函式是具有某種特定功能的程式碼塊，可以重複使用。在前面的學習中你已經認識到了很多 Python 的內建函式。這節課我們就來建立我們自己的函式：

1. 重複性的程式碼

1.1 什麼是重複性的程式碼

在處理功能相似的邏輯時，會出現結構雷同的程式碼，例如：有兩個列表，編寫程式分別列印這兩個列表，程式碼如下：

a = [1, 2, 3]
b = [10, 20, 30]

# 列印輸出列表 a 的相關資訊
print('length of list is %d'
 
 % len(a)) 
i = 0
while i < len(a):
    print(a[i]) 
    i = i + 1 

# 列印輸出列表 b 的相關資訊
print('length of list is %d' % len(b)) 
i = 0
while i < len(b):
    print(b[i]) 
    i = i + 1

• 在第 1 行，列表 a 包含 3 個元素，現在希望列印輸出列表 a
• 在第 2 行，列表 b 包含 3 個元素，現在希望列印輸出列表 b
• 在第 4 行至第 9 行，使用 while 迴圈列印輸出列表 a
• 在第 11 行至第 16 行，使用 while 迴圈列印輸出列表 b

很顯然，列印列表 a 的程式碼與列印列表 b 的程式碼非常相似，這兩段程式碼被稱為重複性的程式碼。

1.2 可維護性差

程式碼的重複性導致程式的可維護性差，當需要修改處理邏輯時，則需要在多處進行修改。

上面的例子程式輸出結果為：

length of list is 3
1
2
3
length of list is 3
10
20
30

現在希望調整程式的輸出結果，輸出列表元素時，同時輸出元素的下標，如下所示：

length of list is 3
list[
 
0] = 1
list[1] = 2
list[2] = 3
length of list is 3
list[0] = 10
list[1] = 20
list[2] = 30

為了實現這樣的需求變更，需要修改原有的程式，如下所示：

a = [1, 2, 3]
b = [10, 20, 30]

# 列印輸出列表 a 的相關資訊
print('length of list is %d' % len(a)) 
i = 0
while i < len(a):
    print('list[%d] = %d' % (i, a[i])) # 修改此行
    i = i + 1 

# 列印輸出列表 b 的相關資訊
print('length of list is %d' % len(b)) 
i = 0
while i < len(b):
    print('list[%d] = %d' % (i, b[i])) # 修改此行
    i = i + 1

• 在第 8 行，修改原有的 print(a[i]) 語句
• 在第 15 行，修改原有的 print(b[i]) 語句

可以看出，當列印輸出列表的功能需求變化時，則需要在多處進行修改。

2. 函式的定義

函式是可重複使用的，用來實現單一功能的程式碼段。 使用函式描述程式中功能相似的程式碼段，從而消除程式碼的重複性。函式定義的語法如下：

def 函式名（引數列表）:
    函式體

定義一個函式時使用 def 語句，依次寫出函式名、引數列表和冒號，然後，在縮排塊中編寫函式體。一個列印兩個數之間的最大值的例子如下:

def max(a, b):
    if a > b:
        print(a)
    else:
        print(b)        

max(1, 2)
max(20, 10)

執行該程式，輸出如下：

2
20

• 在第 1 行，使用 def 關鍵字定義函式 max，函式 max 有兩個引數 a 和 b
• 在第 2 行到第 5 行，定義了函式體，使用 if 語句列印引數 a 和 b 之間的較大者
• 在第 7 行，max(1, 2) 呼叫函式 max，將引數 a 設定為 1、引數 b 設定為 2，執行第 2 行到第 5 行的函式體，執行輸出結果為 2
• 在第 8 行，max(20, 10) 呼叫函式 max，將引數 a 設定為 20、引數 b 設定為 10，執行第 2 行到第 5 行的函式體，執行輸出結果為 20

3. 消除重複性的程式碼

3.1 消除重複性的程式碼

在第 1 小節的例子中，編寫程式分別列印兩個列表，程式使用了兩段重複性程式碼實現列印兩個列表。通過使用函式，可以消除程式中重複性的程式碼，如下所示：

# 列印輸出列表 x 的相關資訊
def print_list(x):
    print('length of list is %d' % len(x)) 
    i = 0
    while i < len(x):
        print(x[i]) 
        i = i + 1 

a = [1, 2, 3]
b = [10, 20, 30]

print_list(a)
print_list(b)

• 在第 2 行，使用 def 關鍵字定義函式 print_list，函式 print_list 有一個引數 x
• 在第 3 行到第 7 行，定義了函式體，引數 x 表示一個列表，函式功能是列印引數 x 對應的列表
• 在第 9 行，列表 a 包含 3 個元素，現在希望列印輸出列表 a
• 在第 10 行，列表 b 包含 3 個元素，現在希望列印輸出列表 b
• 在第 12 行，print_list(a) 呼叫函式 print_list，將引數 x 設定為 a，列印列表 a
• 在第 13 行，print_list(b) 呼叫函式 print_list，將引數 x 設定為 b，列印列表 b

3.2 提高可維護性

上面的例子程式輸出結果為：

length of list is 3
1
2
3
length of list is 3
10
20
30

現在希望調整程式的輸出結果，輸出列表元素時，同時輸出元素的下標，如下所示：

length of list is 3
list[0] = 1
list[1] = 2
list[2] = 3
length of list is 3
list[0] = 10
list[1] = 20
list[2] = 30

為了實現這樣的需求變更，需要修改原有的程式，如下所示：

# 列印輸出列表 x 的相關資訊
def print_list(x):
    print('list[%d] = %d' % (i, x[i])) # 修改此行
    i = 0
    while i < len(x):
        print(x[i]) 
        i = i + 1 

a = [1, 2, 3]
b = [10, 20, 30]

print_list(a)
print_list(b)

• 在第 3 行，修改原有的 print(x[i]) 語句。

函式 print_list 定義了列印列表的功能邏輯，因此當列印列表的功能需求變化時，只需要在函式的定義處進行修改即可，不需要在多處進行修改，從而提高了程式的可維護性。

4. 函式的返回

4.1 return 語句

Python 提供了 return 語句用於從函式中返回，當程式執行到 return 語句時，程式從函式中返回到呼叫函式的地方，舉例如下：

def test():
    print('Before return')
    return
    print('After return') # 這條語句不會被執行

print('Before test')
test()    
print('After test')

程式執行時，輸出如下：

Before test
Before return
After test

從程式的輸出可以看出，程式中的第 4 行程式碼 print(‘After return’) 沒有被執行，當程式執行第 3 行的 return 語句時，會終止函式的執行，返回呼叫函式的地方。

return 語句有兩個常見的用途：

• 提前退出函式
• 向函式的呼叫者返回值

4.2 提前退出函式

通常情況下，函式執行到最後一條語句時退出函式的執行，但某些情況下，可以通過 return 語句提前退出函式。例如，編寫一個函式 check，根據性別和年齡進行處理，該函式僅處理 age > 50 的男性，忽略女性和年輕人，處理的程式碼如下：

def check(gender, age):
    if gender == 'female':
       return
    if age < 50:
       return

    print('We only process old man')
    print(gender)
    print(age)

• 在第 1 行，定義了函式 check，具有兩個引數 gender 和 age
• 在第 2 行，檢查 gender 是否等於 ‘female’
• 在第 3 行，如果是的，則忽略，通過 return 語句提前返回
• 在第 2 行，檢查 age 是否小於 50
• 在第 3 行，如果是的，則忽略，通過 return 語句提前返回
• 在第 7 行到第 9 行，對 age > 50 的男性進行處理

4.3 函式的返回值

return 語句可以攜帶引數，該引數作為函式的計算結果返回給呼叫者，語法如下：

return 返回值

下面編寫一個程式計算從 1 到 N 的累加和，程式碼如下：

def compute(N):
    sum = 0
    i = 1
    while i <= N:
        sum = sum + i
        i = i + 1
    return sum

sum = compute(100)    
print(sum)

• 在第 1 行，定義函式 compute(n)，函式計算從 1 到 N 的累加和
• 在第 2 行到第 6 行，函式計算從 1 到 N 的累加和，將累加和儲存到變數 sum 中
• 在第 7 行，通過 return 語句將計算結果返回給呼叫者
• 在第 9 行，呼叫函式 compute(100) 計算從 1 累加到 100，將 compute 函式的返回結果儲存到變數 sum 中
• 在第 10 行，列印計算結果，計算結果為 5050

5. 小結

這節課我們主要學習了什麼是函式，以及在 Python 中函式如何定義，和函式的返回值等一些函式的基本內容，大家要多多練習本節課中的程式碼。函式在 Python 程式設計中是非常重要的一個知識點，學好了函式的使用會讓你在工作中事半功倍。