2.4 函数与模块

接下来我们将学习Python中的函数和模块。函数是一段具有特定功能的可重用代码块，而模块则是包含函数和变量定义的文件，可供其他程序调用。

1. 函数

函数是一种代码抽象和重用的方式。在Python中，我们使用def关键字来定义函数。以下是一个简单的函数示例：

def greet(name):
    print(f"Hello, {name}!")

greet("John")

在这个例子中，我们定义了一个名为greet的函数，它接受一个参数name，并打印一条问候语。然后，我们调用了这个函数并传入字符串"John"作为参数。

1.1 返回值

函数可以通过return关键字返回一个值。例如：

def add(a, b):
    return a + b

result = add(3, 4)
print(result)  # 输出7

在这个例子中，我们定义了一个名为add的函数，它接受两个参数a和b，并返回它们的和。然后，我们调用了这个函数并将返回值存储在变量result中，最后打印result的值。

1.2 默认参数和关键字参数

函数可以具有默认参数值，这意味着在调用函数时，如果没有提供相应的参数值，将使用默认值。例如：

def greet(name, greeting="Hello"):
    print(f"{greeting}, {name}!")

greet("John")
greet("John", "Hi")
greet("John", greeting="Hey")

在这个例子中，我们定义了一个名为greet的函数，它接受两个参数name和greeting，其中greeting具有默认值"Hello"。我们可以通过以下三种方式调用这个函数：

1. 只提供name参数，使用默认的greeting参数值。
2. 提供name和greeting参数，覆盖默认值。
3. 使用关键字参数指定greeting的值。

1.3 可变参数

函数可以接受可变数量的参数。在Python中，我们使用*args和**kwargs来传递可变数量的参数。例如：

def print_args(*args, **kwargs):
    print(f"Positional arguments: {args}")
    print(f"Keyword arguments: {kwargs}")

print_args(1, 2, 3, a=4, b=5)

在这个例子中，我们定义了一个名为print_args的函数，它接受任意数量的位置参数和关键字参数。然后我们打印了这些参数。在调用这个函数时，我们传递了三个位置参数和两个关键字参数。

2. 模块

模块是包含Python代码的文件。我们可以使用import关键字导入模块，并使用模块中的函数和变量。以下是一个简单的示例：

# my_module.py

def greet(name):
    print(f"Hello, {name}!")

def add(a, b):
    return a + b

我们首先创建了一个名为my_module.py的文件，并在其中定义了两个函数。然后，在另一个文件中，我们可以导入并使用这些函数：

# main.py

import my_module

my_module.greet("John")
result = my_module.add(3, 4)
print(result)

在这个例子中，我们导入了my_module模块，并使用模块中的greet和add函数。

2.1 from ... import ...语句

我们可以使用from ... import ...语句只导入模块中的特定函数或变量。例如：

from my_module import greet, add

greet("John")
result = add(3, 4)
print(result)

在这个例子中，我们使用from ... import ...语句导入了my_module模块中的greet和add函数，然后直接使用了这些函数。

2.2 as关键字

我们可以使用as关键字为导入的模块或函数指定别名。例如：

import my_module as mm

mm.greet("John")
result = mm.add(3, 4)
print(result)

在这个例子中，我们为my_module模块指定了别名mm，然后使用这个别名调用了模块中的函数。

示例

以下是一些使用函数和模块的示例：

示例1: 计算圆的面积

我们可以创建一个名为circle.py的模块，用于计算圆的面积。

# circle.py

import math

def area(radius):
    return math.pi * radius ** 2

然后，在另一个文件中，我们可以导入并使用这个模块：

# main.py

import circle

radius = 5
result = circle.area(radius)
print(f"The area of the circle with radius {radius} is {result:.2f}")

示例2: 斐波那契数列生成器

我们可以创建一个名为fibonacci.py的模块，用于生成斐波那契数列。

# fibonacci.py

def generate(n):
    sequence = []
    a, b = 0, 1
    while len(sequence) < n:
        sequence.append(a)
        a, b = b, a + b
    return sequence```

然后，在另一个文件中，我们可以导入并使用这个模块：

```python
# main.py

from fibonacci import generate

n = 10
sequence = generate(n)
print(f"The first {n} numbers of the Fibonacci sequence are: {sequence}")

这些示例展示了如何使用函数和模块来组织和重用代码。希望这些示例能帮助你更好地理解Python中的函数和模块。如果你有任何问题，请随时提问。