Python基礎之函數原理與應用實例詳解

本文實例講述了Python基礎之函數原理與應用。分享給大家供大家參考，具體如下：

目標

• 函數的快速體驗
• 函數的基本使用
• 函數的參數
• 函數的返回值
• 函數的嵌套調用
• 在模塊中定義函數

01. 函數的快速體驗

1.1 快速體驗

• 所謂函數，就是把 具有獨立功能的代碼塊 組織為一個小模塊，在需要的時候 調用
• 函數的使用包含兩個步驟：
  1. 定義函數 —— 封裝 獨立的功能
  2. 調用函數 —— 享受 封裝 的成果
• 函數的作用，在開發程序時，使用函數可以提高編寫的效率以及代碼的 重用

演練步驟

1. 新建 04_函數 項目
2. 復制之前完成的 乘法表 文件
3. 修改文件，增加函數定義 multiple_table():
4. 新建另外一個文件，使用 import 導入并且調用函數

02. 函數基本使用

2.1 函數的定義

定義函數的格式如下：

def 函數名():

  函數封裝的代碼
  ……

1. def 是英文 define 的縮寫
2. 函數名稱 應該能夠表達 函數封裝代碼 的功能，方便后續的調用
3. 函數名稱 的命名應該 符合 標識符的命名規則
   • 可以由 字母、下劃線 和 數字 組成
   • 不能以數字開頭
   • 不能與關鍵字重名

2.2 函數調用

調用函數很簡單的，通過 函數名() 即可完成對函數的調用

2.3 第一個函數演練

需求

• 1. 編寫一個打招呼 say_hello 的函數，封裝三行打招呼的代碼
• 1. 在函數下方調用打招呼的代碼

name = "小明"


# 解釋器知道這里定義了一個函數
def say_hello():
  print("hello 1")
  print("hello 2")
  print("hello 3")

print(name)
# 只有在調用函數時，之前定義的函數才會被執行
# 函數執行完成之后，會重新回到之前的程序中，繼續執行后續的代碼
say_hello()

print(name)

用 單步執行 F8 和 F7 觀察以下代碼的執行過程

• 定義好函數之后，只表示這個函數封裝了一段代碼而已
• 如果不主動調用函數，函數是不會主動執行的

思考

• 能否將 函數調用 放在 函數定義 的上方？
  • 不能！
  • 因為在 使用函數名 調用函數之前，必須要保證 Python 已經知道函數的存在
  • 否則控制臺會提示 NameError: name ‘say_hello' is not defined (名稱錯誤：say_hello 這個名字沒有被定義)

2.4 PyCharm 的調試工具

• F8 Step Over 可以單步執行代碼，會把函數調用看作是一行代碼直接執行
• F7 Step Into 可以單步執行代碼，如果是函數，會進入函數內部

2.5 函數的文檔注釋

• 在開發中，如果希望給函數添加注釋，應該在 定義函數 的下方，使用 連續的三對引號
• 在 連續的三對引號 之間編寫對函數的說明文字
• 在 函數調用 位置，使用快捷鍵 CTRL + Q 可以查看函數的說明信息

注意：因為 函數體相對比較獨立，函數定義的上方，應該和其他代碼（包括注釋）保留 兩個空行

03. 函數的參數

演練需求

1. 開發一個 sum_2_num 的函數
2. 函數能夠實現 兩個數字的求和 功能

演練代碼如下：

def sum_2_num():

  num1 = 10
  num2 = 20
  result = num1 + num2

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

sum_2_num()

思考一下存在什么問題

函數只能處理 固定數值 的相加

如何解決？

• 如果能夠把需要計算的數字，在調用函數時，傳遞到函數內部就好了！

3.1 函數參數的使用

• 在函數名的后面的小括號內部填寫 參數
• 多個參數之間使用 , 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 參數的作用

• 函數，把 具有獨立功能的代碼塊 組織為一個小模塊，在需要的時候 調用
• 函數的參數，增加函數的 通用性，針對 相同的數據處理邏輯，能夠 適應更多的數據
  1. 在函數 內部，把參數當做 變量 使用，進行需要的數據處理
  2. 函數調用時，按照函數定義的參數順序，把 希望在函數內部處理的數據，通過參數 傳遞

3.3 形參和實參

• 形參：定義 函數時，小括號中的參數，是用來接收參數用的，在函數內部 作為變量使用
• 實參：調用 函數時，小括號中的參數，是用來把數據傳遞到 函數內部 用的

04. 函數的返回值

• 在程序開發中，有時候，會希望 一個函數執行結束后，告訴調用者一個結果，以便調用者針對具體的結果做后續的處理
• 返回值 是函數 完成工作后，最后 給調用者的 一個結果
• 在函數中使用 return 關鍵字可以返回結果
• 調用函數一方，可以 使用變量 來 接收 函數的返回結果

注意：return 表示返回，后續的代碼都不會被執行

def sum_2_num(num1, num2):
  """對兩個數字的求和"""

  return num1 + num2

# 調用函數，并使用 result 變量接收計算結果
result = sum_2_num(10, 20)

print("計算結果是 %d" % result)

05. 函數的嵌套調用

• 一個函數里面 又調用 了 另外一個函數，這就是 函數嵌套調用
• 如果函數 test2 中，調用了另外一個函數 test1
  • 那么執行到調用 test1 函數時，會先把函數 test1 中的任務都執行完
  • 才會回到 test2 中調用函數 test1 的位置，繼續執行后續的代碼

def test1():

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


def test2():

  print("-" * 50)
  print("test 2")
  
  test1()
  
  print("-" * 50)

test2()

函數嵌套的演練 —— 打印分隔線

體會一下工作中 需求是多變 的

需求 1

• 定義一個 print_line 函數能夠打印 * 組成的 一條分隔線

def print_line(char):

  print("*" * 50)

需求 2

• 定義一個函數能夠打印 由任意字符組成 的分隔線

def print_line(char):

  print(char * 50)
  

需求 3

• 定義一個函數能夠打印 任意重復次數 的分隔線

def print_line(char, times):

  print(char * times)

需求 4
加粗樣式

• 定義一個函數能夠打印 5 行 的分隔線，分隔線要求符合需求 3

提示：工作中針對需求的變化，應該冷靜思考，不要輕易修改之前已經完成的，能夠正常執行的函數！

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. 使用模塊中的函數

模塊是 Python 程序架構的一個核心概念

• 模塊 就好比是 工具包，要想使用這個工具包中的工具，就需要 導入 import 這個模塊
• 每一個以擴展名 py 結尾的 Python 源代碼文件都是一個 模塊
• 在模塊中定義的 全局變量 、 函數 都是模塊能夠提供給外界直接使用的工具

6.1 第一個模塊體驗

步驟

• 新建 hm_10_分隔線模塊.py
  • 復制 hm_09_打印多條分隔線.py 中的內容，最后一行 print 代碼除外
  • 增加一個字符串變量

name = "程序員"

新建 hm_10_體驗模塊.py 文件，并且編寫以下代碼：

import hm_10_分隔線模塊

hm_10_分隔線模塊.print_line("-", 80)
print(hm_10_分隔線模塊.name)

體驗小結

• 可以 在一個 Python 文件 中 定義 變量 或者 函數
• 然后在 另外一個文件中 使用 import 導入這個模塊
• 導入之后，就可以使用 模塊名.變量 / 模塊名.函數 的方式，使用這個模塊中定義的變量或者函數

模塊可以讓 曾經編寫過的代碼 方便的被 復用！

6.2 模塊名也是一個標識符

• 標示符可以由 字母、下劃線 和 數字 組成
• 不能以數字開頭
• 不能與關鍵字重名

注意：如果在給 Python 文件起名時，以數字開頭 是無法在 PyCharm 中通過導入這個模塊的

6.3 Pyc 文件（了解）

C 是 compiled 編譯過 的意思

操作步驟

1. 瀏覽程序目錄會發現一個 pycache 的目錄
2. 目錄下會有一個 hm_10_分隔線模塊.cpython-35.pyc 文件，cpython-35 表示 Python 解釋器的版本
3. 這個 pyc 文件是由 Python 解釋器將 模塊的源碼 轉換為 字節碼
   • Python 這樣保存 字節碼 是作為一種啟動 速度的優化

字節碼

• Python 在解釋源程序時是分成兩個步驟的
  1. 首先處理源代碼，編譯 生成一個二進制 字節碼
  2. 再對 字節碼 進行處理，才會生成 CPU 能夠識別的 機器碼
• 有了模塊的字節碼文件之后，下一次運行程序時，如果在 上次保存字節碼之后 沒有修改過源代碼，Python 將會加載 .pyc 文件并跳過編譯這個步驟
• 當 Python 重編譯時，它會自動檢查源文件和字節碼文件的時間戳
• 如果你又修改了源代碼，下次程序運行時，字節碼將自動重新創建

提示：有關模塊以及模塊的其他導入方式，后續課程還會逐漸展開！

模塊是 Python 程序架構的一個核心概念

關于Python相關內容感興趣的讀者可查看本站專題：《Python函數使用技巧總結》、《Python面向對象程序設計入門與進階教程》、《Python數據結構與算法教程》、《Python字符串操作技巧匯總》、《Python編碼操作技巧總結》及《Python入門與進階經典教程》

希望本文所述對大家Python程序設計有所幫助。