Python基础之函数原理与应用实例详解

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

1. 新建 04_函数 项目
2. 复制之前完成的 乘法表 文件
3. 修改文件，增加函数定义 multiple_table():
4. 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
  ……

1. def 是英文 define 的缩写
2. 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
3. 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

1. 开发一个 sum_2_num 的函数
2. 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

1. 浏览程序目录会发现一个 pycache 的目录
2. 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
3. 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！

模块是 Python 程序架构的一个核心概念

关于Python相关内容感兴趣的读者可查看本站专题：《Python函数使用技巧总结》、《Python面向对象程序设计入门与进阶教程》、《Python数据结构与算法教程》、《Python字符串操作技巧汇总》、《Python编码操作技巧总结》及《Python入门与进阶经典教程》

希望本文所述对大家Python程序设计有所帮助。