04 函数与模块

函数

函数可以让我们的程序从过程走向模块化，变得更清晰、更可维护

定义与语法

Python 中使用def关键字定义一个函数： - def后面跟着函数名 - 函数名后面跟着一串形式参数 - 函数声明最后也已冒号结尾

从下一行开始编写函数内代码

传参与返回值

在函数声明中列举的参数被称为形式参数： - 用来接收传入的值 - 占位符，在函数定义时不会有具体的值，直到函数被调用时才赋予实际值

def greet(name):  # 这里的 name 就是形式参数
    print("Hello, " + name + "!")

在调用函数时传递的参数被称为实际参数： - 用来给形式参数赋值 - 函数外部的数据，被传入到函数内以供函数使用

greet("Alice")  # 这里的 Alice 就是实际参数

返回值是函数执行结束后返回的结果： - 函数可以有返回值，也可以没有 - 使用return语法返回 - 为了传递一些信息给函数外的调用者

def square(number):
    return number * number

result = square(4)
print(result)  # 16

返回值也可以是多个：

def get_name_and_age():
    name = "Alice"
    age = 30
    return name, age

name, age = get_name_and_age()
print(name)  # Alice
print(age)   # 30

也可以没有：

def greet(name):
    print("Hello, " + name + "!")  # 没有return语句

作用域

重要概念

我们的程序就像一座多层的建筑，每一层楼都有自己的房间和钥匙。

在这里，每个变量就像房间中的“物品”，不同的楼层对应不同的作用域。

你可以在某个楼层找到自己需要的物品，但不能随意拿到其他楼层的物品，除非有合适的权限（即作用域规则）。

这栋建筑的作用域分为以下四个“楼层”：

局部作用域 - 私人办公室

一间私人办公室内有一些私人物品，只有在房间内的人才有权力使用，且这个人离开后物品就会消失

def office():
    password = "secret123"  # 私人办公室里的私密物品
    print(password)  # 可以在办公室里使用
office()
print(password)  # 会报错，因为在办公室外无法访问密码

全局作用域 - 公共区域

是大厅或走廊，所有楼层的员工都可以到达这个区域

你可以把一些公共信息放在大厅里，比如“公告栏”

在任何房间里的人都可以查看公告栏上的信息，因为这是整个建筑公共区域的一部分

假如你在大厅放了一个 “公告” 变量，那么每个办公室的人都可以看到它，不管在哪层楼

notice = "Building will close at 6 PM"  # 公告栏

def office():
    print(notice)  # 在办公室里可以看到公告
office()

嵌套作用域 - 楼层

允许某一层楼所有房间的人访问！其他楼不行

如果某个楼层有一个“咖啡机” 变量，那么这个楼层的所有房间都能使用这个咖啡机

def floor():  # 楼层
    coffee_machine = "Coffee machine on Floor 2"  # 楼层的共享物品

    def room():
        print(coffee_machine)  # 楼层的共享物品可以被这个房间（内部函数）使用

    room()
floor()

内置作用域 - 基础设施

电梯、楼梯，或供电

这些基础设施总是存在，是建筑物设计时就内置好的，所有楼层和房间的人都可以使用

比如Python的内置函数 print()、len() 等，任何代码里都可以调用它们，因为它们是“系统自带的”

就像电梯可以让你上下楼，print() 函数可以在任何地方使用

模块使用

import 语句

导入整个模块：使用 import 模块名，模块中的所有函数和变量都可以访问
导入模块里的一些内容：使用 from 模块名 import 成员 可以只导入模块的特定函数或变量
别名：import 模块名 as 别名 给函数取名字，方便写

自定义

创建一个 Python 文件
在里面写一点函数和变量
在其他 Python 文件导入并使用

# mymodule.py
def greet(name):
    return f"Hello, {name}!"

pi = 3.14159

import mymodule
print(mymodule.greet("Alice"))  # Hello, Alice!
print(mymodule.pi)  # 3.14159

练习

函数

编写函数 greet(name)，输入参数为一个字符串，输出问候语句，例如：Hello, Alice!
计算阶乘编写一个函数 factorial(n)，输入参数为正整数 n，返回 n 的阶乘。

模块

创建一个名为 geometry 的模块，其中包含计算矩形、圆形面积的函数。rectangle_area(width, height) 和 circle_area(radius)。
使用 math 模块中的 sqrt 函数，编写一个计算直角三角形斜边的函数 hypotenuse(a, b)，其中 a 和 b 为直角边的长度，返回斜边长度。