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9、Python面试题解析：函数的用法和高级

article 2025/2/19 9:59:46

在Python面试中，函数的用法和高级特性是一个常见的考察点。以下是对Python函数的全面深入解析，包括基础用法、高级特性以及示例代码。

1. 函数基础

1.1 定义函数

在Python中，使用def关键字来定义函数。函数可以接受参数，并且可以返回一个值。

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

print(greet("Alice"))  # 输出: Hello, Alice!

1.2 默认参数

函数参数可以有默认值，如果调用函数时没有传递该参数，则使用默认值。

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

print(greet("Alice"))  # 输出: Hello, Alice!
print(greet("Bob", "Hi"))  # 输出: Hi, Bob!

1.3 可变参数

Python允许函数接受任意数量的参数，使用*args和**kwargs。

*args用于传递任意数量的非关键字参数。
**kwargs用于传递任意数量的关键字参数。

def print_args(*args, **kwargs):
    print("Positional arguments:", args)
    print("Keyword arguments:", kwargs)

print_args(1, 2, 3, name="Alice", age=25)
# 输出:
# Positional arguments: (1, 2, 3)
# Keyword arguments: {'name': 'Alice', 'age': 25}

2. 函数高级特性

2.1 匿名函数（Lambda）

Lambda函数是一种匿名函数，通常用于简单的操作。

square = lambda x: x ** 2
print(square(5))  # 输出: 25

2.2 高阶函数

高阶函数是指接受函数作为参数或返回函数的函数。

def apply_function(func, value):
    return func(value)

print(apply_function(lambda x: x * 2, 10))  # 输出: 20

2.3 闭包

闭包是指在一个内部函数中引用外部函数的变量，并且外部函数已经执行完毕。

def outer_function(x):
    def inner_function(y):
        return x + y
    return inner_function

closure = outer_function(10)
print(closure(5))  # 输出: 15

2.4 装饰器

装饰器是一种用于修改或扩展函数行为的高阶函数。

def my_decorator(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        print("Something is happening before the function is called.")
        result = func(*args, **kwargs)
        print("Something is happening after the function is called.")
        return result
    return wrapper

@my_decorator
def say_hello(name):
    print(f"Hello, {name}!")

say_hello("Alice")
# 输出:
# Something is happening before the function is called.
# Hello, Alice!
# Something is happening after the function is called.

2.5 生成器函数

生成器函数使用yield关键字，可以逐步生成值，而不是一次性返回所有值。

def generate_numbers(n):
    for i in range(n):
        yield i

for number in generate_numbers(5):
    print(number)
# 输出:
# 0
# 1
# 2
# 3
# 4

3. 函数的高级用法

3.1 递归函数

递归函数是指在函数内部调用自身的函数。

def factorial(n):
    if n == 1:
        return 1
    else:
        return n * factorial(n - 1)

print(factorial(5))  # 输出: 120

3.2 函数注解

Python 3引入了函数注解，用于为函数参数和返回值添加元数据。

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

print(greet("Alice"))  # 输出: Hello, Alice!

3.3 偏函数

functools.partial可以创建一个新的函数，固定某些参数的值。

from functools import partial

def power(base, exponent):
    return base ** exponent

square = partial(power, exponent=2)
print(square(5))  # 输出: 25

4. 示例代码

以下是一个综合示例，展示了函数的基础和高级用法：

# 定义一个带有默认参数和可变参数的函数
def process_data(*args, **kwargs):
    print("Positional arguments:", args)
    print("Keyword arguments:", kwargs)

# 使用装饰器扩展函数行为
def log_function_call(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        print(f"Calling function {func.__name__} with args: {args}, kwargs: {kwargs}")
        result = func(*args, **kwargs)
        print(f"Function {func.__name__} returned: {result}")
        return result
    return wrapper

@log_function_call
def add(a, b):
    return a + b

# 使用生成器函数
def generate_fibonacci(n):
    a, b = 0, 1
    for _ in range(n):
        yield a
        a, b = b, a + b

# 调用函数
process_data(1, 2, 3, name="Alice", age=25)
print(add(3, 5))
for num in generate_fibonacci(10):
    print(num)