Day 011 完成清单 ✅

函数基础

📖 已学内容

函数定义与调用

[ ] 理解函数的三大作用：抽象、复用、组合
[ ] 掌握 def 关键字定义函数的基本语法
[ ] 区分函数（有返回值）和过程（无返回值，隐式返回 None）
[ ] 掌握函数调用的执行流程：创建栈帧 → 绑定参数 → 执行体 → 销毁栈帧
[ ] 理解 Python 中函数是"一等公民"：可赋值、可传参、可返回

参数传递机制

[ ] 理解 Python 是"传对象引用"（pass-by-object-reference）
[ ] 区分不可变类型参数（int, str, tuple）的"值传递错觉"
[ ] 区分可变类型参数（list, dict）的"引用传递"行为
[ ] 区分"重新绑定"和"修改对象"两种操作
[ ] 掌握如何用 .copy() 或 [:] 避免意外修改外部数据

返回值与 None

[ ] 掌握 return 的两个作用：返回值 + 结束函数
[ ] 掌握返回多个值（实际返回元组）和解包
[ ] 理解没有 return 时函数隐式返回 None
[ ] 掌握用 is None 而不是 == None 检查空值
[ ] 理解 None 是单例（Singleton）

文档字符串（docstring）

[ ] 理解文档字符串的作用：描述功能、参数、返回值
[ ] 掌握 Google 风格的文档字符串格式
[ ] 掌握 help() 和 __doc__ 访问文档
[ ] 区分单行和多行文档字符串的适用场景

实战：计算器函数库

[ ] 理解如何用函数组织代码（基本运算 → 高级运算 → 统计运算）
[ ] 掌握防御性编程（除零检查、空列表检查）
[ ] 理解牛顿迭代法求平方根的算法原理
[ ] 掌握交互式输入循环的 while True + break 模式
[ ] 理解 if __name__ == "__main__" 的用途

✏️ 练习题

练习 1: 温度转换器

要求： - 编写三个函数：c_to_f(c)、f_to_c(f)、c_to_k(c) - 再写一个通用函数 convert_temp(value, from_unit, to_unit) - 用户输入 25 C to F，程序输出 25.0°C = 77.0°F

提示： 先统一转为摄氏度，再转为目标单位。

示例运行：

请输入: 100 C to F
100.0°C = 212.0°F

请输入: 32 F to C
32.0°F = 0.0°C

请输入: 0 K to C
0.0K = -273.15°C

练习 2: 字符串处理函数库

要求： - 编写以下字符串处理函数：

函数	功能	示例
`reverse(s)`	反转字符串	`reverse("hello")` → `"olleh"`
`count_vowels(s)`	统计元音字母数	`count_vowels("hello")` → 2
`is_palindrome(s)`	判断回文字符串	`is_palindrome("racecar")` → True
`capitalize_words(s)`	每个单词首字母大写	`capitalize_words("hello world")` → "Hello World"
`word_count(s)`	统计单词数	`word_count("hello world python")` → 3

注意： 不要使用内置的 [::-1]、str.count() 等方法，自己用循环实现逻辑。

练习 3: 简单计算器（支持中缀表达式）

要求： - 用户输入形如 3 + 5 * 2 的表达式 - 程序解析并计算结果（注意运算优先级：先乘除，后加减） - 支持 + - * / 四种运算 - 提示：先将表达式拆分为 tokens，然后处理优先级

示例运行：

请输入表达式: 3 + 5 * 2
结果: 13  (不是 16！因为有运算符优先级)

请输入表达式: (10 - 3) * 2 + 4 / 2
结果: 16

挑战模式： 支持括号 () 改变运算优先级。

练习 4: 猜数字游戏（用函数重构）

要求： 把之前在 Day 010 写的猜数字游戏重构成函数版本：

python

def generate_target(min_val=1, max_val=100):
    """生成随机目标数字。"""
    pass

def get_user_guess():
    """获取用户输入并验证。"""
    pass

def check_guess(guess, target):
    """比较猜测，返回提示信息。"""
    pass

def play_game(min_val=1, max_val=100, max_attempts=10):
    """游戏主逻辑。"""
    pass

if __name__ == "__main__":
    play_game()

练习 5: 函数分析器

要求： 编写一个函数 analyze_function(func, test_inputs)，它能：

接收一个函数和一组测试输入
对每个输入调用函数
返回一个包含以下信息的字典： - function_name: 函数名 - docstring: 文档字符串 - results: 输入 → 输出的映射 - total_time: 总执行时间（用 time.time() 测量）

示例：

python

def square(x):
    """返回 x 的平方。"""
    return x * x

analysis = analyze_function(square, [1, 2, 3, 4, 5])
print(analysis)
# {
#   'function_name': 'square',
#   'docstring': '返回 x 的平方。',
#   'results': {1: 1, 2: 4, 3: 9, 4: 16, 5: 25},
#   'total_time': 0.000123  # 示例值
# }

📝 额外挑战

[ ] 用 map() 和自定义函数实现列表元素平方
[ ] 实现一个函数装饰器（了解概念即可）
[ ] 把你的计算器函数库导出为模块（calculator.py）
[ ] 用 timeit 模块测量不同实现的性能差异

📓 学习笔记

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