Python基础之函数原理与应用实例详解

2024-11-30 15:27:03

本文实例讲述了Python基础之函数原理与应用。分享给大家供大家参考，具体如下：

目标

函数的快速体验
函数的基本使用
函数的参数
函数的返回值
函数的嵌套调用
在模块中定义函数

01. 函数的快速体验

1.1 快速体验

所谓函数，就是把具有独立功能的代码块组织为一个小模块，在需要的时候调用
函数的使用包含两个步骤：
1. 定义函数 —— 封装独立的功能
2. 调用函数 —— 享受封装的成果
函数的作用，在开发程序时，使用函数可以提高编写的效率以及代码的重用

演练步骤

新建 04_函数项目
复制之前完成的乘法表文件
修改文件，增加函数定义 multiple_table():
新建另外一个文件，使用 import 导入并且调用函数

02. 函数基本使用

2.1 函数的定义

定义函数的格式如下：

def 函数名():

  函数封装的代码
  ……

def 是英文 define 的缩写
函数名称应该能够表达函数封装代码的功能，方便后续的调用
函数名称的命名应该符合标识符的命名规则
- 可以由字母、下划线和数字组成
- 不能以数字开头
- 不能与关键字重名

2.2 函数调用

调用函数很简单的，通过函数名() 即可完成对函数的调用

2.3 第一个函数演练

需求

1. 编写一个打招呼 say_hello 的函数，封装三行打招呼的代码
1. 在函数下方调用打招呼的代码

name = "小明"

# 解释器知道这里定义了一个函数
def say_hello():
  print("hello 1")
  print("hello 2")
  print("hello 3")

print(name)
# 只有在调用函数时，之前定义的函数才会被执行
# 函数执行完成之后，会重新回到之前的程序中，继续执行后续的代码
say_hello()

print(name)

用单步执行 F8 和 F7 观察以下代码的执行过程

定义好函数之后，只表示这个函数封装了一段代码而已
如果不主动调用函数，函数是不会主动执行的

思考

能否将函数调用放在函数定义的上方？
- 不能！
- 因为在使用函数名调用函数之前，必须要保证 Python 已经知道函数的存在
- 否则控制台会提示 NameError: name ‘say_hello' is not defined (名称错误：say_hello 这个名字没有被定义)

2.4 PyCharm 的调试工具

F8 Step Over 可以单步执行代码，会把函数调用看作是一行代码直接执行
F7 Step Into 可以单步执行代码，如果是函数，会进入函数内部

2.5 函数的文档注释

在开发中，如果希望给函数添加注释，应该在定义函数的下方，使用连续的三对引号
在连续的三对引号之间编写对函数的说明文字
在函数调用位置，使用快捷键 CTRL + Q 可以查看函数的说明信息

注意：因为函数体相对比较独立，函数定义的上方，应该和其他代码（包括注释）保留两个空行

03. 函数的参数

演练需求

开发一个 sum_2_num 的函数
函数能够实现两个数字的求和功能

演练代码如下：

def sum_2_num():

  num1 = 10
  num2 = 20
  result = num1 + num2

  print("%d + %d = %d" % (num1, num2, result))

sum_2_num()

思考一下存在什么问题

函数只能处理固定数值的相加

如何解决？

如果能够把需要计算的数字，在调用函数时，传递到函数内部就好了！

3.1 函数参数的使用

在函数名的后面的小括号内部填写参数
多个参数之间使用 , 分隔

def sum_2_num(num1, num2):

  result = num1 + num2

  print("%d + %d = %d" % (num1, num2, result))

sum_2_num(50, 20)

3.2 参数的作用

函数，把具有独立功能的代码块组织为一个小模块，在需要的时候调用
函数的参数，增加函数的通用性，针对相同的数据处理逻辑，能够适应更多的数据
1. 在函数内部，把参数当做变量使用，进行需要的数据处理
2. 函数调用时，按照函数定义的参数顺序，把希望在函数内部处理的数据，通过参数传递

3.3 形参和实参

形参：定义函数时，小括号中的参数，是用来接收参数用的，在函数内部作为变量使用
实参：调用函数时，小括号中的参数，是用来把数据传递到函数内部用的

04. 函数的返回值

在程序开发中，有时候，会希望一个函数执行结束后，告诉调用者一个结果，以便调用者针对具体的结果做后续的处理
返回值是函数完成工作后，最后给调用者的一个结果
在函数中使用 return 关键字可以返回结果
调用函数一方，可以使用变量来接收函数的返回结果

注意：return 表示返回，后续的代码都不会被执行

def sum_2_num(num1, num2):
  """对两个数字的求和"""

  return num1 + num2

# 调用函数，并使用 result 变量接收计算结果
result = sum_2_num(10, 20)

print("计算结果是 %d" % result)

05. 函数的嵌套调用

一个函数里面又调用了另外一个函数，这就是函数嵌套调用
如果函数 test2 中，调用了另外一个函数 test1
- 那么执行到调用 test1 函数时，会先把函数 test1 中的任务都执行完
- 才会回到 test2 中调用函数 test1 的位置，继续执行后续的代码

def test1():

  print("*" * 50)
  print("test 1")
  print("*" * 50)

def test2():

  print("-" * 50)
  print("test 2")

  test1()

  print("-" * 50)

test2()

函数嵌套的演练 —— 打印分隔线

体会一下工作中需求是多变的

需求 1

定义一个 print_line 函数能够打印 * 组成的一条分隔线

def print_line(char):

  print("*" * 50)

需求 2

定义一个函数能够打印由任意字符组成的分隔线

def print_line(char):

  print(char * 50)

需求 3

定义一个函数能够打印任意重复次数的分隔线

def print_line(char, times):

  print(char * times)

需求 4
加粗样式

定义一个函数能够打印 5 行的分隔线，分隔线要求符合需求 3

提示：工作中针对需求的变化，应该冷静思考，不要轻易修改之前已经完成的，能够正常执行的函数！

def print_line(char, times):

  print(char * times)

def print_lines(char, times):

  row = 0

  while row < 5:
    print_line(char, times)

    row += 1

06. 使用模块中的函数

模块是 Python 程序架构的一个核心概念

模块就好比是工具包，要想使用这个工具包中的工具，就需要导入 import 这个模块
每一个以扩展名 py 结尾的 Python 源代码文件都是一个模块
在模块中定义的全局变量、函数都是模块能够提供给外界直接使用的工具

6.1 第一个模块体验

步骤

新建 hm_10_分隔线模块.py
- 复制 hm_09_打印多条分隔线.py 中的内容，最后一行 print 代码除外
- 增加一个字符串变量

name = "程序员"

新建 hm_10_体验模块.py 文件，并且编写以下代码：

import hm_10_分隔线模块

hm_10_分隔线模块.print_line("-", 80)
print(hm_10_分隔线模块.name)

体验小结

可以在一个 Python 文件中定义变量或者函数
然后在另外一个文件中使用 import 导入这个模块
导入之后，就可以使用模块名.变量 / 模块名.函数的方式，使用这个模块中定义的变量或者函数

模块可以让曾经编写过的代码方便的被复用！

6.2 模块名也是一个标识符

标示符可以由字母、下划线和数字组成
不能以数字开头
不能与关键字重名

注意：如果在给 Python 文件起名时，以数字开头是无法在 PyCharm 中通过导入这个模块的

6.3 Pyc 文件（了解）

C 是 compiled 编译过的意思

操作步骤

浏览程序目录会发现一个 pycache 的目录
目录下会有一个 hm_10_分隔线模块.cpython-35.pyc 文件，cpython-35 表示 Python 解释器的版本
这个 pyc 文件是由 Python 解释器将模块的源码转换为字节码
- Python 这样保存字节码是作为一种启动速度的优化

字节码

Python 在解释源程序时是分成两个步骤的
1. 首先处理源代码，编译生成一个二进制字节码
2. 再对字节码进行处理，才会生成 CPU 能够识别的机器码
有了模块的字节码文件之后，下一次运行程序时，如果在上次保存字节码之后没有修改过源代码，Python 将会加载 .pyc 文件并跳过编译这个步骤
当 Python 重编译时，它会自动检查源文件和字节码文件的时间戳
如果你又修改了源代码，下次程序运行时，字节码将自动重新创建

提示：有关模块以及模块的其他导入方式，后续课程还会逐渐展开！