一、为什么需要函数？

在编程中，函数就像一个"功能盒子"——把重复执行的代码块打包起来，需要时直接"调用"这个盒子即可。想象你每天早上都要做三件事：刷牙、洗脸、吃早餐。如果把这三个动作写成代码，没有函数的话，每次都要重复写三遍相同的步骤；而有了函数，你可以把它们分别定义成brush_teeth()、wash_face()、eat_breakfast()三个函数，之后只需依次调用这三个函数名即可。

函数的核心目的：

代码复用：避免重复编写相同逻辑
模块化：将复杂问题拆解为小任务
可读性：用函数名直接体现代码功能

函数就是代码世界的"工序卡"，解决三大核心问题：

1. 拒绝重复造轮子

没有函数的代码：

# 计算三个矩形的面积
print(5*3) # 第一个矩形
print(4*6) # 第二个矩形
print(7*2) # 第三个矩形

有函数的代码：

def calculate_rect_area(width, height):
return width * heightprint(calculate_rect_area(5,3)) # 复用相同逻辑
print(calculate_rect_area(4,6))
print(calculate_rect_area(7,2))

2. 让代码像句子一样可读

# 不好的代码：一堆数字和符号
if score >= 90 and score <= 100:
print("优秀")# 好的代码：函数名即注释
def is_excellent(score):
return 90 <= score <= 100if is_excellent(score):
print("优秀")

3. 隔离变化，降低维护成本

当计算面积的公式需要修改（比如增加单位转换），只需修改函数内部，而不用在代码中到处查找width*height的片段。

二、函数的定义：编写高质量函数的5个要素

基本语法框架

def 函数名(参数列表):"""函数文档字符串（可选但推荐）"""# 函数体（缩进4个空格）return 返回值 # 可选

1. 函数命名的黄金法则（PEP8规范）

全部小写，用下划线分隔：calculate_area ✅，CalculateArea ❌
使用动词或动词短语：get_user_info ✅，user_info ❌
避免单字母命名（除常见约定：i/j循环变量，x/y坐标）

2. 不可或缺的文档字符串（Docstring）

def calculate_circle_area(radius):
"""计算圆的面积参数:
radius (float): 圆的半径，必须大于0返回:
float: 圆的面积（πr²）异常:
ValueError: 当半径为负数时触发
"""
if radius < 0:
raise ValueError("半径不能为负数")
return 3.14159 * radius **2

技巧：在PyCharm等IDE中输入"""按回车，会自动生成文档字符串模板

3. 参数设计的艺术

必要参数：必须传递的参数（如radius）
默认参数：带有默认值的参数（def greet(name="Guest")）
参数顺序：重要参数放前面，可选参数放后面

4. 函数体的单一职责原则

一个函数只做一件事！以下是反面教材：

def bad_function(user_id):
# 同时做三件事：查询用户、发邮件、记录日志
user = db.query(user_id)
send_email(user.email)
log_activity(user_id)
return user

5. 返回值的清晰表达

始终返回同一类型（避免有时返回列表，有时返回None）
复杂逻辑用多个return提前退出，比嵌套if更清晰：

def get_grade(score):
if score < 0 or score > 100:
return "无效分数" # 提前返回异常情况
if score >= 90:
return "A"
if score >= 80:
return "B"
# ...其他分数段

三、函数调用：3种传递参数的方式

1. 位置参数（最常用）

按参数定义顺序传递：

def divide(dividend, divisor):
return dividend / divisorresult = divide(10, 2) # dividend=10, divisor=2

2. 关键字参数（提升可读性）

明确指定参数名，顺序可以打乱：

result = divide(dividend=10, divisor=2)
# 等价于
result = divide(divisor=2, dividend=10)

3. 混合使用（位置参数在前）

def greet(title, name):
return f"{title}. {name}"greet("Mr", name="Smith") # 正确：位置参数在前
# greet(title="Mr", "Smith") # 错误：关键字参数不能在位置参数前

四、形参VS实参：参数的"前世今生"

维度	形参（形式参数）	实参（实际参数）
位置	函数定义时 `def func(x, y)`	函数调用时 `func(3, 5)`
本质	函数内部的局部变量声明	传递给函数的具体值/变量
生命周期	函数调用期间存在	遵循自身的变量作用域

生动案例：快递柜的故事

形参：快递柜上的"格子A"、"格子B"（定义了存放位置）
实参：你放入格子A的"手机"、格子B的"钥匙"（实际存放的物品）
函数调用：快递柜系统执行"存储(格子A, 手机)"操作

参数传递的注意事项

def add_one(num):
num += 1 # 形参的修改不影响实参x = 5
add_one(x)
print(x) # 输出：5（x的值未改变）

五、实战进阶：温度转换工具函数

让我们构建一个完整的温度转换模块，包含：

摄氏度转华氏度
华氏度转摄氏度
参数验证功能

def celsius_to_fahrenheit(celsius):
"""摄氏度转华氏度 (°F = °C × 9/5 + 32)"""
if not isinstance(celsius, (int, float)):
raise TypeError("温度必须是数字")
if celsius < -273.15:
raise ValueError("温度不能低于绝对零度(-273.15°C)")
return celsius * 9/5 + 32def fahrenheit_to_celsius(fahrenheit):
"""华氏度转摄氏度 (°C = (°F - 32) × 5/9)"""
if not isinstance(fahrenheit, (int, float)):
raise TypeError("温度必须是数字")
if fahrenheit < -459.67:
raise ValueError("温度不能低于绝对零度(-459.67°F)")
return (fahrenheit - 32) * 5/9# 使用示例
try:
temp_f = celsius_to_fahrenheit(25)
print(f"25°C = {temp_f:.1f}°F") # 输出：25°C = 77.0°Ftemp_c = fahrenheit_to_celsius(77)
print(f"77°F = {temp_c:.1f}°C") # 输出：77°F = 25.0°C
except (TypeError, ValueError) as e:
print(f"转换失败：{e}")

六、避坑指南：初学者常犯的5个错误

1. 缩进错误（IndentationError）

def my_func():
print("Hello") # 错误：函数体没有缩进

2. 参数数量不匹配（TypeError）

def add(a, b):
return a + badd(1) # 错误：缺少1个位置参数

3. 忽略返回值

def calculate_sum(a, b):
result = a + b # 错误：没有return语句total = calculate_sum(3, 5)
print(total) # 输出：None

4. 函数名拼写错误

def print_greeting():
print("Hello")print_greetng() # 错误：函数名拼写错误（少了一个i）

5. 在函数定义前调用函数

my_func() # 错误：调用时函数还未定义def my_func():
print("Hello")

七、总结与练习

函数是编程的基础模块，掌握其定义规范、调用逻辑和参数传递机制，是写出简洁、高效、可维护代码的关键。后续将深入学习参数进阶用法（默认参数、不定长参数等）和函数作用域，进一步提升代码灵活性。

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