Python函数与列表元组全解析

一、函数

1.1函数的定义与作用

编程中的函数是可重复使用的代码片段，类似数学函数（输入不同参数得到不同结果），主要作用是：

• 消除重复代码，提升代码复用性；
• 便于代码维护（修改函数即可同步所有调用处）。

示例对比：求不同区间的和时，用函数可将重复的求和逻辑封装，只需调用时传入不同参数。

1.2函数的语法格式

1.定义函数：

2.调用函数：

1.3函数的核心规则

1. 定义与调用的关系 ：
   • 函数定义后不会自动执行，必须调用才会执行，调用次数对应执行次数；
   • 函数必须先定义，再调用（否则会报NameError）。
2. 参数（形参 & 实参） ：
   • 形参：函数定义时的参数（如calcSum(beg, end)中的beg、end）；
   • 实参：函数调用时传递的实际值（如calcSum(1, 100)中的1、100）；
   • 规则：形参与实参的数量必须匹配；函数可无参数、单参数或多参数。

1.4函数参数的特性

Python 是动态类型语言，函数形参无需指定类型，可接收多种类型的参数（如同一函数可传入整数、字符串、布尔值）。

• 注意：调用函数时，实参数量必须与形参匹配，否则会报TypeError。

1.5函数返回值

返回值是函数的 "输出"（类比工厂的产品），通过return语句实现，核心规则：

1. 逻辑与交互分离 ：函数应专注于计算逻辑（用return返回结果），而非直接进行用户交互（如打印），便于适配不同的交互场景（保存文件、网络发送等）。
2. 多 return 语句 ：函数可包含多个return，执行到return时函数立即结束并返回。
3. 多返回值 ：函数可通过逗号分隔返回多个值，调用时用多个变量接收；若需忽略部分返回值，可用_占位。

一个函数中可以有多个 return 语句：

执行到 return 语句, 函数就会立即执行结束, 回到调用位置：

一个函数是可以一次返回多个返回值的. 使用 , 来分割多个返回值：

如果只想关注其中的部分返回值, 可以使用 _ 来忽略不想要的返回值：

1.6变量作用域

函数内部定义的变量（局部变量）仅在函数内部生效，外部无法直接访问；函数内外同名变量是不同的独立变量。

1. 局部变量与全局变量 ：
   • 函数内部定义的是局部变量，仅在函数内生效；
   • 函数外部定义的是全局变量，作用域覆盖整个代码。
2. 同名变量的独立性 ：不同作用域中允许存在同名变量，实际是独立的变量（如函数内外的x互不影响）。
3. 变量查找逻辑：函数内部访问变量时，先找局部变量；局部不存在则查找全局变量。
4. 修改全局变量 ：函数内修改全局变量需用global关键字声明，否则会被视为创建局部变量。
5. 语句块不影响作用域 ：if/while/for等语句块内定义的变量，在块外部仍可使用（与函数作用域不同）。

1.7函数的执行过程

• 函数仅在被调用时执行内部代码，不调用则不执行；
• 函数执行到return语句或代码结束时，回到调用位置继续执行后续代码。

补充：函数执行的调试方法

可通过 PyCharm 的调试功能观察执行流程：插入断点→以 Debug 模式运行→用Step Into逐行执行。

1.8函数的调用方式

1. 链式调用 ：将一个函数的返回值直接作为另一个函数的参数，简化代码（如print(isOdd(10))替代先赋值再打印）。

2.嵌套调用 ：函数内部调用其他函数，可多层嵌套；执行顺序由调用顺序决定（如d()调用c()，c()调用b()，b()调用a()，则执行顺序为d→c→b→a）。

1.9函数调用栈

Python 用函数调用栈管理函数调用关系：

• 每次函数调用会在栈中新增一个 "栈帧"，存储该函数的局部变量；
• 函数执行结束后，对应的栈帧会从调用栈中移除；
• 可通过 PyCharm 调试工具查看调用栈及各栈帧的局部变量。

补充：嵌套调用的执行逻辑

嵌套函数的执行顺序取决于调用语句的位置：若b()中先调用a()再打印，则执行顺序为a→b；若先打印再调用a()，则顺序为b→a。

1.10函数递归

递归是函数嵌套调用自身的特殊情况，需满足两个核心条件：

1. 存在递归结束条件 （如计算阶乘时n == 1）；
2. 实参逐渐逼近结束条件 （如n - 1）。

• 若条件不满足，会出现 "无限递归"，导致RecursionError（调用栈溢出）。
• 优缺点 ：
  • 优点：代码量少，符合数学归纳法逻辑；
  • 缺点：可读性差、易栈溢出，执行效率低于循环。

1.11参数默认值

函数形参可指定默认值，调用时若不传递该参数，则使用默认值：

• 规则：带默认值的参数必须放在无默认值参数的后面 ，否则会报SyntaxError。
• 示例：def add(x, y, debug=False)中，debug为默认参数，调用时可省略。

1.12关键字参数

调用函数时，可通过 "形参名=实参值" 的方式显式指定参数，不受形参顺序限制：

• 示例：test(x=10, y=20)与test(y=100, x=200)均合法，参数按指定名称匹配。

二、列表与元组

2.1列表与元组的概念

两者都是批量存储数据的容器，核心区别是可变性：

• 列表：类似 "散装辣条"，元素可修改、新增、删除（可变容器）；
• 元组：类似 "包装辣条"，元素在创建时固定，无法修改（不可变容器）。

2.2列表的基础操作

1. 创建列表 ：
   • 空列表：alist = [] 或 alist = list()；
   • 带初始值：alist = [1, 2, 3]，支持不同类型元素 （如[1, 'hello', True]）。

2.访问元素（下标）：

• 下标从 0 开始，通过alist[下标]读取 / 修改元素（如alist[2]对应第 3 个元素）；
• 下标越界会报IndexError，有效范围是[0, len(alist)-1]（len()可获取列表长度）；
• 支持负下标（如alist[-1]表示倒数第 1 个元素）。

2.3列表的进阶操作

通过下标操作是一次取出里面第一个元素.

通过切片, 则是一次取出一组连续的元素, 相当于得到一个子列表

1.切片 ：通过[起始:结束:步长]获取连续子列表，规则：

• 区间是前闭后开 （如[1:3]取下标 1、2 的元素）；
• 可省略边界（[1:]取到末尾，[:-1]取到倒数第 2 个）；
• 步长可正（正向取）、负（反向取），越界不报错。

• 切片操作中可以省略前后边界

• 切片操作还可以指定 "步长" , 也就是 "每访问一个元素后, 下标自增几步"

• 切片操作指定的步长还可以是负数, 此时是从后往前进行取元素. 表示 "每访问一个元素之后, 下标自 减几步"

• 如果切片中填写的数字越界了, 不会有负面效果. 只会尽可能的把满足条件的元素过去到

2.遍历：

• 也可以使用 for 按照范围生成下标, 按下标访问

• 还可以使用 while 循环. 手动控制下标的变化

3.新增元素:

• 使用 append 方法, 向列表末尾插入一个元素(尾插).

• 使用 insert 方法, 向任意位置插入一个元素

insert 第一个参数表示要插入元素的下标.

4.查找元素

• 使用 in 操作符, 判定元素是否在列表中存在. 返回值是布尔类型.

• 使用 index 方法, 查找元素在列表中的下标. 返回值是一个整数. 如果元素不存在, 则会抛出异常.

5.删除元素

• 使用 pop 方法删除最末尾元素

• pop 也能按照下标来删除元素

• 使用 remove 方法, 按照值删除元素.

6.连接列表

• 使用 + 能够把两个列表拼接在一起.

此处的 + 结果会生成一个新的列表. 而不会影响到旧列表的内容.

• 使用 extend 方法, 相当于把一个列表拼接到另一个列表的后面.

a.extend(b) , 是把 b 中的内容拼接到 a 的末尾. 不会修改 b, 但是会修改 a.

2.4元组的核心特性

• 定义 ：用()表示，功能与列表类似，但元素不可修改；

• 支持操作 ：仅支持读操作 （下标、切片、遍历、in、index、+），不支持写操作（修改、增删）；
• 优势 ：
  1. 数据安全（避免函数乱改数据）；
  2. 可作为字典的键（列表不可，因字典键需为不可变对象）；
• 应用场景：函数多返回值默认是元组。

2.5列表与元组的选择

• 元素需修改→选列表；
• 元素无需修改→选元组（更安全、支持字典键）。