今日练习主题：函数定义与使用

今天我们将学习Python中的函数，包括如何定义函数、传递参数、返回值以及作用域等概念。

练习1：基础函数定义

# 定义一个简单的函数
def say_hello():
    """打印问候语"""
    print("你好！欢迎学习Python！")

# 调用函数
say_hello()

# 带参数的函数
def greet(name):
    """向指定的人问好"""
    print(f"你好，{name}！")

greet("小明")
greet("小红")

练习2：带返回值的函数

# 计算两个数的和
def add_numbers(a, b):
    """返回两个数的和"""
    return a + b

result = add_numbers(5, 3)
print(f"5 + 3 = {result}")

# 计算平方
def square(number):
    """返回数字的平方"""
    return number ** 2

print(f"4的平方是: {square(4)}")

练习3：默认参数值

# 带默认参数的函数
def introduce(name, age=18, city="北京"):
    """自我介绍函数"""
    print(f"我叫{name}，今年{age}岁，来自{city}。")

# 使用默认参数
introduce("张三")
introduce("李四", 25)
introduce("王五", 30, "上海")

# 关键字参数
introduce(age=22, name="赵六", city="广州")

练习4：可变参数

# 接受任意数量的参数
def calculate_sum(*numbers):
    """计算任意数量数字的和"""
    total = 0
    for num in numbers:
        total += num
    return total

print(f"1+2+3 = {calculate_sum(1, 2, 3)}")
print(f"1+2+3+4+5 = {calculate_sum(1, 2, 3, 4, 5)}")

# 关键字可变参数
def create_student(**info):
    """创建学生信息"""
    student = {}
    for key, value in info.items():
        student[key] = value
    return student

student1 = create_student(name="小明", age=20, grade="大三")
student2 = create_student(name="小红", age=19, major="计算机")
print(student1)
print(student2)

练习5：函数返回值多个值

# 返回多个值
def calculate_stats(numbers):
    """计算列表的最大值、最小值、平均值"""
    if not numbers:
        return None, None, None
    
    max_num = max(numbers)
    min_num = min(numbers)
    avg_num = sum(numbers) / len(numbers)
    
    return max_num, min_num, avg_num

scores = [85, 92, 78, 90, 88]
max_score, min_score, avg_score = calculate_stats(scores)
print(f"最高分: {max_score}, 最低分: {min_score}, 平均分: {avg_score:.2f}")

练习6：递归函数

# 递归计算阶乘
def factorial(n):
    """递归计算阶乘"""
    if n == 0 or n == 1:
        return 1
    else:
        return n * factorial(n - 1)

print(f"5! = {factorial(5)}")
print(f"10! = {factorial(10)}")

# 递归计算斐波那契数列
def fibonacci(n):
    """递归计算第n个斐波那契数"""
    if n <= 0:
        return 0
    elif n == 1:
        return 1
    else:
        return fibonacci(n - 1) + fibonacci(n - 2)

print("斐波那契数列前10项:")
for i in range(10):
    print(fibonacci(i), end=" ")

练习7：lambda匿名函数

# 使用lambda函数
square = lambda x: x ** 2
print(f"3的平方: {square(3)}")

# 在列表排序中使用lambda
students = [
    {"name": "小明", "score": 85},
    {"name": "小红", "score": 92},
    {"name": "小刚", "score": 78}
]

# 按分数排序
sorted_students = sorted(students, key=lambda x: x["score"], reverse=True)
print("按分数排序:")
for student in sorted_students:
    print(f"{student['name']}: {student['score']}分")

练习8：函数作用域

# 全局变量和局部变量
global_var = "我是全局变量"

def test_scope():
    """测试作用域"""
    local_var = "我是局部变量"
    print("在函数内部:")
    print(f"可以访问全局变量: {global_var}")
    print(f"可以访问局部变量: {local_var}")
    
    # 修改全局变量需要使用global关键字
    global global_var
    global_var = "修改后的全局变量"

test_scope()
print("在函数外部:")
print(f"全局变量: {global_var}")
# print(local_var)  # 这会报错，由于local_var是局部变量

今日挑战：

创建一个完整的计算器程序，包含加减乘除等基本运算功能，使用函数来组织代码

# 挑战练习：简易计算器
def add(a, b):
    """加法"""
    return a + b

def subtract(a, b):
    """减法"""
    return a - b

def multiply(a, b):
    """乘法"""
    return a * b

def divide(a, b):
    """除法"""
    if b == 0:
        return "错误：除数不能为零"
    return a / b

def calculator():
    """计算器主函数"""
    print("=== 简易计算器 ===")
    print("支持的操作: +, -, *, /")
    print("输入 '退出' 结束程序")
    
    while True:
        try:
            # 获取用户输入
            expression = input("
请输入表达式 (例如: 5 + 3): ")
            
            if expression.lower() == "退出":
                print("感谢使用计算器！")
                break
            
            # 解析表达式
            parts = expression.split()
            if len(parts) != 3:
                print("请输入有效的表达式，例如: 5 + 3")
                continue
            
            num1 = float(parts[0])
            operator = parts[1]
            num2 = float(parts[2])
            
            # 执行计算
            if operator == "+":
                result = add(num1, num2)
            elif operator == "-":
                result = subtract(num1, num2)
            elif operator == "*":
                result = multiply(num1, num2)
            elif operator == "/":
                result = divide(num1, num2)
            else:
                print("不支持的操作符！")
                continue
            
            print(f"{num1} {operator} {num2} = {result}")
            
        except ValueError:
            print("请输入有效的数字！")
        except Exception as e:
            print(f"发生错误: {e}")

# 运行计算器
calculator()

额外挑战：增强版计算器

# 增强版计算器（支持更多功能）
import math

def power(a, b):
    """幂运算"""
    return a ** b

def sqrt(a):
    """平方根"""
    return math.sqrt(a)

def enhanced_calculator():
    """增强版计算器"""
    print("=== 增强版计算器 ===")
    print("支持的操作: +, -, *, /, ** (幂), sqrt (平方根)")
    
    while True:
        try:
            expression = input("
请输入表达式: ")
            
            if "sqrt" in expression:
                # 处理平方根运算
                num = float(expression.replace("sqrt", "").strip())
                result = sqrt(num)
                print(f"sqrt({num}) = {result}")
            else:
                # 处理其他运算
                parts = expression.split()
                if len(parts) != 3:
                    print("请输入有效的表达式")
                    continue
                
                num1 = float(parts[0])
                operator = parts[1]
                num2 = float(parts[2])
                
                operations = {
                    "+": add,
                    "-": subtract,
                    "*": multiply,
                    "/": divide,
                    "**": power
                }
                
                if operator in operations:
                    result = operations[operator](num1, num2)
                    print(f"{num1} {operator} {num2} = {result}")
                else:
                    print("不支持的操作符！")
                    
        except ValueError:
            print("请输入有效的数字！")
        except Exception as e:
            print(f"发生错误: {e}")

# 运行增强版计算器
# enhanced_calculator()