第5 章
函数与函数式编程 
函数是一段封装好的、实现特定功能的代码段,用户不需要关心程序的实现细节,可
以通过函数名及其参数直接调用。
Python内置了丰富的函数资源,用户可以在程序中直接调用这些内置函数。程序开
发人员也可以根据实际应用需要定义函数,从而方便随时调用,并能提高应用程序的模块
性和代码的复用率,增强了代码的重用性和可读性。
本章将对如何定义和调用函数,以及函数的参数、变量的作用域、函数的递归与调用、
函数式编程等进行详细介绍。
5.1 内置函数
Python中内置了丰富的函数资源,可以用来进行数据类型转换与类型判断、统计计
算、输入/输出等操作。比如,使用dir(__builtins__)可以查看内置函数。前面章节中使
用的input()和print()就是内置函数。
内置函数可以在程序中直接调用,其语法格式如下。 
函数名(参数1,参数2,参数3,…) 
内置函数说明如下。
(1)调用函数时,函数名后面必须加一对圆括号。
(2)函数通常都有一个返回值,表示调用的结果。
(3)不同函数的参数个数不同,有的是必选的,有的是可选的。
(4)函数的参数值必须符合要求的数据类型。
(5)函数可以嵌套调用,即一个函数可以作为另一个函数的参数。
5.2 自定义函数与调用
Python除了可以直接使用标准函数外,还支持自定义函数,即通过将一段实现单一
功能或相关联功能的代码定义为函数,来达到“一次编写,多次调用”的目的。使用函数可
以提高代码的重用率。

96 Python 程序设计与数据分析基础
5.2.1 函数的定义
函数定义的语法格式如下: 
def function_name(arguments): 
function_block 
return[expression] 
函数定义的说明如下。
(1)函数代码块以def关键词开头,后接函数标识符名称和圆括号。
(2)function_name是用户自定义的函数名称。
(3)arguments是零个或多个参数,且任何传入参数必须放在圆括号内。如果有多
个参数,则参数之间必须用英文逗号分隔。即使没有任何参数,也必须保留一对空的圆括
号。括号后边的冒号表示缩进的开始。
(4)最后必须跟一个冒号(:),函数体从冒号开始,并且缩进。
(5)function_block是实现函数功能的语句块。
(6)在函数体中,可以使用return语句返回函数代码的执行结果,返回值可以有一个
或多个。如果没有return语句,则默认返回None(空对象)。
(7)如果想定义一个空函数,可以使用pass语句作为占位符。
5.2.2 函数的调用
调用函数也就是执行函数。如果把创建的函数理解为一个具有某种用途的工具,那
么调用函数就相当于使用该工具。定义一个函数,但不调用,那么这个函数中的代码就不
会运行。调用函数的语法格式如下: 
function_name (arguments) 
参数说明如下。
.function_name:函数名称,即要调用的函数名称,必须是已经创建好的。
.arguments:可选参数,用于指定各个参数的值。如果需要传递多个参数值,则各
个参数值之间使用逗号分隔;如果该函数没有参数,则直接写一对圆括号即可。
5.2.3 函数的返回值
在Python中,可以在函数体内使用return语句为函数指定返回值,从而将函数的处
理结果返回给调用它的程序。该返回值可以是任意类型,若函数没有返回值,可以省略
return语句。return语句是函数的结束标志,无论return语句出现在函数的什么位置,只
要得到执行,就会直接结束函数的执行。
return语句的语法格式如下:

第5 章　函数与函数式编程 97 
return [value] 
参数说明如下。
value:可选参数,用于指定要返回的值,可以返回一个或多个值。如果返回一个值, 
那么value中保存的值可以为任意类型。如果返回多个值,那么在value中保存的是一个
元组。当
函数中没有return语句时,或者省略了return语句的参数时,将返回None,即返
回空值。
【例5-1】 自定义函数名称为fun_area()的函数,用于计算矩形的面积,该函数包括
两个参数,分别为矩形的长和宽,返回值为矩形的面积。
实现代码如下。 
#计算矩形面积的函数
def fun_area(width,height): 
if str(width).isdigit() and str(height).isdigit(): #验证数据是否合法 
area = width*height #计算矩形的面积 
else: 
area = 0 
return area #返回矩形的面积
w = 20 #矩形的长
h = 15 #矩形的宽
area = fun_area(w,h) #调用函数
print(area) 
运行结果如下。 
300 
5.3 函数参数的传递
在使用函数时,经常会用到形式参数和实际参数,两者之间的区别如下。
(1)形式参数简称为形参,在使用def定义函数时,函数名后面的括号里的变量称为
形参。
(2)在调用函数时提供的值或者变量称为实际参数,实际参数简称实参。
(3)函数的参数传递是指将实参传递给形参的过程。
(4)定义函数时不需要声明形参的数据类型,Python解释器会根据实参的类型自动
推断形参的类型。
(5)形参与实参的关系:两者是在调用的时候进行结合的,通常实参会将取值传递

98 Python 程序设计与数据分析基础
给形参之后进行函数过程运算,然后可能将某些值经过参数或函数符号返回给调用者。
函数既可以传递参数,也可以不传递参数。同样,函数既可以有返回值,也可以没有
返回值。
根据实参的类型不同,可以分为将实参的值传递给形参,以及将实参的引用传递给形
参两种情况。其中,当实参为不可变对象时,进行的是值传递;当实参为可变对象时,进行
的是引用传递。实际上,值传递和引用传递的基本区别就是,进行值传递后,改变形参的
值,实参的值不变;而在进行引用传递后,改变形参的值,实参的值也一同改变。
5.3.1 固定参数传递
直接将实参赋给形参,根据位置做匹配,即严格要求实参的数量与形参的数量以及位
置均相同。也就是第1个实参传递给第1个形参,第2个实参传递给第2个形参,以此
类推。
【例5-2】 定义一个名称为fun_bmi()函数,根据身高、体重计算BMI指数。要求: 
fun_bmi()函数包括3个参数,分别用于指定姓名、身高和体重,再根据公式:BMI=体
重/(身高×身高),计算BMI指数,并输出结果。
实现代码如下。 
def fun_bmi(person,height,weight): 
print(person+"的身高为:"+str(height)+"m 体重:"+str(weight)+"kg") 
bmi = weight/(height*height) 
print(person+"的BMI 指数为:"+str(bmi)) 
#判断身材是否正常 
if bmi < 18.5: 
print("你的体重过轻!") 
if bmi >= 18.5 and bmi < 24.9: 
print("正常范围,注意保持。") 
if bmi >= 24.9 and bmi < 29.9: 
print("你的体重过重!") 
if bmi >= 29.9: 
print("肥胖!") 
#函数定义
fun_bmi("吴怡晴" , 1.78 , 75) 
运行结果如下。 
吴怡晴的身高为:1.78m 体重:75kg 
吴怡晴的BMI 指数为:23.671253629592222 
正常范围,注意保持。
5.3.2 默认参数传递
Python支持默认值参数,即在定义函数时可以为形参设置默认值。调用带有默认值

第5 章　函数与函数式编程 99 
参数的函数时,可以通过传递实参值来替换默认值。如果没有给设置默认值的形参传值, 
则函数会直接使用默认值。
需要注意的是,定义函数时,默认值参数必须出现在形参表的最后,即任何一个默认
值参数的右边都不能再出现没有默认值的普通位置参数,否则会提示语法错误。
默认值参数的定义格式如下: 
def 函数名(…,形参名=默认值): 
函数体
【例5-3】 定义函数user_info(),设置参数默认值,调用时验证其功能。
实现代码如下。 
#定义函数
def user_info(name,age,gender='女'): 
print("您的名字是{name},年龄是{age},性别是{gender}") 
#调用函数
user_info('Tom',20) 
user_info('Jack',18,'男') 
运行结果如下。 
您的名字是Tom,年龄是20,性别是女
您的名字是Jack,年龄是18,性别是男
定义函数时,为形参设置默认值需注意默认参数必须指向不可变对象。若使用可变
对象作为函数参数的默认值时,多次调用可能会导致意料之外的情况。
5.3.3 未知参数个数传递
如果函数在定义时无法确定参数的具体数目,定义函数时可以在形参前添加星号
“*”或“**”。
通过*arg和**kwargs这两个特殊语法可以实现可变长参数。
*arg表示元组变长参数(参数名的前面有一个星号“*”),可以以元组形式接收不
定长度的实参。
**kwargs表示字典变长参数(参数名的前面有两个星号“*”),可以以字典形式接收
不定长度的键值对。
【例5-4】 利用可变长参数定义函数get_score(),可以根据姓名同时查询多人的
成绩。实
现代码如下。 
def get_score(**names): 
result = []

1 00 Python 程序设计与数据分析基础 
for name in names: 
score = std_sc.get(name, -1) 
result.append((name, score)) 
return result 
std_sc = {'Merry': 95, 'Jack': 76, 'Rose': 88, 'Xinyi': 65} 
print(get_score('Merry')) 
print(get_score('Jack', 'Rose')) 
print(get_score('Merry', 'Xinyi', 'Jack')) 
运行结果如下。 
[('Merry', 95)] 
[('Jack', 76), ('Rose', 88)] 
[('Merry', 95), ('Xinyi', 65), ('Jack', 76)] 
如果要使用一个已有列表作为函数的可变参数,可以在列表的名称前加一个星号
“*”。比如: 
schoolname=['清华大学','北京大学','中国农业大学'] 
printschool(*schoolname) 
使用可变参数需要考虑形参位置的问题。如果在函数中,既有普通参数,又有可变参
数,通常可变参数会放在最后。若可变参数放在函数参数的中间或者最前面,普通参数需
用关键字参数形式来传递参数,如可变参数后面的普通参数传值时不想使用关键字参数, 
那么就必须为这些普通参数指定默认值。
如果要使用一个已有字典作为函数的可变参数,可以在字典的名称前加两个星号“**”。
总之,在传递参数时,字典和列表(元组)的主要区别是字典前面需要加两个星号(定
义函数与调用函数都需要加两个星号),而列表(元组)前面只需要加一个星号。
5.3.4 关键字参数传递
调用函数时,可以通过“形参名=值”的形式来传递参数,称之为关键字参数传递。与
位置参数相比,关键字参数传递可以通过参数名明确指定为哪个参数传值,因此参数的顺
序可以与函数定义中的不一致。这样可以避免用户需要牢记参数位置的麻烦,使得函数
的调用和参数传递更加灵活方便。
使用关键字参数传递时,必须正确引用函数定义中的形参名称。
【例5-5】 定义一个函数user_info(),可以通过关键字参数传递实参。
实现代码如下。 
def user_info(name,age,gender):

第5 章　函数与函数式编程1 01 
print("您的名字是{name},年龄是{age},性别是{gender}") 
#函数调用
user_info('Tom',age=20,gender='女') 
user_info('Jack',gender='男',age=18) 
运行结果如下。 
您的名字是Tom,年龄是20,性别是女
您的名字是Jack,年龄是18,性别是男
当位置参数与关键字参数混用时,位置参数必须在关键字参数的前面,关键字参数之
间则可以不区分先后顺序。
5.4 变量的作用域
变量的作用域是指程序代码能够访问该变量的区域,如果超出变量的有效范围,访问
时就会出现错误。在程序中,一般是根据变量的有效范围将变量分为局部变量和全局
变量。
5.4.1 局部变量
局部变量是指在函数内部定义并使用的变量,它只在函数内部有效。即函数内部的
变量只在函数运行时才会创建,在函数运行完毕之后,局部变量将无法进行访问。所以, 
如果在函数外部使用函数内部定义的变量,会显示NameError异常。
【例5-6】 局部变量的使用示例。
实现代码如下。 
def my_add(x, y): 
print("x=" + str(x) + ";" + "y=" + str(y)) 
s = x + y 
return s 
在函数内部定义的变量一般为局部变量,其作用范围限定在这个函数内,当函数执行
结束后,局部变量会自动删除,不可以再访问。
5.4.2 全局变量
与局部变量对应,全局变量是能够作用于函数内外的变量。在函数外部定义的变量
称为全局变量,其作用范围是整个程序。全局变量可以在当前程序及其所有函数中引用。
全局变量可通过以下两种方式定义。
(1)如果一个变量,在函数外定义,那么不仅在函数外部可以访问它,在函数内部也
可以访问。在函数体以外定义的变量是全局变量。

1 02 Python 程序设计与数据分析基础
(2)在函数体内定义,使用global关键字修饰后,该变量也就变为全局变量。在函数
体外也可以访问到该变量,并且在函数体内还可以对其进行修改。
【例5-7】 全局变量的使用示例,其中global_num 是全局变量,my_add()函数内部
定义的local_num 是局部变量。
实现代码如下。 
def my_add(): 
local_num = 3 #局部变量 
return global_num + local_num 
global_num = 5 #全局变量
print(my_add()) #结果:8 
print(global_num) #结果:5 
print(local_num) #报错,local_num 变量没有定义
当函数内的局部变量和全局变量重名时,该局部变量会在自己的作用域内暂时隐藏
同名的全局变量,即只有局部变量起作用。
【例5-8】 global关键字使用示例,在函数内使用global关键字声明了全局变量x及
其操作,将其值修改为3。
实现代码如下。 
def my_add(): 
global x #声明全局变量 
print(x) #结果:5 
x = 3 #修改变量值 
return x + x 
x = 5 
print(my_add()) #结果:6 
print(x) #结果:3 
通过global关键字可以在函数内定义或者使用全局变量。如果要在函数内修改一
个定义在函数外部的变量值,则必须使用global关键字将该变量声明为全局变量,否则
会自动创建新的局部变量。
5.5 函数的递归与嵌套
5.5.1 函数的递归函数 
程序调用自身的编程方法称为递归。函数的递归调用是函数调用的一种特殊情况。
函数反复地自己调用自己,直到某个条件满足时就不再调用了,然后一层一层地返回,直

第5 章　函数与函数式编程1 03 
到该函数第一次调用的位置。
递归作为一种算法在程序设计语言中被广泛应用。通常可以把一个大型复杂的问题
层层转化为一个与原问题相似的、规模较小的问题进行求解。递归策略只需要少量的程
序就可以描述出解题过程所需要的多次重复计算,大幅减少了程序的代码量。
递归函数在定义时必须有边界条件,即递归停止的条件,否则函数将永远无法跳出递
归,陷入死循环。
【例5-9】 利用递归函数计算5!。
实现代码如下。 
def fn(num): 
if num==1: 
result=1 
else: 
result=fn(num-1)*num 
return result 
n=int(input("请输入一个正整数:")) 
print("%d! ="%n, fn(n)) 
运行结果如下。 
请输入一个正整数:5 
5! = 120 
接下来,通过图来描述阶乘5! 算法的执行原理,如图5-1所示。
图5-1 计算阶乘5-1! 的执行过程
由上述例子可以看出,递归函数具有如下特征。
(1)递归函数必须有一个明确的结束条件。
(2)递归的递推(调用)和回归(返回)过程,与入栈和出栈类似。这是因为在计算机
中,函数的调用其实就是通过栈这种数据结构实现的。每调用一次函数,就会执行一次入
栈操作,每当函数返回,就执行一次出栈操作。
递归结构往往消耗内存较大,因此能用迭代解决的问题尽量不要用递归。

1 04 Python 程序设计与数据分析基础
5.5.2 函数的嵌套
函数的嵌套是指在函数中调用另外的函数。这是函数式编程的重要结构,也是我们
在编程中常用的一种程序结构。
【例5-10】 函数的嵌套调用示例。
实现代码如下。 
#计算3 个数之和
def sum_num(a, b, c): 
return a + b + c 
#求3 个数平均值
def average_num(a, b, c): 
sumResult = sum_num(a, b, c) 
return sumResult / 3 
result = average_num(1, 2, 3) 
print(result) 
运行结果如下。 
2.0 
5.6 函数式编程
函数式编程(FunctionalProgramming)是一种抽象程度较高的编程范式,它的一个
重要特点是编写的函数中没有变量。这就解决了在函数中定义、使用变量导致的输出不
确定等问题。
函数式编程的另一个特点是可以把函数作为参数传入另一个函数。但Python的函
数式编程中允许使用变量,因此,Python不是纯函数式编程语言,它对函数式编程提供部
分支持。
函数式编程编写的代码将数据、操作、返回值等都放在一起,使代码更加简洁。
5.6.1 lambda 匿名函数
匿名函数是指不需要显示指定函数名的函数,调用一次或几次后就不再需要的函数。
Python中用lambda关键字通过表达式的形式来定义匿名函数。lambda表达式的首要
用途是指定短小的回调函数。
lambda表达式用来声明没有函数名称、临时使用的匿名函数,尤其适用于将一个函
数作为另一个函数的参数的情形。