Python中的函數和作用域
1. 函數
1.1 函數的簡介
當我們在重複使用某一功能時，我們可能會寫很多重複的代碼，例如我們求圓的周長，當圓的直徑改變時，是不是我們又要重新寫一遍計算過程呢？如果涉及到很複雜的過程，而下次使用僅僅改變參數，那麼我們還有必要重複這一過程嗎？
這時我們可以利用函數來解決這一問題。一個功能就像黑盒一樣，我們不需要知道它是怎麼工作的，我們只要知道接口（輸入，輸出）即可使用。
例如Python的內置函數print我們只要知道它需要我們提供哪些參數，以及它會給我們怎樣的輸出即可。這就是所謂的抽象，我們不知道工作原理，但也能使用它。所以我們可以寫一個函數（黑盒），設置直徑爲輸入，周長爲輸出，當函數寫好後，我們只要輸入直徑即可，不用考慮函數內部是如何計算的，我們得到輸出後，繼續做我們想做的事情。
當我們想做一道菜時，有人負責洗菜，有人切菜，有人炒菜，將這些人的工作合在一起，就完成了做菜這個任務，這就是分解的思想，我們將這個任務看成是函數，許多函數在一起完成了一件比較大的事情。
可以簡單理解一塊可重複使用的代碼，我們稱之爲函數(function)，當我們調用函數時，這個函數纔會執行。
1.2 函數的特徵
- 名稱
- 參數 (0 或 多個)
- 有docstring (可選，但是建議有，註釋的意思)
- 函數體
- 返回一些值
以下是定義一個函數簡單的例子，注意函數內要有四個空格的縮進，如果沒有返回值的話，會默認返回None:
#def是用來定義函數的關鍵字
#is_even是函數的名稱
#i是參數（參數可以是任何類型）
#三個引號括起來的是docstring
#docstring下面的語句是函數體
#return後的是返回值
def is_even( i ):
"""
Input: i是一個正的int類型
Returns True 如果 i 是偶數, 否則返回 False
"""
print("inside is_even")
return i%2 == 0
#調用函數，並用a接收返回值
a = is_even(2)
print(a)2. 作用域
2.1 形參和實參
首先我們先不涉及編程。高中的函數y = f(x)，這個x就相當於是形參，指一種抽象，將我們用f(3)的時候，這個3就是實參了，就是實際我們使用的值，形參和實參大致就是這個意思，不要搞混了。例如:
def f( x ):#x是形參
x = x + 1
print('in f(x): x =', x)
return x
#以下是調用函數
x = 3#初始化x
z = f( x )#調用函數，傳入實參，將返回值給z2.2 函數作用域
利用pythontutor網站對代碼的執行進行可視化，我把所有步驟都截了下來，先看圖，右側反映了變量的變化情況。
可以看到函數內是一個作用域，外面是訪問不到的（一般情況）。當進入一個函數時，一個新的作用域就被創建了。函數內的x和外面的x不是一個x，x是不可變量，這和之後的list等數據類型不一樣，之後再說。
- 函數裏可以訪問外面的變量
- 函數裏不可以修改外部定義的變量
以下是是幾個例子，如果有不清楚，可以進入 www.pythontutor.com（我推薦的代碼可視化網站）中嘗試運行。
第一個例子，在外邊定義了一個x，但是在f內又定義了一個x，這兩個x不是一個x，函數內部使用的x是函數內部定義的。
def f(y):
x = 1
x += 1
print(x)
x = 5
f(x)
print(x)第二個例子，在g中使用的x是外部定義的x
def g(y):
print(x)
print(x + 1)
x = 5
g(x)
print(x)第三個例子，會報錯，不能在內部修改外部的值，UnboundLocalError: local variable 'x' referenced before assignment
def h(y):
x += 1
x = 5
h(x)
print(x)3. 參考
參考了Mit 6.0001的課件