Python 函式 (Python Function) - 基礎篇 - 函式基礎、呼叫、回傳值

Python 函式 – 基礎篇

Python 函式基本概念 / 函式呼叫 / 函式回傳值

在本篇文章中，詳細探討了 Python 函式的基礎概念，從基本定義到進階應用，涵蓋了函式的結構、參數傳遞方式、回傳值處理，以及 Lambda 函式的使用，且還透過實例展示了函式在數據分析、API 交互、算法開發等領域的應用，並透過綜合練習加強讀者的實踐技能，希望能夠幫助初學者和有經驗的開發者深入理解 Python 函式的功能。本篇算是一份全面的Python 函式指南，適合所有希望精通 Python 函式的程序猿。

Outline

Python 函式基本概念
Python 函式定義和使用函式
深入Python 函式呼叫
Python 函式回傳值的概念和應用
Python 函式的實際應用
綜合練習
參考資料

Python 函式基本概念

定義Python 函式

Python 函式是一段組織好的、可重復使用的代碼，用於執行一個或多個相關的操作。它可以接受輸入參數並返回一個結果。在 Python 中，函式是用 def 關鍵字來定義的。

函式的主要優點是提高代碼的重用性、使代碼更加有組織，並提高可讀性。

Python 函式的結構

一個基本的 Python 函式結構包括以下部分：

函式名：標識函式的唯一名稱。
參數（可選）：函式可以接受的輸入值。
函式體：執行特定任務的代碼塊。
返回值（可選）：函式執行後返回的結果。

以下是一個簡單的函式範例：

def greet(name):
return f"Hello, {name}!"

1 2	def greet(name): return f"Hello, {name}!"

在這個範例中，greet 是函式名，name 是一個參數，函式體包含了一行代碼，返回一個格式化的字符串。

調用Pythono 函式

定義函式後，我們可以通過其名稱來調用它，並傳入相應的參數（如果有的話）。例如：

print(greet("Alice"))

1	print(greet("Alice"))

當調用 greet 函式並傳入 “Alice” 作為參數時，它會返回字符串 “Hello, Alice!”。

透過將代碼封裝到函式中，我們可以提高代碼的可重用性和可讀性，並使我們的程序更加模塊化。

在接下來的章節中，將進一步探索函式的不同用法和高級特性，包括參數類型、回傳值以及如何在實際應用中有效地使用函式。

Python 函式定義和使用函式

如何定義Python 函式

函式是用 def 關鍵字在 Python 中定義的。一個函式的基本結構包含函式名、參數列表和函式體。這裡有一個定義函式的範例：

def add_numbers(a, b):
return a + b

1 2	def add_numbers(a, b): return a + b

在這個例子中，add_numbers 是函式名，a 和 b 是參數，return a + b 是函式體，它返回兩個參數的和。

參數

參數是傳遞給函式的值。它們是在函式呼叫時指定的，並在函式內部用於執行操作或計算。參數是可選的；一個函式可以沒有參數。

返回值

return 語句用於從函式返回一個值。如果函式不需要返回值，return 語句可以省略。在前面的例子中，return a + b 語句返回了兩個參數的和。

如何使用Python 函式

定義函式後，可以通過函式名來調用它，並傳入所需的參數。例如：

result = add_numbers(5, 3)
print(result)  # 輸出將會是 8

1 2	result = add_numbers(5, 3) print(result) # 輸出將會是 8

這個調用將 5 和 3 作為參數傳遞給 add_numbers 函式，然後打印返回的結果。

範例：計算平均值

讓我們定義一個函式來計算一系列數字的平均值：

def calculate_average(numbers):
sum_of_numbers = sum(numbers)
count_of_numbers = len(numbers)
average = sum_of_numbers / count_of_numbers
return average
# 使用函式
nums = [10, 20, 30, 40, 50]
avg = calculate_average(nums)
print(f"The average is: {avg}")

def calculate_average(numbers):

sum_of_numbers = sum(numbers)

count_of_numbers = len(numbers)

average = sum_of_numbers / count_of_numbers

return average

# 使用函式

nums = [10, 20, 30, 40, 50]

avg = calculate_average(nums)

print(f"The average is: {avg}")

這個函式接受一個數字列表作為輸入，計算並返回它們的平均值。

深入Python 函式呼叫

傳遞參數

當呼叫函式時，你可以以不同的方式傳遞參數：

1. 位置參數：這是最常見的方法，其中參數按順序傳遞。

def subtract(a, b):
return a - b
result = subtract(10, 5)  # a = 10, b = 5

def subtract(a, b):

return a - b

result = subtract(10, 5) # a = 10, b = 5

2. 關鍵字參數：允許你通過名稱而不是位置來指定參數，增加了代碼的可讀性。

result = subtract(a=10, b=5)  # 明確指定 a 和 b 的值

1	result = subtract(a=10, b=5) # 明確指定 a 和 b 的值

3. 預設參數值：定義函式時，可以為參數指定預設值。

def greet(name, message="Hello"):
return f"{message}, {name}!"
greeting = greet("Alice")  # message 使用預設值 "Hello"

def greet(name, message="Hello"):

return f"{message}, {name}!"

greeting = greet("Alice") # message 使用預設值 "Hello"

可變長度參數

在某些情況下，你可能希望函式能處理不定數量的參數：

1. 星號（*）：用於收集多餘的位置參數。

def sum_all(*args):
return sum(args)
total = sum_all(1, 2, 3, 4)  # args 會是一個包含所有參數的元組

def sum_all(*args):

return sum(args)

total = sum_all(1, 2, 3, 4) # args 會是一個包含所有參數的元組

3. 雙星號（）**：用於收集關鍵字參數。

def config(**kwargs):
for key, value in kwargs.items():
print(f"{key}: {value}")
config(database="MySQL", user="root", password="123456")

def config(**kwargs):

for key, value in kwargs.items():

print(f"{key}: {value}")

config(database="MySQL", user="root", password="123456")

函式作為參數

Python 中的函式可以作為參數傳遞給其他函式。這提供了極大的靈活性。

def apply_function(func, value):
return func(value)
def double(x):
return x * 2
result = apply_function(double, 5)  # result 為 10

def apply_function(func, value):

return func(value)

def double(x):

return x * 2

result = apply_function(double, 5) # result 為 10

匿名函式（Lambda 函式）

Lambda 函式提供了一種快速定義單行函式的方法。

multiply = lambda x, y: x * y
print(multiply(2, 3))  # 輸出 6

1 2	multiply = lambda x, y: x * y print(multiply(2, 3)) # 輸出 6

透過瞭解這些不同的函式呼叫方法和特性，能夠更靈活地使用 Python 來編寫清晰、高效且易於維護的代碼。在後續章節中，我們將探討更高級的函式特性，如遞迴、高階函式和閉包。

Python 函式回傳值的概念和應用

什麼是回傳值？

Python 函式的回傳值是函式執行後返回給呼叫者的數據。它是函式處理過的結果，可以是任何數據類型：數字、字符串、列表、元組，甚至是其他函式或物件。

使用 return 語句

在 Python 中，return 語句用於指定函式的回傳值。當函式執行到 return 語句時，函式會結束，並將 return 後的值返回給呼叫者。

def get_max(a, b):
if a > b:
return a
else:
return b
max_value = get_max(10, 20)
print(max_value)  # 輸出 20

def get_max(a, b):

if a > b:

return a

else:

return b

max_value = get_max(10, 20)

print(max_value) # 輸出 20

在這個例子中，get_max 函式返回兩個參數中的最大值。

沒有回傳值

如果函式沒有 return 語句，或者 return 後面沒有跟隨任何值，則函式返回 None。

def print_message(message):
print(message)
result = print_message("Hello, Python!")
print(result)  # 輸出 None

def print_message(message):

print(message)

result = print_message("Hello, Python!")

print(result) # 輸出 None

多個回傳值

Python 允許函式返回多個值，這些值通常以元組的形式返回。

def get_stats(numbers):
return max(numbers), min(numbers), sum(numbers) / len(numbers)
max_val, min_val, average = get_stats([1, 2, 3, 4, 5])
print(f"Max: {max_val}, Min: {min_val}, Average: {average}")

def get_stats(numbers):

return max(numbers), min(numbers), sum(numbers) / len(numbers)

max_val, min_val, average = get_stats([1, 2, 3, 4, 5])

print(f"Max: {max_val}, Min: {min_val}, Average: {average}")

Python 函式的實際應用

數據處理

函式在數據處理和分析中扮演著重要角色。例如，我們可以寫一個函式來清理或轉換數據：

def clean_data(data):
# 假設 data 是一個字典列表
cleaned_data = []
for item in data:
cleaned_item = {k: v.strip() if isinstance(v, str) else v for k, v in item.items()}
cleaned_data.append(cleaned_item)
return cleaned_data
# 使用函式
raw_data = [{'name': ' Alice ', 'age': 30}, {'name': ' Bob ', 'age': 25}]
processed_data = clean_data(raw_data)
print(processed_data)

def clean_data(data):

# 假設 data 是一個字典列表

cleaned_data = []

for item in data:

cleaned_item = {k: v.strip() if isinstance(v, str) else v for k, v in item.items()}

cleaned_data.append(cleaned_item)

return cleaned_data

# 使用函式

raw_data = [{'name': ' Alice ', 'age': 30}, {'name': ' Bob ', 'age': 25}]

processed_data = clean_data(raw_data)

print(processed_data)

在這個例子中，clean_data 函式去除數據中的領先和尾隨空格。

API 交互

函式可以用於處理與外部 API 的交互，如從網絡服務獲取數據或發送數據：

import requests
def fetch_weather_data(city):
url = f"https://api.weatherapi.com/v1/current.json?key=YOUR_API_KEY&q={city}"
response = requests.get(url)
return response.json()
# 使用函式
weather_data = fetch_weather_data('Taipei')
print(weather_data)

import requests

def fetch_weather_data(city):

url = f"https://api.weatherapi.com/v1/current.json?key=YOUR_API_KEY&q={city}"

response = requests.get(url)

return response.json()

# 使用函式

weather_data = fetch_weather_data('Taipei')

print(weather_data)

這個函式 fetch_weather_data 向天氣 API 發送請求並返回結果。

算法實現

函式是實現和測試算法的理想方式。例如，我們可以用一個函式來實現排序算法：

def bubble_sort(arr):
n = len(arr)
for i in range(n):
for j in range(0, n-i-1):
if arr[j] > arr[j+1]:
arr[j], arr[j+1] = arr[j+1], arr[j]
return arr
# 使用函式
unsorted_array = [64, 34, 25, 12, 22, 11, 90]
sorted_array = bubble_sort(unsorted_array)
print(sorted_array)

def bubble_sort(arr):

n = len(arr)

for i in range(n):

for j in range(0, n-i-1):

if arr[j] > arr[j+1]:

arr[j], arr[j+1] = arr[j+1], arr[j]

return arr

# 使用函式

unsorted_array = [64, 34, 25, 12, 22, 11, 90]

sorted_array = bubble_sort(unsorted_array)

print(sorted_array)

GUI 應用

在圖形用戶界面（GUI）應用程序中，函式可用於響應用戶交互，例如按鈕點擊：

import tkinter as tk
def on_button_click():
label.config(text="Hello, Python!")
app = tk.Tk()
button = tk.Button(app, text="Click me", command=on_button_click)
button.pack()
label = tk.Label(app)
label.pack()
app.mainloop()

import tkinter as tk

def on_button_click():

label.config(text="Hello, Python!")

app = tk.Tk()

button = tk.Button(app, text="Click me", command=on_button_click)

button.pack()

label = tk.Label(app)

label.pack()

app.mainloop()

在這個範例中，當按鈕被點擊時，on_button_click 函式會被呼叫。

Python 函式的應用範圍非常廣泛，從數據處理和 API 交互到算法實現和 GUI 開發。

綜合練習

練習一：數據分析函式

寫一個函式 analyze_data，接受一個數字列表作為參數，返回這個列表的最大值、最小值和平均值。

def analyze_data(numbers):
max_val = max(numbers)
min_val = min(numbers)
average = sum(numbers) / len(numbers)
return max_val, min_val, average
# 測試函式
data = [10, 20, 30, 40, 50]
max_val, min_val, avg = analyze_data(data)
print(f"Max: {max_val}, Min: {min_val}, Average: {avg}")

def analyze_data(numbers):

max_val = max(numbers)

min_val = min(numbers)

average = sum(numbers) / len(numbers)

return max_val, min_val, average

# 測試函式

data = [10, 20, 30, 40, 50]

max_val, min_val, avg = analyze_data(data)

print(f"Max: {max_val}, Min: {min_val}, Average: {avg}")

練習二：字串處理函式

建立一個函式 format_string，它接受一個字串和一個整數 width。這個函式應該返回一個新的字串，長度為 width，原字串居中，兩側用 ‘-‘ 填充。

def format_string(string, width):
return string.center(width, '-')
# 測試函式
formatted_string = format_string("Hello", 20)
print(formatted_string)  # 輸出: "-------Hello--------"

def format_string(string, width):

return string.center(width, '-')

# 測試函式

formatted_string = format_string("Hello", 20)

print(formatted_string) # 輸出: "-------Hello--------"

練習三：函式作為參數

寫一個函式 process_data，它接受一個數字列表和一個函式作為參數。這個函式應該應用傳入的函式到列表的每一個元素上，並返回結果列表。

def process_data(numbers, func):
return [func(num) for num in numbers]
# 測試函式
data = [1, 2, 3, 4, 5]
processed_data = process_data(data, lambda x: x * x)
print(processed_data)  # 輸出: [1, 4, 9, 16, 25]

def process_data(numbers, func):

return [func(num) for num in numbers]

# 測試函式

data = [1, 2, 3, 4, 5]

processed_data = process_data(data, lambda x: x * x)

print(processed_data) # 輸出: [1, 4, 9, 16, 25]

練習四：錯誤處理

改進 analyze_data 函式，增加錯誤處理來處理空列表的情況。

def analyze_data(numbers):
if not numbers:
return None, None, None
max_val = max(numbers)
min_val = min(numbers)
average = sum(numbers) / len(numbers)
return max_val, min_val, average
# 測試函式
empty_data = []
max_val, min_val, avg = analyze_data(empty_data)
print(f"Max: {max_val}, Min: {min_val}, Average: {avg}")  # 輸出: Max: None, Min: None, Average: None

def analyze_data(numbers):

if not numbers:

return None, None, None

max_val = max(numbers)

min_val = min(numbers)

average = sum(numbers) / len(numbers)

return max_val, min_val, average

# 測試函式

empty_data = []

max_val, min_val, avg = analyze_data(empty_data)

print(f"Max: {max_val}, Min: {min_val}, Average: {avg}") # 輸出: Max: None, Min: None, Average: None

以上是Python 函數學習筆記。

Python 函式 (Python Function) – 基礎篇 – 函式基礎、呼叫、回傳值

Outline

Python 函式基本概念

定義Python 函式

Python 函式的結構

調用Pythono 函式

Python 函式定義和使用函式

如何定義Python 函式

參數

返回值

如何使用Python 函式

範例：計算平均值

深入Python 函式呼叫

傳遞參數

可變長度參數

函式作為參數

匿名函式（Lambda 函式）

Python 函式回傳值的概念和應用

什麼是回傳值？

使用 return 語句

沒有回傳值

多個回傳值

Python 函式的實際應用

數據處理

API 交互

算法實現

GUI 應用

綜合練習

練習一：數據分析函式

練習二：字串處理函式

練習三：函式作為參數

練習四：錯誤處理

參考資料

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Python 函式基本概念

定義Python 函式

Python 函式的結構

調用Pythono 函式

Python 函式定義和使用函式

如何定義Python 函式

參數

返回值

如何使用Python 函式

範例：計算平均值

深入Python 函式呼叫

傳遞參數

可變長度參數

函式作為參數

匿名函式（Lambda 函式）

Python 函式回傳值的概念和應用

什麼是回傳值？

使用 return 語句

沒有回傳值

多個回傳值

Python 函式的實際應用

數據處理

API 交互

算法實現

GUI 應用

綜合練習

練習一：數據分析函式

練習二：字串處理函式

練習三：函式作為參數

練習四：錯誤處理

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