15_Python之函數基礎

01. 函數的定義

1.1 快速體驗

  • 所謂函數,就是把 具有獨立功能的代碼塊 組織爲一個小模塊,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

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,方便後續的調用
  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"


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

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

print(name)

單步執行 F8 和 F7 觀察以下代碼的執行過程

  • 定義好函數之後,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!
    • 因爲在 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
    • 否則控制檯會提示 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 函數的文檔註釋

  • 在開發中,如果希望給函數添加註釋,應該在 定義函數 的下方,使用 連續的三對引號
  • 連續的三對引號 之間編寫對函數的說明文字
  • 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:因爲 函數體相對比較獨立函數定義的上方,應該和其他代碼(包括註釋)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()

思考一下存在什麼問題

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

  • 在函數名的後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 組織爲一個小模塊,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 作爲變量使用
  • 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 一個函數執行結束後,告訴調用者一個結果,以便調用者針對具體的結果做後續的處理
  • 返回值 是函數 完成工作後,最後 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 使用變量接收 函數的返回結果

注意:return 表示返回,後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,並使用 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

  • 一個函數裏面 又調用另外一個函數,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
    • 那麼執行到調用 test1 函數時,會先把函數 test1 中的任務都執行完
    • 纔會回到 test2 中調用函數 test1 的位置,繼續執行後續的代碼
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

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 任意重複次數 的分隔線
def print_line(char, times):

    print(char * times)

需求 4

  • 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
    • 複製 hm_09_打印多條分隔線.py 中的內容,最後一行 print 代碼除外
    • 增加一個字符串變量
name = "黑馬程序員"
  • 新建 hm_10_體驗模塊.py 文件,並且編寫以下代碼:
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 文件定義 變量 或者 函數
  • 然後在 另外一個文件中 使用 import 導入這個模塊
  • 導入之後,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 複用

6.2 模塊名也是一個標識符

  • 標示符可以由 字母下劃線數字 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(瞭解)

Ccompiled 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 轉換爲 字節碼
    • Python 這樣保存 字節碼 是作爲一種啓動 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,纔會生成 CPU 能夠識別的 機器碼
  • 有了模塊的字節碼文件之後,下一次運行程序時,如果在 上次保存字節碼之後 沒有修改過源代碼,Python 將會加載 .pyc 文件並跳過編譯這個步驟

  • 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,後續課程還會逐漸展開!

模塊是 Python 程序架構的一個核心概念

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