Python基础教学之三：函数与模块篇——实现代码重用和模块化

一、函数的定义与使用

1. 理解函数

• 函数是组织好的、可重复使用的、用来实现单一或相关联功能的代码块。
• 它可以提高代码的重用性和程序的清晰度。

• 你可以定义一个由自己想要功能的函数，以下是简单的规则：函数代码块以 def 关键词开头，后接函数标识符名称和圆括号()。任何传入参数和自变量必须放在圆括号中间。圆括号之间可以用于定义参数。函数的第一行语句可以选择性地使用文档字符串—用于存放函数说明。函数内容以冒号起始，并且缩进。return [表达式] 结束函数，选择性地返回一个值给调用方。不带表达式的return相当于返回 None。

def printme( str ):"打印传入的字符串到标准显示设备上"print strreturn

2. 定义和调用函数

• 使用def关键字定义函数，如def my_function():。
• 通过函数名加括号的方式调用函数，如my_function()。

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-# 定义函数
def printme( str ):"打印任何传入的字符串"print strreturn# 调用函数
printme("我要调用用户自定义函数!")
printme("再次调用同一函数")

3. 参数传递和返回值

• 函数通过参数传递数据，使用return语句返回结果。
• 了解实参和形参的概念，以及如何设置默认参数和可变参数。

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-# 可写函数说明
def changeme( mylist ):"修改传入的列表"mylist.append([1,2,3,4])print "函数内取值: ", mylistreturn# 调用changeme函数
mylist = [10,20,30]
changeme( mylist )
print "函数外取值: ", mylist

二、模块的使用和创建

1. 使用模块

• 模块是包含所有你定义的函数和变量的文件，以.py结尾。模块可以被别的程序引入，以使用该模块中的函数等功能。
• 导入模块使用import语句，如import math。

def print_func( par ):print "Hello : ", parreturn

2. 创建自定义模块

• 将函数和变量保存在.py文件中即可创建自定义模块。
• 使用from...import...语句从模块中导入指定的部分。

三、作用域和命名空间

1. 作用域规则

• 局部作用域：函数内部的作用域。
• 全局作用域：整个文件范围内。
• 嵌套作用域：函数内部定义的函数或类所引入的局部作用域。

2. 命名空间

• 命名空间是从名称到对象的映射，Python有多个命名空间，包括局部、全局和内置命名空间。
• 使用global和nonlocal关键字来指示变量所属的命名空间。

四、实战演示：构建模块化应用

1.设计模块化结构

        在开发较大的应用程序时，将功能划分成多个模块是十分重要的。这不仅有助于代码的重用，还能使维护更加简单。一个良好的开始是把应用程序分解成逻辑部分，每个部分作为一个模块。

例如，假设我们正在创建一个博客系统，可能会包括以下几个模块：

• auth：处理用户认证和授权
• posts：管理博客文章的创建、读取、更新和删除
• comments：负责评论的相关操作
• notifications：处理通知的发送和接收

文件和目录的结构可能如下所示：

        每个模块目录下都有一个__init__.py文件，这使得Python将这些目录视为模块，login.py, create_post.py, 等文件包含具体的函数和类定义。

2.实际应用案例

        让我们通过创建一个简单的博客发布功能来演示模块化的应用。首先，我们需要在posts模块中定义一个create_post函数，该函数将在create_post.py文件中。

# posts/create_post.pydef create_post(title, content):# 这里简化了实际的数据库操作post = {"title": title, "content": content}return post

        现在，在其他部分的应用中，我们可以重用这个函数。例如，在主应用入口文件main.py中：

# main.pyfrom posts.create_post import create_postdef main():# 假设从某个输入获取标题和内容post_title = "My First Blog Post"post_content = "This is the content of my first blog post."# 创建新博客文章new_post = create_post(post_title, post_content)print("New post created:", new_post)if __name__ == "__main__":main()

        在这个例子中，我们导入了create_post模块中的create_post函数，并在main函数中使用它来创建一个新的博客文章。

3.利用pip安装和管理第三方模块

        在实际应用中，我们经常需要使用第三方模块来扩展功能，如使用requests模块进行网络请求或使用flask框架创建web应用。可以使用Python的包管理工具pip来安装这些模块。

        例如，要安装flask，只需在命令行中运行：

pip install flask

        安装完成后，就可以在Python代码中导入并使用flask模块了。

from flask import Flask, requestapp = Flask(__name__)@app.route('/')
def home():return "Hello, World!"

        通过上述实战演示，我们可以看到如何通过模块化的方式组织代码，以及如何使用Python的包管理工具来扩展我们的应用。这些技巧对于创建大型、可维护的Python应用程序至关重要。

        至此，我们学习了Python中函数和模块的使用，这是编写中大型Python程序的基础。函数和模块帮助我们更好地组织代码，提高代码的可重用性和可维护性。继续前进，我们将深入探讨Python的面向对象编程，体验编程的另一种范式。