问候语(姓名, 心情)

建议 = 生成建议(心情)

显示结果

显示结果(问候, 建议)

询问是否继续

继续 = input("\n是否继续生成问候语？(y/n): ")

if 继续.lower() == "y":

    主函数()

else:

    print("\n谢谢使用，再见！")

启动程序
if name == "main":
主函数()

第八部分 函数的常见错误

错误1：函数定义在调用之后

代码部分：
错误示例
打招呼() 错误！函数还没有定义

def 打招呼():
print("你好")

正确示例：先定义，后调用
def 打招呼():
print("你好")

打招呼() 正确！

错误2：忘记return语句

代码部分：
错误示例
def 加法(a, b):
结果 = a + b
忘记写 return 结果

x = 加法(1, 2)
print(x) 输出：None

错误3：参数数量不匹配

代码部分：
错误示例
def 介绍(姓名, 年龄):
print("姓名：", 姓名)
print("年龄：", 年龄)

介绍("小明") 错误！缺少一个参数
介绍("小明", 18, "北京") 错误！多了一个参数

正确调用
介绍("小明", 18) 正确！

第九部分 函数的高级用法

递归函数
函数可以调用自己，这叫做递归。

代码部分：
递归函数：计算阶乘
def 阶乘(n):
if n == 1:
return 1
else:
return n * 阶乘(n - 1)

print("5的阶乘：", 阶乘(5))
print("3的阶乘：", 阶乘(3))

lambda匿名函数
有时候我们需要简短的函数，可以用lambda。

代码部分：
lambda匿名函数
加法 = lambda x, y: x + y
print(加法(5, 3))

通常用于简单操作
数字列表 = [1, 2, 3, 4, 5]
平方列表 = list(map(lambda x: x**2, 数字列表))
print("平方列表：", 平方列表)

第十部分 今天学到了什么

今天的内容非常强大，我们学会了：

1.     创建函数：用def定义函数

2.     函数参数：传递信息给函数

3.     返回值：函数返回结果

4.     作用域：局部变量和全局变量

5.     默认参数：给参数默认值

6.     实际应用：制作心情问候生成器

第十一部分 练习任务

任务1：计算器程序
编写一个计算器程序，包含以下函数：

·         加法

·         减法

·         乘法

·         除法

·         幂运算
让用户选择运算类型，然后计算。

任务2：温度转换工具
编写温度转换工具，包含以下函数：

·         摄氏度转华氏度

·         华氏度转摄氏度

·         摄氏度转开尔文

·         开尔文转摄氏度
让用户可以反复转换不同单位。

任务3：学生成绩统计器
编写函数统计学生成绩：

·         计算平均分

·         找出最高分

·         找出最低分

·         统计及格人数

·         按分数排序

任务4：密码强度检测器
编写密码强度检测函数：

·         检查密码长度（至少8位）

·         检查是否包含数字

·         检查是否包含字母

·         检查是否包含特殊字符

·         根据规则给出密码强度评分

第十二部分 下节课预告

下节课我们要学习如何处理文件。学了文件操作后，我们可以：

·         读取和写入文本文件

·         保存程序数据

·         读取配置文件

·         制作日记本程序

·         处理CSV或Excel数据

学习建议

函数是编程中的核心概念，建议你：

1.     多练习函数的定义和调用

2.     尝试把重复的代码封装成函数

3.     给函数起有意义的名称

4.     每个函数只做一个明确的任务

5.     多写注释，说明函数的功能

记住，函数是构建大型程序的基石。掌握了函数，你就掌握了模块化编程的关键。

你已经学会了如何创建和使用函数，这是编程中非常重要的一步。继续加油，我们下节课再见！

 

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