课程：函数

目标

变量作用域
多函数程序执行流程
函数的返回值
函数的参数
拆包和交换两个变量的值
引用
可变和不可变类型

一. 变量作用域

变量作用域指的是变量生效的范围，主要分为两类：局部变量和全局变量。

局部变量

所谓局部变量是定义在函数体内部的变量，即只在函数体内部生效。

def testA():
    a = 100

    print(a)


testA()  # 100
print(a)  # 报错：name 'a' is not defined

变量a是定义在testA函数内部的变量，在函数外部访问则立即报错。

局部变量的作用：在函数体内部，临时保存数据，即当函数调用完成后，则销毁局部变量。

全局变量

所谓全局变量，指的是在函数体内、外都能生效的变量。

思考：如果有一个数据，在函数A和函数B中都要使用，该怎么办？

答：将这个数据存储在一个全局变量里面。

# 定义全局变量a
a = 100


def testA():
    print(a)  # 访问全局变量a，并打印变量a存储的数据


def testB():
    print(a)  # 访问全局变量a，并打印变量a存储的数据


testA()  # 100
testB()  # 100

思考：testB函数需求修改变量a的值为200，如何修改程序？

a = 100


def testA():
    print(a)


def testB():
    a = 200
    print(a)


testA()  # 100
testB()  # 200
print(f'全局变量a = {a}')  # 全局变量a = 100

思考：在testB函数内部的a = 200中的变量a是在修改全局变量a吗？

答：不是。观察上述代码发现，15行得到a的数据是100，仍然是定义全局变量a时候的值，而没有返回

testB函数内部的200。综上：testB函数内部的a = 200是定义了一个局部变量。

思考：如何在函数体内部修改全局变量？

在函数体内部修改全局变量前，添加global 全局变量名关键字声明a是全局变量

a = 100


def testA():
    print(a)


def testB():
    # global 关键字声明a是全局变量
    global a
    a = 200
    print(a)


testA()  # 100
testB()  # 200
print(f'全局变量a = {a}')  # 全局变量a = 200

总结：

如果在函数里面直接把变量 a=200赋值，此时的a不是全局变量的修改，而是相当于在函数内部声明了一个新的局部变量
如果需要在函数体内部修改全局变量，需要在修改前，先添加global 全局变量名声明a为全局变量，再对变量重新赋值
==对于全局变量—字典，如果要在自定义函数内部修改字典内部参数时，可以这样声明global 字典名，==列表、集合也是类型写法。

示例

在 Python 中，如果你在函数内部使用了一个未声明为全局变量的变量或对象，并对其进行了修改，则 Python 会将其解释为一个新的局部变量，而不是修改全局变量。

如果你想在函数内部修改全局变量时，需要在函数内部显式声明该变量为全局变量。可以使用 global 关键字来实现这一点。例如：

my_dict = {"name": "Alice", "age": 18}

def my_func():
    global my_dict
    my_dict["age"] = 20

my_func()
print(my_dict)

在这个例子中，我们定义了一个名为 my_dict 的全局变量，并将其初始值设置为 {"name": "Alice", "age": 18}。然后，我们定义了一个名为 my_func 的函数，其中修改了全局变量 my_dict 中键 "age" 对应的值为 20。需要注意的是，在函数内部我们使用了 global my_dict 来声明 my_dict 是全局变量。最后，我们调用 my_func 函数并输出全局变量 my_dict 的值，结果如下：

{'name': 'Alice', 'age': 20}

总之，如果你需要在函数内部修改全局变量，记得使用 global 关键字显式声明它是一个全局变量。

思考：如果没有用global关键字声明，全局变量字典里面键值还是被修改了，是怎么回事？

如果在函数内部没有使用 global 关键字声明全局变量，并且直接对全局变量进行了修改，那么实际上并不是修改了全局变量本身，而是修改了全局变量所指向的对象。因为在 Python 中，变量其实是一个指向对象的引用，当你对变量进行修改时，实际上是在修改这个引用指向的对象，而不是这个变量本身。

当你在函数内部访问一个全局变量时，实际上是在访问全局变量所指向的对象，而不是这个变量本身。如果你对这个对象进行了修改，那么这个修改就会影响到所有引用了它的变量，包括全局变量和其他局部变量。

下面是一个例子，演示了在函数内部修改全局变量所指向的列表对象的效果：

my_list = [1, 2, 3]

def modify_list():
    my_list[0] = 10
    my_list.append(4)

modify_list()
print(my_list)

在这个例子中，我们定义了一个名为 my_list 的全局变量，并将其值设置为 [1, 2, 3]。然后，我们定义了一个名为 modify_list 的函数，其中对全局变量 my_list 所指向的列表对象进行了修改，将第一个元素的值改为了 10，并添加了一个新的元素 4。需要注意的是，在函数内部我们没有显式声明 my_list 是全局变量。最后，我们调用 modify_list 函数，并输出全局变量 my_list 的值，结果如下：

[10, 2, 3, 4]

可以看到，尽管我们在函数内部并没有使用 global 关键字声明 my_list 是全局变量，但是对全局变量所指向的列表对象进行的修改仍然生效了。

二. 多函数程序执行流程

一般在实际开发过程中，一个程序往往由多个函数（后面知识中会讲解类）组成，并且多个函数共享某些数据，如下所示：

共用全局变量

# 1. 定义全局变量
glo_num = 0


def test1():
    global glo_num
    # 修改全局变量
    glo_num = 100


def test2():
    # 调用test1函数中修改后的全局变量
    print(glo_num)
    

# 2. 调用test1函数，执行函数内部代码：声明和修改全局变量
test1()
# 3. 调用test2函数，执行函数内部代码：打印
test2()  # 100

返回值作为参数传递

def test1():
    return 50


def test2(num):
    print(num)


# 1. 保存函数test1的返回值
result = test1()


# 2.将函数返回值所在变量作为参数传递到test2函数
test2(result)  # 50

三. 函数的返回值

思考：如果一个函数如些两个return (如下所示)，程序如何执行？

def return_num():
    return 1
    return 2


result = return_num()
print(result)  # 1

答：只执行了第一个return，原因是因为return可以退出当前函数，导致return下方的代码不执行。

思考：如果一个函数要有多个返回值，该如何书写代码？

def return_num():
    return 1, 2


result = return_num()
print(result)  # (1, 2)--y

注意：

return a, b写法，返回多个数据的时候，默认是元组类型。

return后面可以连接列表、元组或字典，以返回多个值。
return (1, '23', 'anzhi') # 返回元组
# return [2, 3, 4] # 返回列表
# return {'name':'anzhiyu', 'age':23, 'gender':'Man', 'stu_id':'2022345'} # 返回字典

四. 函数的参数

4.1 位置参数

位置参数：调用函数时根据函数定义的参数位置来传递参数。

把数据放到自定义函数对应的位置上，才能正确传递数据。

def user_info(name, age, gender):
    print(f'您的名字是{name}, 年龄是{age}, 性别是{gender}')


user_info('TOM', 20, '男')

注意：传递和定义参数的顺序及个数必须一致。

如果顺序不一致，虽然不会报错，但是得到的数据无意义。

4.2 关键字参数

**函数调用，通过“键=值”形式加以指定(即传递参数）。**可以让函数更加清晰、容易使用，同时也清除了参数的顺序需求。

函数调用，通过“键=值”形式匹配，此时传递的参数顺序可以随意，只要“键=值”对应正确

def user_info(name, age, gender):
    print(f'您的名字是{name}, 年龄是{age}, 性别是{gender}')


user_info('Rose', age=20, gender='女') #如果有位置参数时，位置参数必须在关键字参数的前面
user_info(name='ange', gender='man', age=234) #顺序随意，只要“键=值”对应，打印结果正确
user_info(gender='man', age=234, name='ange')# 顺序随意，只要“键=值”对应，打印结果正确

注意：函数调用时，如果有位置参数时，位置参数必须在关键字参数的前面，但关键字参数之间不存在先后顺序。

4.3 缺省参数

缺省参数也叫默认参数，用于定义函数，为参数提供默认值，调用函数时可不传该默认参数的值（注意：所有位置参数必须出现在默认参数前，包括函数定义和调用)。

def user_info(name, age, gender='男'):
    print(f'您的名字是{name}, 年龄是{age}, 性别是{gender}')


user_info('TOM', 20)  # 没有为缺省参数传值，表示使用了默认值
user_info('Rose', 18, '女') # 为缺省参数传值，没有使用默认值

注意：函数调用时，如果为缺省参数传值则修改默认参数值；否则使用这个默认值。

4.4 不定长参数

不定长参数也叫可变参数。**用于不确定调用的时候会传递多少个参数(**不传参也可以)的场景。此时，==可用包裹(packing)位置参数，或者包裹关键字参数，来进行参数传递，==会显得非常方便。

以”填写表格信息时，有些是必填项，有些是选填项（可以不填）“为例，思考“不定长参数”意义

包裹位置传递
1. 用于位置参数传递数据，用于接收位置参数，但是不确定位置参数个数时，使用一个变量*args去接收参数，返回是元组类型，
2. *args相当于把传递进来的数据打包，用于函数体内部使用。
位置参数：调用函数时根据函数定义的参数位置来传递参数。

def user_info(*args): # 这里面的位置需要用*格式，后面变量名args，可以修改，一般用这个默认变量名
    print(args)

    
user_info('TOM') #结果：('TOM',)---返回一个元组
user_info('TOM', 18)  # ('TOM', 18)
user_info('TOM', 20, 'man') #结果：('TOM', 20, 'man')
user_info() #结果：()---可以为空

注意：传进的所有参数都会被args变量收集，它会根据传进参数的位置合并为一个元组(tuple)，args是元组类型，这就是包裹位置传递。

包裹关键字传递
1. 用于关键字参数传递数据，用于接收关键字参数，但是不确定关键字参数个数时，*使用一个变量 *kwargs去接收参数，返回是字典类型
2. **kwargs相当于把传递进来的数据打包，用于函数体内部使用。

def user_info(**kwargs):  #这里面关键字需要为**格式，后面变量名kwargs，可以修改，一般用这个默认变量名
    print(kwargs)

user_info() #结果： {}
user_info(name='TOM', age=18, id=110)#结果：{'name': 'TOM', 'age': 18, 'id': 110}

综上：无论是包裹位置传递还是包裹关键字传递，都是一个组包的过程。

五. 拆包和交换变量值

5.1 拆包

即：把整体数据拆开

拆包：元组

def return_num():
    return 100, 200   #以元组类型返回这两个数据


num1, num2 = return_num()  
print(num1)  # 100
print(num2)  # 200

拆包：字典

字典数据拆包：变量存储的数据是字典的key值

想要取得字典里面的Value值，以字典名[key值]取得

dict1 = {'name': 'TOM', 'age': 18}
# dict1 有两个键值对，拆包的时候用两个变量接收数据
a, b = dict1

# 对字典进行拆包，取出来的是字典的key
print(a)  # name
print(b)  # age

print(dict1[a])  # TOM 字典没有下标，是以键key来查找key对应的值value,即dict1[key1]=value1
print(dict1[b])  # 18

5.2 交换变量值

需求：有变量a = 10和b = 20，交换两个变量的值。

方法一

借助第三变量存储数据。

# 1. 定义中间变量
c = 0

# 2. 将a的数据存储到c
c = a

# 3. 将b的数据20赋值到a，此时a = 20
a = b

# 4. 将之前c的数据10赋值到b，此时b = 10
b = c

print(a)  # 20
print(b)  # 10

方法二

a, b = 1, 2
a, b = b, a
print(a)  # 2
print(b)  # 1

六. 引用

6.1 了解引用

在python中，==值是靠引用来传递来的。==简单理解，引用是一个“变量名”。

我们可以用id()来判断两个变量是否为同一个值的引用。 我们可以将id值理解为那块内存的地址标识。

id()相当于取变量的内存地址

Python中无论什么数据类型，数据都是靠引用来传递的

# 1. int类型----不可变数据类型----存入的数据不能再次修改了
# 1.不可变： int: 1.1声明变量保存整型数据，把这个数据赋值到另一个变量； id()检测两个变量的id值(内存的十进制)
a = 1 
b = a

print(b)  # 1

print(id(a))  # 140708464157520
print(id(b))  # 140708464157520

a = 2
print(b)  # 1,说明int类型为不可变数据类型，当修改int类型a的数据时，a会指向修改后的数据，而原数据1是没有被修改的

# 因为修改a的数据，内存要另外开辟一份内存存储2，id()检测a和b的地址不同
print(id(a))  # 140708464157552，此时得到是的数据2的内存地址
print(id(b))  # 140708464157520


# 2. 列表---------可变数据类型----存入的原数据可以修改
aa = [10, 20]
bb = aa

print(id(aa))  # 2325297783432
print(id(bb))  # 2325297783432


aa.append(30)
print(bb)  # [10, 20, 30], 列表为可变类型

print(id(aa))  # 2325297783432
print(id(bb))  # 2325297783432

6.2 引用当做实参

引用是否可以当作实参传入

代码如下：

# 需求： 引用是否可以当作实参
"""
1.定义函数：要有形参
	1.1 访问打印形参看是否有数据
	1.2 查看形参的id
	1.3 改变形参的数据，查看这个形参并打印id,看id值是否相同
	
2.调用函数 --把可变和不可变两种类型依次当作实参传入
"""

def test1(a):
    print(a)
    print(id(a))

    a += a

    print(a)
    print(id(a))


# int：---不可变类型---计算前后id值不同
b = 100
test1(b)  # 表明可以当作实参传入的

# 列表：---可变类型---计算前后id值相同
c = [11, 22]
test1(c)

效果图如下：

七. 可变数据类型和不可变数据类型

在Python程序中，数据类型可以分为可变数据类型和不可变数据类型。所谓可变类型与不可变类型是指：数据能够直接进行修改，如果能直接修改那么就是可变，否则是不可变.

7.1具体的区别

不可变数据类型是指一旦创建就无法更改其值的数据类型。==Python中的整数int、浮点数float、字符串str、元组tuple等都属于不可变数据类型。==使用赋值语句给不可变数据类型赋值时，会创建一个新的对象，而不是修改原有的对象。

例如，在Python中执行如下代码：

a = 5
b = a
b = b + 1
print(a)  # 输出 5
print(b)  # 输出 6

可以看到，当给变量b赋值时，实际上是创建了一个新的整数对象6，并将其赋值给变量b，此时变量a仍然指向原来的整数对象5。

可变数据类型则是指一旦创建后，其值可以被更改的数据类型。==Python中的列表list、字典dict、集合set等都属于可变数据类型。==对于可变数据类型，使用赋值语句进行操作时，会修改原有的对象。