怎么使用Python函數(shù)和模塊

本篇內(nèi)容介紹了“怎么使用Python函數(shù)和模塊”的有關(guān)知識(shí)，在實(shí)際案例的操作過(guò)程中，不少人都會(huì)遇到這樣的困境，接下來(lái)就讓小編帶領(lǐng)大家學(xué)習(xí)一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細(xì)閱讀，能夠?qū)W有所成！

在講解本章節(jié)的內(nèi)容之前，我們先來(lái)研究一道數(shù)學(xué)題，請(qǐng)說(shuō)出下面的方程有多少組正整數(shù)解。

你可能已經(jīng)想到了，這個(gè)問(wèn)題其實(shí)等同于將8個(gè)蘋(píng)果分成四組且每組至少一個(gè)蘋(píng)果有多少種方案，因此該問(wèn)題還可以進(jìn)一步等價(jià)于在分隔8個(gè)蘋(píng)果的7個(gè)空隙之間插入三個(gè)隔板將蘋(píng)果分成四組有多少種方案，也就是從7個(gè)空隙選出3個(gè)空隙放入隔板的組合數(shù)，所以答案是

組合數(shù)的計(jì)算公式如下所示：

根據(jù)我們前面學(xué)習(xí)的知識(shí)，可以用循環(huán)做累乘來(lái)計(jì)算階乘，那么通過(guò)下面的Python代碼我們就可以計(jì)算出組合數(shù)

的值，代碼如下所示：

"""
輸入M和N計(jì)算C(M,N)

Version: 0.1
Author: 駱昊
"""
m = int(input('m = '))
n = int(input('n = '))
# 計(jì)算m的階乘
fm = 1
for num in range(1, m + 1):
    fm *= num
# 計(jì)算n的階乘
fn = 1
for num in range(1, n + 1):
    fn *= num
# 計(jì)算m-n的階乘
fm_n = 1
for num in range(1, m - n + 1):
    fm_n *= num
# 計(jì)算C(M,N)的值
print(fm // fn // fm_n)

函數(shù)的作用

不知大家是否注意到，上面的代碼中我們做了三次求階乘，雖然m、n、m - n的值各不相同，但是三段代碼并沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的區(qū)別，屬于重復(fù)代碼。世界級(jí)的編程大師Martin Fowler先生曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“代碼有很多種壞味道，重復(fù)是最壞的一種！”。要寫(xiě)出高質(zhì)量的代碼首先要解決的就是重復(fù)代碼的問(wèn)題。對(duì)于上面的代碼來(lái)說(shuō)，我們可以將計(jì)算階乘的功能封裝到一個(gè)稱(chēng)為“函數(shù)”的代碼塊中，在需要計(jì)算階乘的地方，我們只需要“調(diào)用函數(shù)”就可以了。

定義函數(shù)

在Python中可以使用def關(guān)鍵字來(lái)定義函數(shù)，和變量一樣每個(gè)函數(shù)也應(yīng)該有一個(gè)漂亮的名字，命名規(guī)則跟變量的命名規(guī)則是一致的。在函數(shù)名后面的圓括號(hào)中可以放置傳遞給函數(shù)的參數(shù)，就是我們剛才說(shuō)到的函數(shù)的自變量，而函數(shù)執(zhí)行完成后我們會(huì)通過(guò)return關(guān)鍵字來(lái)返回函數(shù)的執(zhí)行結(jié)果，就是我們剛才說(shuō)的函數(shù)的因變量。一個(gè)函數(shù)要執(zhí)行的代碼塊（要做的事情）也是通過(guò)縮進(jìn)的方式來(lái)表示的，跟之前分支和循環(huán)結(jié)構(gòu)的代碼塊是一樣的。大家不要忘了def那一行的最后面還有一個(gè):，之前提醒過(guò)大家，那是在英文輸入法狀態(tài)下輸入的冒號(hào)。

我們可以通過(guò)函數(shù)對(duì)上面的代碼進(jìn)行重構(gòu)。所謂重構(gòu)，是在不影響代碼執(zhí)行結(jié)果的前提下對(duì)代碼的結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。重構(gòu)之后的代碼如下所示。

"""
輸入M和N計(jì)算C(M,N)

Version: 0.1
Author: 駱昊
"""# 定義函數(shù)：def是定義函數(shù)的關(guān)鍵字、fac是函數(shù)名，num是參數(shù)（自變量）
def fac(num):
    """求階乘"""
    result = 
1
    for n in 
range(1, num + 
1):
        result *= n
    # 返回num的階乘（因變量）
    return result
m = 
int(input('m = '))
n = 
int(input('n = '))
# 當(dāng)需要計(jì)算階乘的時(shí)候不用再寫(xiě)重復(fù)代碼而是直接調(diào)用函數(shù)fac
# 調(diào)用函數(shù)的語(yǔ)法是在函數(shù)名后面跟上圓括號(hào)并傳入?yún)?shù)
print(fac(m) 
// fac(n) // fac(m - n))

函數(shù)的參數(shù)

參數(shù)的默認(rèn)值

如果函數(shù)中沒(méi)有return語(yǔ)句，那么函數(shù)默認(rèn)返回代表空值的None。另外，在定義函數(shù)時(shí)，函數(shù)也可以沒(méi)有自變量，但是函數(shù)名后面的圓括號(hào)是必須有的。Python中還允許函數(shù)的參數(shù)擁有默認(rèn)值，我們可以把上一課“CRAPSdubo游戲”的搖篩子獲得點(diǎn)數(shù)的功能封裝成函數(shù)，代碼如下所示。

"""
參數(shù)的默認(rèn)值1

Version: 0.1
Author: 駱昊
"""
from random 
import randint# 定義搖篩子的函數(shù)，n表示篩子的個(gè)數(shù)，默認(rèn)值為2
def roll_dice(n=2):
    """搖篩子返回總的點(diǎn)數(shù)"""
    total = 0
    for _ in range(n):
        total += randint(1, 6)
    return total# 如果沒(méi)有指定參數(shù)，那么n使用默認(rèn)值2，表示搖兩顆篩子
print(roll_dice())
# 傳入?yún)?shù)3，變量n被賦值為3，表示搖三顆篩子獲得點(diǎn)數(shù)
print(roll_dice(3))

我們?cè)賮?lái)看一個(gè)更為簡(jiǎn)單的例子。

"""
參數(shù)的默認(rèn)值2

Version: 0.1
Author: 駱昊
"""def add(a=0, b=0, c=0):
    """三個(gè)數(shù)相加求和"""
    return a + b + c# 調(diào)用add函數(shù)，沒(méi)有傳入?yún)?shù)，那么a、b、c都使用默認(rèn)值0
print(add())         # 0
# 調(diào)用add函數(shù)，傳入一個(gè)參數(shù)，那么該參數(shù)賦值給變量a, 變量b和c使用默認(rèn)值0
print(add(1))        # 1
# 調(diào)用add函數(shù)，傳入兩個(gè)參數(shù)，1和2分別賦值給變量a和b，變量c使用默認(rèn)值0
print(add(1, 2))     # 3
# 調(diào)用add函數(shù)，傳入三個(gè)參數(shù)，分別賦值給a、b、c三個(gè)變量
print(add(1, 2, 3))  # 6
# 傳遞參數(shù)時(shí)可以不按照設(shè)定的順序進(jìn)行傳遞，但是要用“參數(shù)名=參數(shù)值”的形式
print(add(c=50, a=100, b=200))    # 350

注意：帶默認(rèn)值的參數(shù)必須放在不帶默認(rèn)值的參數(shù)之后，否則將產(chǎn)生SyntaxError錯(cuò)誤，錯(cuò)誤消息是：non-default argument follows default argument，翻譯成中文的意思是“沒(méi)有默認(rèn)值的參數(shù)放在了帶默認(rèn)值的參數(shù)后面”。

可變參數(shù)

接下來(lái)，我們還可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)對(duì)任意多個(gè)數(shù)求和的add函數(shù)，因?yàn)镻ython語(yǔ)言中的函數(shù)可以通過(guò)星號(hào)表達(dá)式語(yǔ)法來(lái)支持可變參數(shù)。所謂可變參數(shù)指的是在調(diào)用函數(shù)時(shí)，可以向函數(shù)傳入0個(gè)或任意多個(gè)參數(shù)。將來(lái)我們以團(tuán)隊(duì)協(xié)作的方式開(kāi)發(fā)商業(yè)項(xiàng)目時(shí)，很有可能要設(shè)計(jì)函數(shù)給其他人使用，但有的時(shí)候我們并不知道函數(shù)的調(diào)用者會(huì)向該函數(shù)傳入多少個(gè)參數(shù)，這個(gè)時(shí)候可變參數(shù)就可以派上用場(chǎng)。下面的代碼演示了用可變參數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)任意多個(gè)數(shù)求和的add函數(shù)。

"""
可變參數(shù)

Version: 0.1
Author: 駱昊
"""# 用星號(hào)表達(dá)式來(lái)表示args可以接收0個(gè)或任意多個(gè)參數(shù)
def add(*args):
    total = 0
    # 可變參數(shù)可以放在for循環(huán)中取出每個(gè)參數(shù)的值
    for val in args:
        total += val
    return total# 在調(diào)用add函數(shù)時(shí)可以傳入0個(gè)或任意多個(gè)參數(shù)
print(add())
print(add(1))
print(add(1, 2))
print(add(1, 2, 3))
print(add(1, 3, 5, 7, 9))

用模塊管理函數(shù)

不管用什么樣的編程語(yǔ)言來(lái)寫(xiě)代碼，給變量、函數(shù)起名字都是一個(gè)讓人頭疼的問(wèn)題，因?yàn)槲覀儠?huì)遇到命名沖突這種尷尬的情況。最簡(jiǎn)單的場(chǎng)景就是在同一個(gè).py文件中定義了兩個(gè)同名的函數(shù)，如下所示。

def foo():
    print('hello, world!')def foo():
    print('goodbye, world!')
foo()    # 大家猜猜調(diào)用foo函數(shù)會(huì)輸出什么

當(dāng)然上面的這種情況我們很容易就能避免，但是如果項(xiàng)目是團(tuán)隊(duì)協(xié)作多人開(kāi)發(fā)的時(shí)候，團(tuán)隊(duì)中可能有多個(gè)程序員都定義了名為foo的函數(shù)，這種情況下怎么解決命名沖突呢？答案其實(shí)很簡(jiǎn)單，Python中每個(gè)文件就代表了一個(gè)模塊（module），我們?cè)诓煌哪K中可以有同名的函數(shù)，在使用函數(shù)的時(shí)候我們通過(guò)import關(guān)鍵字導(dǎo)入指定的模塊再使用完全限定名的調(diào)用方式就可以區(qū)分到底要使用的是哪個(gè)模塊中的foo函數(shù)，代碼如下所示。

module1.py

def foo():
    print('hello, world!')

module2.py

def foo():
    print('goodbye, world!')

test.py

import module1
import module2

# 用“模塊名.函數(shù)名”的方式（完全限定名）調(diào)用函數(shù)，
module1.foo()    # hello, world!
module2.foo()    # goodbye, world!

在導(dǎo)入模塊時(shí)，還可以使用as關(guān)鍵字對(duì)模塊進(jìn)行別名，這樣我們可以使用更為簡(jiǎn)短的完全限定名。

test.py

import module1 
as m1
import module2 
as m2

m1.foo()    # hello, world!
m2.foo()    # goodbye, world!

上面的代碼我們導(dǎo)入了定義函數(shù)的模塊，我們也可以使用from...import...語(yǔ)法從模塊中直接導(dǎo)入需要使用的函數(shù)，代碼如下所示。

test.py

from module1 
import foo

foo()    # hello, world!

from module2 
import foo

foo()    # goodbye, world!

但是，如果我們?nèi)绻麖膬蓚€(gè)不同的模塊中導(dǎo)入了同名的函數(shù)，后導(dǎo)入的函數(shù)會(huì)覆蓋掉先前的導(dǎo)入，就像下面的代碼中，調(diào)用foo會(huì)輸出hello, world!，因?yàn)槲覀兿葘?dǎo)入了module2的foo，后導(dǎo)入了module1的foo 。如果兩個(gè)from...import...反過(guò)來(lái)寫(xiě)，就是另外一番光景了。

test.py

from module2 
import foo
from module1 
import foo

foo()    # hello, world!

如果想在上面的代碼中同時(shí)使用來(lái)自?xún)蓚€(gè)模塊中的foo函數(shù)也是有辦法的，大家可能已經(jīng)猜到了，還是用as關(guān)鍵字對(duì)導(dǎo)入的函數(shù)進(jìn)行別名，代碼如下所示。

test.py

from module1 
import foo 
as f1
from module2 
import foo 
as f2

f1()    # hello, world!
f2()    # goodbye, world!

標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的模塊和函數(shù)

Python標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中提供了大量的模塊和函數(shù)來(lái)簡(jiǎn)化我們的開(kāi)發(fā)工作，我們之前用過(guò)的random模塊就為我們提供了生成隨機(jī)數(shù)和進(jìn)行隨機(jī)抽樣的函數(shù)；而time模塊則提供了和時(shí)間操作相關(guān)的函數(shù)；上面求階乘的函數(shù)在Python標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的math模塊中已經(jīng)有了，實(shí)際開(kāi)發(fā)中并不需要我們自己編寫(xiě)，而math模塊中還包括了計(jì)算正弦、余弦、指數(shù)、對(duì)數(shù)等一系列的數(shù)學(xué)函數(shù)。隨著我們進(jìn)一步的學(xué)習(xí)Python編程知識(shí)，我們還會(huì)用到更多的模塊和函數(shù)。

Python標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中還有一類(lèi)函數(shù)是不需要import就能夠直接使用的，我們將其稱(chēng)之為內(nèi)置函數(shù)，這些內(nèi)置函數(shù)都是很有用也是最常用的，下面的表格列出了一部分的內(nèi)置函數(shù)。

“怎么使用Python函數(shù)和模塊”的內(nèi)容就介紹到這里了，感謝大家的閱讀。如果想了解更多行業(yè)相關(guān)的知識(shí)可以關(guān)注億速云網(wǎng)站，小編將為大家輸出更多高質(zhì)量的實(shí)用文章！