Python 函数、文件与模块
“探索 Python” 这一系列的前几篇文章已为 Python 编程新手介绍了几方面的主题,包括变量、容器对象和复合语句。本文以这些概念为基础,构造一个完整的 Python 程序。引入了 Python 函数和模块,并展示了构建一个 Python 程序、将其存储在文件中以及通过命令行运行该程序的方法。
返璞归真
许多流行的玩具都以这样一个概念为基础:简单的积木。这些简单的积木可通过多种方式组合在一起构造出全新的作品 —— 有时甚至完全令人出乎意料。这一概念同样适用于现实生活中的建筑领域,将基本原材料组合在一起,形成有用的建筑物。平凡无奇的材料、技术和工具简化了新建筑物的建造过程,同样也简化了对新踏入此领域的人员的培训。
相同的基本概念也适用于计算机程序开发技术,包括以 Python 编程语言编写的程序。本文介绍了使用 Python 创建基本构件 (building block) 的方法,可用于解决更为复杂的问题。这些基本构件可能小而简单,也可能庞大而复杂。无论采用哪种形式,我们这场游戏的目的就是定义基本构件,然后使用它们来创建专属于您的杰作。
函数:封装逻辑
在本系列的前几篇文章中,您通常不得不重复输入所有代码,即便它与上一行代码完全相同。此要求的惟一特例就是变量的使用:一旦初始化了变量的内容,之后就可以随时重用。显而易见,这一用法的普及对我们大有好处。
描述杰出程序员的最流行的箴言之一就是他们很懒惰。这并不表示杰出的程序员不努力工作 —— 而是说他们喜欢灵活的工作方法,除非绝对必要,否则从不反复做任何相同的事情。这也就意味着在您需要编写代码之前,首先考虑如何实现重用。Python 中有多种可实现重用的途径,但最简单的技术莫过于使用函数,也称为方法 或子例程。
与绝大多数现代编程语言类似,Python 支持使用方法将一组语句封装在一起,从而可在必要时重复使用。清单 1 给出了一段简单的伪代码,为您展示如何在 Python 中编写方法。
清单 1. 定义函数的伪代码
def myFunction(optional input data): initialize any local data actual statements that do the work optionally return any results
如您所见,在 Python 中,函数的基本组成部分是包装器代码,指明将被重用的一系列 Python 语句。函数可接受输入参数,输入参数在紧接着函数名(在本例中为 myFunction)之后的圆括号内提供。函数还可返回值(更为正式的说法是:对象),包括像 tuple 这样的 Python 容器。
在真正着手构建函数之前,让我们先来看看关于伪代码的一些简单却重要的要点:
请注意函数名中所用的字符大小写:大多数字符都是小写的,但在使用多个单词连接成一个函数名时,后接的各单词首字母应大写(例如,myFunction 中的 F)。这就是所谓的驼峰式大小写风格 (camel casing),是 Python 和其他编程语言中广泛采用的一种技术,可使函数的名称更易阅读。
函数定义中的程序语句采用了缩进式排版,函数体由 Python 语句块构成,它们也必须像循环或条件语句那样缩进。
函数定义的第一行也称为方法签名 (method signature),以 def 开头(def 是 define 这个单词的缩写)。
方法签名以冒号结尾,表示下面的代码行是函数体。
至此,您或许已认可了使用方法的好处。那么让我们投入进去,开始编写函数吧。“Discover Python, Part 6: Programming in Python, For the fun of it” 中使用了一个 for 循环来创建乘法表。清单 2 展示了同样的概念,但本例中创建的是一个函数,用于封装乘法表计算背后的逻辑。
清单 2. 第一个函数
>>> def timesTable():... for row in range(1, 6):... for col in range(1, 6):... print "%3d " % (row * col),... print...>>> timesTable() 1 2 3 4 5 2 4 6 8 10 3 6 9 12 15 4 8 12 16 20 5 10 15 20 25>>> t = timesTable>>> type(t)<type 'function'>>>> t<function timesTable at 0x64c30>>>> t() 1 2 3 4 5 2 4 6 8 10 3 6 9 12 15 4 8 12 16 20 5 10 15 20 25
timesTable 函数定义起来非常简单,它不接受任何输入参数,也不返回任何结果。函数体几乎与 “Discover Python, Part 6” 中的语句完全相同(但该文章中的乘法表为从 1 到 10)。
为了调用 方法,并使其发挥作用,只需输入函数名后接圆括号即可。本例中还输出了乘法表。
在 Python 中,函数是一类对象,与整型变量和容器对象相同。因而,您可以将函数指派给一个变量(切记,在 Python 中变量是动态类型化的)。在清单 2 中,我们将 timesTable 函数指派给变量 t。接下来的两行代码表示变量 t 确实指向函数。最后,我们使用变量 t 调用 timesTable 函数。
函数:动态更改逻辑
清单 2 中的 timesTable 函数不复杂,但也不是特别有用。更有用的示例允许您指定用于生成乘法表的行数和列数 —— 换言之,允许您在调用函数时动态地更改函数的操作方式。在函数定义中使用两个输入参数即可实现这一功能,如清单 3 所示。
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