函数与模块：返回值与作用域¶

在本章中，我们将深入探讨Python函数的返回值机制以及变量的作用域规则。理解这些概念对于编写高效、可维护的代码至关重要。

1. 函数的返回值¶

1.1 返回值的基本概念¶

在Python中，函数可以通过return语句返回一个值。这个值可以是任何数据类型，包括数字、字符串、列表、字典等。如果没有显式地使用return语句，函数默认返回None。

1.2 返回值的示例¶

# 示例1：返回一个简单的值
def add(a, b):
    """返回两个数的和"""
    return a + b

result = add(3, 5)
print(result)  # 输出: 8

在这个示例中，add函数接收两个参数a和b，并返回它们的和。调用add(3, 5)后，函数返回8，并将其赋值给result变量。

1.3 返回多个值¶

Python函数可以返回多个值，这些值会被打包成一个元组。

# 示例2：返回多个值
def get_user_info():
    """返回用户的姓名和年龄"""
    name = "Alice"
    age = 25
    return name, age

user_info = get_user_info()
print(user_info)  # 输出: ('Alice', 25)

在这个示例中，get_user_info函数返回了两个值：name和age。调用函数后，返回的值被打包成一个元组('Alice', 25)。

1.4 返回值的解包¶

我们可以将返回的元组解包为多个变量。

# 示例3：解包返回值
name, age = get_user_info()
print(f"Name: {name}, Age: {age}")  # 输出: Name: Alice, Age: 25

在这个示例中，get_user_info返回的元组被解包为name和age两个变量。

2. 变量的作用域¶

2.1 作用域的基本概念¶

变量的作用域指的是变量在程序中的可见性和生命周期。Python中有两种主要的作用域：

局部作用域（Local Scope）：在函数内部定义的变量，只能在函数内部访问。
全局作用域（Global Scope）：在函数外部定义的变量，可以在整个程序中被访问。

2.2 局部作用域示例¶

# 示例4：局部作用域
def my_function():
    local_var = "I'm local"
    print(local_var)

my_function()  # 输出: I'm local
print(local_var)  # 报错: NameError: name 'local_var' is not defined

在这个示例中，local_var是在my_function函数内部定义的局部变量。它只能在函数内部访问，尝试在函数外部访问它会引发NameError。

2.3 全局作用域示例¶

# 示例5：全局作用域
global_var = "I'm global"

def my_function():
    print(global_var)

my_function()  # 输出: I'm global
print(global_var)  # 输出: I'm global

在这个示例中，global_var是在函数外部定义的全局变量。它可以在函数内部和外部访问。

2.4 修改全局变量¶

在函数内部修改全局变量需要使用global关键字。

# 示例6：修改全局变量
global_var = "I'm global"

def modify_global():
    global global_var
    global_var = "I've been modified"

modify_global()
print(global_var)  # 输出: I've been modified

在这个示例中，modify_global函数使用global关键字声明global_var为全局变量，并修改了它的值。

3. 练习题¶

3.1 简单练习¶

编写一个函数multiply，接收两个参数并返回它们的乘积。

def multiply(a, b):
    # 你的代码
    pass

3.2 中等练习¶

编写一个函数get_student_info，返回学生的姓名、年龄和成绩。然后解包返回值并打印出来。

def get_student_info():
    # 你的代码
    pass

3.3 复杂练习¶

编写一个函数calculate_statistics，接收一个数字列表，返回列表中的最大值、最小值和平均值。使用全局变量来存储这些统计结果。

max_value = None
min_value = None
average_value = None

def calculate_statistics(numbers):
    global max_value, min_value, average_value
    # 你的代码
    pass

4. 总结¶

返回值：函数可以通过return语句返回一个或多个值。返回值可以是任何数据类型，多个值会被打包成元组。
作用域：变量的作用域决定了它在程序中的可见性和生命周期。局部变量只能在函数内部访问，全局变量可以在整个程序中访问。
修改全局变量：在函数内部修改全局变量需要使用global关键字。

理解这些概念将帮助你编写更加模块化、可维护的代码。通过练习，你将能够熟练地使用返回值和作用域规则来解决实际问题。