Python 中的函数和作用域
1. 函数
1.1 函数的简介
当我们在重复使用某一功能时，我们可能会写很多重复的代码，例如我们求圆的周长，当圆的直径改变时，是不是我们又要重新写一遍计算过程呢？如果涉及到很复杂的过程，而下次使用仅仅改变参数，那么我们还有必要重复这一过程吗？
这时我们可以利用函数来解决这一问题。一个功能就像黑盒一样，我们不需要知道它是怎么工作的，我们只要知道接口（输入，输出）即可使用。
例如 Python 的内置函数 print 我们只要知道它需要我们提供哪些参数，以及它会给我们怎样的输出即可。这就是所谓的抽象，我们不知道工作原理，但也能使用它。所以我们可以写一个函数（黑盒），设置直径为输入，周长为输出，当函数写好后，我们只要输入直径即可，不用考虑函数内部是如何计算的，我们得到输出后，继续做我们想做的事情。
当我们想做一道菜时，有人负责洗菜，有人切菜，有人炒菜，将这些人的工作合在一起，就完成了做菜这个任务，这就是分解的思想，我们将这个任务看成是函数，许多函数在一起完成了一件比较大的事情。
可以简单理解一块可重复使用的代码，我们称之为函数 (function)，当我们调用函数时，这个函数才会执行。
1.2 函数的特征
名称
参数 (0 或 多个)
有 docstring (可选，但是建议有，注释的意思)
函数体
返回一些值
以下是定义一个函数简单的例子，注意函数内要有四个空格的缩进，如果没有返回值的话，会默认返回 None:
#def 是用来定义函数的关键字
#is_even 是函数的名称
#i 是参数（参数可以是任何类型）
#三个引号括起来的是 docstring
#docstring 下面的语句是函数体
#return 后的是返回值
def is_even(i):
“””
Input: i 是一个正的 int 类型
Returns True 如果 i 是偶数, 否则返回 False
“””
print(“inside is_even”)
return i%2 == 0
#调用函数，并用 a 接收返回值
a = is_even(2)
print(a)
2. 作用域
2.1 形参和实参
首先我们先不涉及编程。高中的函数 y = f(x)，这个 x 就相当于是形参，指一种抽象，将我们用 f(3) 的时候，这个 3 就是实参了，就是实际我们使用的值，形参和实参大致就是这个意思，不要搞混了。例如:
def f(x):#x 是形参
x = x + 1
print(‘in f(x): x =’, x)
return x
#以下是调用函数
x = 3# 初始化 x
z = f(x)# 调用函数，传入实参，将返回值给 z
2.2 函数作用域
利用 pythontutor 网站对代码的执行进行可视化，我把所有步骤都截了下来，先看图，右侧反映了变量的变化情况。
可以看到函数内是一个作用域，外面是访问不到的（一般情况）。当进入一个函数时，一个新的作用域就被创建了。函数内的 x 和外面的 x 不是一个 x，x 是不可变量，这和之后的 list 等数据类型不一样，之后再说。
函数里可以访问外面的变量
函数里不可以修改外部定义的变量
以下是是几个例子，如果有不清楚，可以进入 www.pythontutor.com（我推荐的代码可视化网站）中尝试运行。
第一个例子，在外边定义了一个 x，但是在 f 内又定义了一个 x，这两个 x 不是一个 x，函数内部使用的 x 是函数内部定义的。
def f(y):
x = 1
x += 1
print(x)
x = 5
f(x)
print(x)
第二个例子，在 g 中使用的 x 是外部定义的 x
def g(y):
print(x)
print(x + 1)
x = 5
g(x)
print(x)
第三个例子，会报错，不能在内部修改外部的值，UnboundLocalError: local variable ‘x’ referenced before assignment
def h(y):
x += 1
x = 5
h(x)
print(x)
3. 参考
参考了 Mit 6.0001 的课件