【Python基础知识】（七）函数和模块

函数的基本概念

def greet_user(username):
    print("Hello, " + username.title() + "!")

greet_user('jesse')

输出为：

Hello, Jesse!

　　这是一个比较简单的函数。其中第一行叫做函数定义，它向Python指出了函数名，还在括号中包含了这个函数为完成其任务所需要的信息，这些参量被称作形参。紧跟在定义语句后面的所有缩进行构成了函数体。

　　第四行是函数调用，它让Python执行函数的代码。括号内的参量被称作实参，这个值在调用函数被储存在形参中，为函数完成对应工作提供必要信息。

传递实参的几种方式

1、位置实参

　　按形参的排列顺序，依次给出对应的实参。

def describe_pet(animal_type, pet_name):
    print("I have a " + animal_type + ".")
    print("My " + animal_type + "'s name is " + pet_name.title() + ".")

describe_pet('hamster', 'harry')

输出为：

I have a hamster.
My hamster's name is Harry.

2、关键字实参

　　关键字实参是传递给函数的名称-值对，在实参中直接将名称和值关联起来，因此向函数传递实参时不会混淆。

　　当使用关键字实参时，可随意改变不同实参间的排列顺序，而传递的结果不变（只要不改变名称-值对应关系）。

def describe_pet(animal_type, pet_name):
    print("I have a " + animal_type + ".")
    print("My " + animal_type + "'s name is " + pet_name.title() + ".")

describe_pet(animal_type = 'hamster', pet_name = 'harry')
'''下面这种函数调用与上面等效'''
describe_pet(pet_name = 'harry', animal_type = 'hamster')

3、给定默认值

　　定义函数时，可为每个形参指定默认值。当调用函数时没有给出这些形参对应的实参时，它们会默认将各自的默认值作为实参运行；当给出对应实参时，则会使用这些实参运行。

def describe_pet(pet_name, animal_type = 'dog'):
    print("I have a " + animal_type + ".")
    print("My " + animal_type + "'s name is " + pet_name.title() + ".")

describe_pet(pet_name = 'willie')

　　#注意：给定默认值的形参要排在后面，没有给定默认值的排在前面，否则编译器会报错。

复杂的传参问题

1、传递任意数量的参量

　　当预先不知道函数需要多少个参量时使用。

def make_pizza(*toppings):
'''打印所有配料'''
print(" Making a pizza with the following toppings:")
for topping in toppings:
print("- " + topping)

make_pizza('pepperoni')
make_pizza('mushrooms', 'green peppers', 'extra cheese')

输出为：

Making a pizza with the following toppings:
- pepperoni

Making a pizza with the following toppings:
- mushrooms
- green peppers
- extra cheese

　　其中形参名*toppings中的星号*让Python创建一个名为toppings的空元组，并将接收到的所有值都装进这个元组中。

2、结合使用位置实参和任意数量实参

　　如果要让函数接受不同类型的实参，必须在函数定义中将接纳任意数量实参的形参放在最后。Python先匹配位置实参和关键字实参，再将余下的实参都收集到最后一个形参中。

def make_pizza(size, *toppings):
    '''概述要制作的披萨'''
    print("
Making a " + str(size) + 
          "-inch pizza with the following toppings:")
    for topping in toppings:
        print("- " + topping)
        
make_pizza(16, 'pepperoni')
make_pizza(12, 'mushrooms', 'green peppers', 'extra cheese')

输出为：

Making a 16-inch pizza with the following toppings:
- pepperoni

Making a 12-inch pizza with the following toppings:
- mushrooms
- green peppers
- extra cheese

 3、使用任意数量的关键字实参

def build_profile(first, last, **user_info):
    '''创建一个字典，包含用户的相关信息'''
    profile = {}
    profile['first_name'] = first
    profile['last_name'] = last
    for key, value in user_info.items():
        profile[key] = value
    return profile
    
user_profile = build_profile('albert', 'einstein',
                             location = 'prinston', 
                             field = 'physics')
print(user_profile)                           

输出为：

{'first_name': 'albert', 'last_name': 'einstein', 'location': 'prinston', 'field': 'physics'}

　　其中形参名**user_info中的两个星号让Python创建一个名为user_info的空字典，并将接收到的名称-值对都封装在这个字典中。在这个函数中，可以像访问其他字典那样访问user_info中的名称-值对。

 返回值

　　函数返回主程序的值被称为返回值。可使用return语句将值返回到调用函数的代码行，从而简化主程序。

1、返回简单值

def get_formatted_name(first_name, last_name)
    full_name = first_name + " " + last_name
    return full_name.title()

musician = get_formatted_name('jimi', 'hendrix')
print(musician)

输出为：

Jimi Hendrix

2、让实参变成可选的

　　当不是所有情况都需要用到某些实参时，可通过给它们对应的形参指定一个默认值——空字符串的方式，让这个实参变成可选的。

def get_formatted_name(first_name, last_name, middle_name = ''):
    if middle_name:
        full_name = first_name + " " + middle_name + " " + last_name
    else:
        full_name = first_name + " " + last_name
    return full_name.title()

musician = get_formatted_name('jimi', 'hendrix')
print(musician)
musician = get_formatted_name('john', 'hooker', 'lee')
print(musician)

输出为：

Jimi Hendrix
John Lee Hooker

3、返回字典

　　返回值是一个字典的情形。

def build_person(first_name, last_name, age = ''):
    person = {'first': first_name, 'last': last_name}
    if age:
        person['age'] = age
    return person

musician = build_person('jimi', 'hendrix', age = 27)
print(musician)

输出为：

{'first': 'jimi', 'last': 'hendrix', 'age': 27}

向函数传递列表

1、简单的列表传递

　　将列表作为参量传递给函数。

def greet_users(names):
    for name in names:
        message = "Hello " + name.title() + "!"
        print(message)

usernames = ['hannah' , 'ty' , 'margot']
greet_users(usernames)

输出为：

Hello Hannah!
Hello Ty!
Hello Margot!

2、在函数中修改列表

　　改写以下程序：

'''创建一个列表，其中包含一些要打印的设计'''
unprinted_designs = ['iphone case', 'robot pendant', 'dodecahedron']
completed_models = []

'''打印每个设计，直到没有未打印的设计为止'''
'''打印每个设计后，都将其移到列表unprinted_models中'''
while unprinted_designs:
    current_design = unprinted_designs.pop()
    
    print("Printing model: " + current_design)
    completed_models.append(current_design)

'''显示打印好的所有模型'''    
print("
The following models have been printed:")
for completed_model in completed_models:
    print(completed_model)

该程序输出为：

Printing model: dodecahedron
Printing model: robot pendant
Printing model: iphone case

The following models have been printed:
dodecahedron
robot pendant
iphone case

　　引入两个函数来实现相同的功能：

def print_models(unprinted_designs, completed_models):
    '''打印每个设计，然后将它们移至列表completed_models中'''
    while unprinted_designs:
        current_design = unprinted_designs.pop()
        
        print("Printing model: " + current_design)
        completed_models.append(current_design)
        
def show_completed_models(completed_models):
    '''显示打印好的所有模型'''
    print("
The following models have been printed:")
    for completed_model in completed_models:
        print(completed_model)

'''主程序'''        
unprinted_designs = ['iphone case', 'robot pendant', 'dodecahedron']
completed_models = []

print_models(unprinted_designs, completed_models)
show_completed_models(completed_models)

3、保留原有列表

　　可通过向函数传递切片表示法（[ : ]）所创建的列表的副本而不是原件的方式，使函数中的相关修改只影响列表的副本而不是原件，从而保留原来的列表。

'''传递格式如下'''
function_name(list_name[ : ])
'''例如'''
print_models(unprinted_designs[ : ], completed_models)

模块

　　将函数存储在被称为模块的独立文件中，再将模块导入到主程序中。使用import语句可在当前运行的程序文件中使用模块中的代码。

　　使用模块可以让你把重点放在程序的高层逻辑上，还能让你在其他程序中使用该程序中的函数。

1、创建模块

　　模块是扩展名为.py的文件，包含想要导入到其他程序中的函数代码，如：

def make_pizza(size, *toppings):
    '''概述要制作的披萨'''
    print("
Making a " + str(size) + 
          "-inch pizza with the following toppings:")
    for topping in toppings:
        print("- " + topping)

'''将上面的代码保存在名为pizza.py的文件中'''

2、导入模块及调用模块中函数的几种方式

（1）导入整个模块

语法：
import module_name
module_name.function_name()
如：
import pizza
pizza.make_pizza(16, 'pepperoni')

　　Python读取这个文件时，代码行import pizza让Python打开文件pizza.py，并将其中所有函数都复制到这个程序中。使得在当前文件中，可以使用pizza.py中定义的所有函数。

　　当要导入的模块与程序中现有的名称冲突、过长或因其他原因不能使用原来的名称时，可以用as为其指定别名。

语法：
import module_name as mn
mn.function_name()
如：
import pizza as p
p.make_pizza(16, 'pepperoni')

（2）导入特定的函数

语法：
from module_name import function_name
function_name()
如：
from pizza import make_pizza
make_pizza(16, 'pepperoni')

　　与模块同理，函数也可以用as指定别名。

语法：
from module_name import function_name as fn
fn()
如：
from pizza import make_pizza as mp
mp(16, 'pepperoni')

(3)导入模块中所有函数

　　使用星号（*）运算符可让Python导入模块中的所有函数

语法：
from module_name import *
function_name()
如：
from pizza import *
make pizza(16, 'pepperoni')

　　然而，当使用非自己编写的大型模块时，最好不要采用这种方法。如果模块中有函数名称和当前程序中相同，可能出现意想不到的结果。所以除非情况特殊，最好使用前两种导入方法。

参考书籍：《Python编程：从入门到实践》

2020-07-14