Python 语言程序设计：函数调用和变量作用域

# 1. 简介

## 1.1 Python 语言概述

Python 是一种高级、解释型、面向对象的编程语言。由于它的简洁和易读性，Python 成为了学习编程的首选语言之一。它广泛应用于各个领域，包括科学计算、数据分析、Web开发、人工智能等。

Python 语言的特点包括：
- 简洁易读：Python 的语法简单、清晰易懂，具备良好的可读性。
- 跨平台性：Python 可以在多个操作系统上运行，如 Windows、Mac OS、Linux 等。
- 高级特性：Python 提供了多种高级特性，如面向对象编程、函数式编程等。
- 强大的标准库：Python 附带了丰富的标准库，可以方便地实现各种功能。

## 1.2 函数的基本概念和作用

函数是一段封装了特定功能的可复用代码块。通过定义函数，可以将一段代码逻辑进行封装，从而提高代码的可维护性和重复利用性。

函数的作用主要体现在以下几个方面：
- 代码复用：定义函数后，可以在多个地方调用，避免了重复编写相同的代码。
- 模块化开发：函数的定义可以把程序分成若干模块，每个模块负责特定的功能，便于团队协作开发。
- 提高代码可读性：将复杂的逻辑封装在函数中，使得主程序更加简洁易读。
- 分离关注点：将不同功能的代码块单独封装成函数，每个函数只关注特定的功能，便于代码维护和调试。

## 1.3 变量作用域的概念和分类

在 Python 中，变量的作用域指的是变量的有效范围。变量的作用域可以分为三种：

- 局部作用域（Local Scope）：局部变量定义在函数内部，只能在函数内部使用，函数外部无法访问。
- 全局作用域（Global Scope）：全局变量定义在函数外部，可以在整个程序中的任何位置使用。
- 内置作用域（Built-in Scope）：内置变量是 Python 内置的特殊变量，可以在所有的代码中使用，如 print()、len() 等。

变量的作用域决定了变量的访问权限，需要根据具体情况来选择合适的作用域。

接下来，我们将详细介绍函数的定义和调用。

# 2. 函数的定义和调用

函数是一段完成特定任务的代码块，可以重复使用。通过函数，可以提高代码的重用性，并使代码结构更清晰和可维护。

### 2.1 定义函数的基本语法

在Python中，我们可以通过以下语法来定义一个函数：

def function_name(parameters):
    """
    函数的说明文档，可以使用help(function_name)查看
    """
    # 函数的代码块
    # 可以包含多条语句
    return statement

其中，`def`是定义函数的关键字，`function_name`是函数的名称，`parameters`是函数的参数列表。函数的参数可以有0个或多个，多个参数之间使用逗号分隔。

函数的代码块可以包含多条语句，用于实现特定的功能。函数可以根据需要执行一些操作，并可以通过`return`语句返回一个值。

### 2.2 函数的参数传递方式

函数的参数传递方式主要有以下几种：

- 位置参数（Positional Arguments）：按照参数的位置进行传递，调用者需要按照函数定义的参数顺序进行传递。
- 关键字参数（Keyword Arguments）：通过参数名进行传递，调用者可以根据参数名称传递参数，可以不按照函数定义的参数顺序进行传递。
- 默认参数（Default Arguments）：为函数的参数提供默认值，如果调用者未传递参数，则使用默认值。
- 可变参数（Variable-length Arguments）：可以接受任意数量的参数，包括0个或多个参数。

### 2.3 函数的返回值

函数可以通过`return`语句返回一个值。在函数执行到`return`语句时，函数会被立即终止，并将返回值传递给调用者。

如果函数没有明确使用`return`语句返回值，则函数默认返回`None`。

以下是一个使用函数的基本示例：

# 定义一个简单的函数，用于计算两个数的和
def add_numbers(a, b):
    """
    计算两个数的和
    """
    return a + b

# 调用函数，并将返回值保存到变量result中
result = add_numbers(10, 20)

print("两个数的和为:", result)

运行结果:

两个数的和为: 30

在上述示例中，我们定义了一个名为`add_numbers`的函数，它接受两个参数`a`和`b`，并返回它们的和。然后，我们调用这个函数，将参数`10`和`20`传递给它，并将返回值保存在变量`result`中。最后，我们打印出`result`的值，即两个数的和。

这就是函数的基本定义和调用的示例。通过函数的定义和调用，我们可以将一段代码抽象成一个函数，并在需要的时候调用它。这提高了代码的重用性和可维护性，使代码更加清晰和可读。

# 3. 函数的嵌套和调用

在Python中，函数可以嵌套定义，即在一个函数的内部再定义一个函数。函数嵌套可以让代码更加模块化和易于维护。本章节将介绍函数嵌套的概念、用法以及内外层函数之间的变量访问。

#### 3.1 函数嵌套的概念和用法

函数嵌套是指