python编程 ：第十二节课：函数的“输入和输出” – 参数和返回值

第十二课：函数的“输入和输出” – 参数和返回值

• 时长: 90 分钟
• 教学目标:
  • 理解为什么函数需要“输入”（参数）：让同一个函数处理不同的数据。
  • 学习定义带参数的函数。
  • 掌握如何在调用函数时给函数传递参数。
  • 理解形参和实参的概念。
  • 理解为什么函数需要“输出”（返回值）：让函数把计算或处理的结果“给”回来，以便程序在其他地方使用。
  • 学习使用 return 语句让函数返回一个值。
  • 能够编写和使用带参数和返回值的函数。
  • 初步理解变量的作用域（局部变量）。

课程内容

1. 复习与引入 (10 分钟)

• 复习: 快速回顾上一节课函数的基础知识：定义函数 def，调用函数 函数名()，函数的作用是打包代码、方便复用。
• 提出问题: 老师提问：“上次我们定义了一个函数 print_square() 打印 3×3 的正方形。如果我想打印 5×5 的正方形怎么办？或者 2×2 的？难道要为每种大小都写一个不同的函数吗？如果我定义了一个函数计算 1 到 5 的和，那怎么计算 1 到 100 的和呢？我们怎么‘告诉’函数它应该处理什么数据？”
• 引出参数: 函数就像一台机器，如果我们想让它处理不同的原材料，就需要有地方把原材料“喂”给它。这些“原材料”就是函数的参数。
• 提出问题: “我们之前计算 1 到 5 的和是在函数里面直接打印的。但如果我不想直接打印，而是想把计算结果‘拿出来’，在程序里做别的事情（比如和另一个数的和再相加），怎么办？”
• 引出返回值: 函数处理完数据后，可以把处理结果“送出来”，这个“送出来”的结果就是函数的返回值。使用 return 语句。

2. 函数的“输入” – 参数 (25 分钟)

• 概念: 参数是在定义函数时，写在函数名后面的括号里的变量名。它们就像函数接收数据的“入口”。在调用函数时，我们在括号里传入实际的数据，这些数据会赋值给对应的参数变量。
• 语法 – 定义带参数的函数: 在 def 函数名() 的括号里写上参数名，多个参数用逗号分隔。

  # 定义一个带参数的函数，参数名叫做 name
  def greet(name): # name 是参数
      print("你好，" + name + "！")
      print("很高兴为你服务。")
  
  # 定义一个带两个参数的函数，参数名叫做 num1, num2
  def add_numbers(num1, num2): # num1, num2 是参数
      sum_result = num1 + num2
      print("它们的和是：", sum_result)
  

• 语法 – 调用带参数的函数: 在调用函数时，在括号里按照参数的顺序传入实际的数据（叫做实参）。

  # 调用 greet 函数，传入实参 "小明"
  greet("小明") # 这里的 "小明" 是实参，它会被赋值给函数定义里的 name 参数
  
  # 调用 greet 函数，传入实参 "爱丽丝"
  greet("爱丽丝") # 这里的 "爱丽丝" 是实参，它会被赋值给函数定义里的 name 参数
  
  # 调用 add_numbers 函数，传入实参 5 和 3
  add_numbers(5, 3) # 5 赋值给 num1，3 赋值给 num2
  
  # 调用 add_numbers 函数，传入变量作为实参
  a = 10
  b = 20
  add_numbers(a, b) # 变量 a 的值 10 赋值给 num1，变量 b 的值 20 赋值给 num2
  

• 形参 vs 实参 (简单概念): 定义函数时括号里的参数名（如 name, num1）叫做形式参数 (形参)，它们是函数内部使用的变量名。调用函数时括号里传入的实际值（如 "小明", 5）叫做实际参数 (实参)。
• 演示: 老师演示如何定义和调用带一个或多个参数的函数，展示传入不同参数时，函数执行结果的变化。 演示传入的实参个数或类型与定义不符时会出错。
• 动手实践: 学生编写代码，定义一个函数 print_info(name, age)，打印一个人的名字和年龄。然后调用这个函数，传入不同的名字和年龄。 定义一个函数 print_shape(char, size)，用指定字符打印指定大小的正方形。

3. 函数的“输出” – 返回值 (25 分钟)

• 概念: 函数执行完任务后，可以使用 return 语句把一个结果“送”出来，这个结果就叫做返回值。
• return 的作用:
  1. 结束函数当前的执行，即使后面还有代码，也不会再执行了。
  2. 将 return 后面的值作为函数的执行结果返回到调用它的地方。
• 语法: 在函数体内部使用 return 值。

  # 定义一个函数，计算两个数的和，并返回结果
  def calculate_sum(x, y):
      sum_result = x + y
      return sum_result # 返回计算得到的和
  
  # 定义一个函数，检查一个数字是否是偶数，返回 True 或 False
  def is_even(number):
      if number % 2 == 0:
          return True
      else:
          return False # 注意：也可以不写 else，如果上面条件不满足，函数会继续往下执行，遇到 return 结束并返回值
  
  # 定义一个函数，什么也不返回 (默认返回 None)
  def do_nothing():
      print("我什么也没做。")
      # 没有 return 语句，函数默认返回 None (一个特殊的值，表示“空”或“没有”)
  

• 接收返回值: 调用函数时，可以使用一个变量来“接收”函数的返回值。

  # 调用 calculate_sum 函数，并将返回值存到 result 变量里
  result = calculate_sum(10, 20)
  print("两个数的和是：", result) # 结果是 30
  
  # 直接使用返回值
  print("10 和 20 的和的两倍是：", calculate_sum(10, 20) * 2) # 将返回值直接用于计算
  
  # 调用 is_even 函数
  print(is_even(4)) # 结果是 True
  print(is_even(7)) # 结果是 False
  
  # 调用 do_nothing 函数
  nothing = do_nothing()
  print(nothing) # 结果是 None
  

• 演示: 老师演示如何编写带 return 语句的函数，如何接收返回值，并使用返回值进行后续操作。 演示没有 return 语句的函数默认返回 None。 演示 return 会结束函数。

  def test_return(num):
      if num > 10:
          return "大于 10" # 遇到 return 函数就结束了
      print("小于等于 10") # 如果 num > 10，这行不会执行
      return "小于等于 10" # 如果 num <= 10，执行到这里返回
  

• 动手实践: 学生编写代码，定义一个函数 multiply(a, b)，计算两个数的乘积并返回。 调用这个函数，接收返回值并打印。 定义一个函数 get_first_char(text)，返回字符串的第一个字符。

4. 局部变量 (简单概念) (5 分钟)

• 概念: 在函数内部定义的变量，只能在函数内部使用。函数执行结束后，这些变量就会“消失”。它们叫做局部变量。
• 示例:

  def my_function():
      x = 10 # x 是局部变量
      print("函数内部的 x:", x)
  
  my_function()
  # print(x) # 错误！在函数外部无法访问局部变量 x
  

• 讲解目的: 帮助学生理解为什么函数内部的变量不会影响外部，以及如何通过参数和返回值来传递数据进出函数。

5. 课堂练习 (15 分钟)

让学生独立完成以下练习：

• 练习 1: 编写一个函数 get_max(num1, num2)，接收两个数字作为参数，返回其中较大的那个数字。（提示：使用 if-else 判断大小，然后 return）。

  # 在这里定义你的函数
  def get_max(num1, num2):
      # TODO: 比较 num1 和 num2
      # TODO: 返回较大的那个
      pass
  
  # 在这里调用你的函数并打印结果
  print(get_max(10, 5)) # 应该打印 10
  print(get_max(3, 12)) # 应该打印 12
  

• 练习 2: 编写一个函数 is_leap_year(year)，接收一个年份作为参数，判断该年份是否为闰年（使用简单规则：能被 4 整除）。返回 True 或 False。（提示：使用 % 和 if-else）。

  # 在这里定义你的函数 is_leap_year
  def is_leap_year(year):
      # TODO: 判断是否是闰年
      # TODO: 返回 True 或 False
      pass
  
  # 在这里调用函数并打印结果
  print(is_leap_year(2024)) # 应该打印 True
  print(is_leap_year(2023)) # 应该打印 False
  

• 练习 3: 编写一个函数 calculate_average(scores_list)，接收一个数字列表（分数列表）作为参数，计算并返回列表中所有分数的平均值。（提示：使用 sum() 和 len() 函数，注意除法结果可能是浮点数）。

  # 在这里定义你的函数 calculate_average
  def calculate_average(scores_list):
      # TODO: 计算总和
      # TODO: 计算元素个数
      # TODO: 计算平均值
      # TODO: 返回平均值
      pass
  
  # 在这里调用函数并打印结果
  my_scores = [80, 90, 70, 100]
  average = calculate_average(my_scores)
  print("平均分是:", average) # 应该打印 85.0
  

6. 总结与提问 (10 分钟)

• 回顾: 回顾本节课内容：函数的“输入”（参数）和“输出”（返回值），如何定义带参数的函数 def 函数名(参数1, 参数2):，如何在调用时传递实参 函数名(值1, 值2)，return 语句的作用（返回结果并结束函数），如何接收函数的返回值，局部变量的概念。
• 提问:
  • 参数有什么用？
  • 定义函数时括号里的叫什么参数？调用函数时括号里传的实际值叫什么参数？
  • return 语句的作用是什么？
  • 一个函数可以返回多个值吗？（简单解释：可以返回一个元组或列表）
  • 在函数里定义的变量，能在函数外面直接用吗？
• 答疑: 回答学生问题。

7. 布置课后作业 (5 分钟)

• 作业 1: 编写一个函数 print_many_times(text, count)，接收一个字符串 text 和一个整数 count 作为参数，使用 for 循环将 text 打印 count 次。然后调用这个函数，打印“好好学习” 3 次。
• 作业 2: 编写一个函数 fahrenheit_to_celsius(fahrenheit)，接收华氏温度作为参数，将其转换为摄氏温度并返回。转换公式：摄氏度 = (华氏度 – 32) / 1.8。调用这个函数，将 68 华氏度转换为摄氏度并打印结果。
• 作业 3: 编写一个函数 get_even_numbers(numbers_list)，接收一个数字列表作为参数，创建一个新的空列表，将参数列表中所有的偶数添加到新列表中，并返回这个新列表。调用这个函数，传入一个数字列表，打印返回的只包含偶数的新列表。
• 作业 4: (选做) 编写一个函数 find_min_index(numbers_list)，接收一个数字列表作为参数，返回列表中最小元素的索引位置。（提示：不要直接用 min()，需要自己遍历列表并记录最小值和它的索引）。