函数和模块
函数和模块
函数：高质量代码的基石
在 Python 中，函数（function）是将一段完成特定功能的代码封装起来，并通过名称重复调用的结构。就像数学中的函数 f(x) = x² 一样，Python 中的函数接收输入（参数），经过处理后输出结果（返回值）。函数的核心价值在于：
- 消除重复代码
- 提高可维护性
- 增强模块化与复用性
应用场景与实际案例
✅ 场景1：重复运算抽象（如阶乘、组合数）
def fac(n):
result = 1
for i in range(2, n + 1):
result *= i
return result
重构阶乘函数后计算组合数变得更简洁：
print(fac(7) // fac(3) // fac(4)) # 输出 35
最佳实践：将复杂或重复计算抽象成函数，提升可读性与复用性。
定义函数的语法
def function_name(parameters):
"""函数说明文档"""
# 代码块
return result
def是定义函数的关键字function_name是函数名parameters是参数列表（可以为空）return返回函数处理结果
函数的参数类型
1. 位置参数（按顺序传值）
def greet(name, age):
print(f"Hello {name}, you are {age} years old.")
greet("Alice", 30)
2. 关键字参数（使用键=值形式）
greet(age=25, name="Bob")
3. 默认参数
def greet(name, age=18):
print(f"Hello {name}, age: {age}")
greet("Carol") # 使用默认值18
✅ 注意：默认参数必须在非默认参数之后定义。
4. *可变参数（args）**
def add(*args):
return sum(args)
print(add(1, 2, 3)) # 6
5. **关键字可变参数（kwargs）
def print_info(**kwargs):
for k, v in kwargs.items():
print(f"{k} = {v}")
print_info(name="Alice", age=30)
特殊参数语法
- 强制位置参数（Python 3.8+）
def foo(a, b, /): # 只能用 foo(1, 2)，不能 foo(a=1, b=2)
- 命名关键字参数
def foo(*, a, b): # 必须用 foo(a=1, b=2)
模块：组织函数的容器
在实际开发中，程序被拆分成多个 .py 文件，每个文件就是一个模块（module）。模块有助于：
- 避免命名冲突
- 复用与共享功能
- 管理大型项目
模块使用方法
# module1.py
def greet():
print("Hello from module1")
# test.py
import module1
module1.greet()
使用别名（as）
import module1 as m1
m1.greet()
从模块中导入函数
from module1 import greet
greet()
避免冲突：函数重命名
from module1 import greet as greet1
from module2 import greet as greet2
greet1()
greet2()
标准库模块的使用
Python 内建了大量功能强大的模块。例如：
math：数学函数
import math
print(math.factorial(5)) # 120
random：生成随机数
from random import randint
print(randint(1, 6)) # 摇骰子
time：时间操作
import time
print(time.time()) # 当前时间戳
内置函数：无需导入即可用
Python 提供的常用 内置函数 包括：
| 函数 | 功能描述 |
|---|---|
abs(x) |
求绝对值 |
len(s) |
获取长度 |
max(), min() |
最大最小值 |
sum() |
求和 |
input() |
用户输入 |
print() |
输出 |
type() |
类型判断 |
range() |
生成范围整数序列 |
round(x, d) |
四舍五入到d位小数 |
实战：设计可复用模块
假设我们要设计一个“几何工具模块”，可以将常用函数封装在一个模块中：
geometry.py
def is_triangle(a, b, c):
return a + b > c and a + c > b and b + c > a
def triangle_area(a, b, c):
if not is_triangle(a, b, c):
return None
s = (a + b + c) / 2
return (s*(s - a)*(s - b)*(s - c)) ** 0.5
使用：
from geometry import triangle_area
print(triangle_area(3, 4, 5)) # 6.0
最佳实践总结
✅ 函数设计原则：
- 每个函数只做一件事
- 函数命名语义清晰（动词+名词组合）
- 尽量使用默认参数、可变参数提升灵活性
- 编写函数说明文档（docstring）
✅ 模块组织建议：
- 每个模块聚焦一个主题或功能
- 命名与模块内容一致（如
math_utils.py） - 使用
import/from...import统一管理依赖
总结：函数与模块的威力
| 特性 | 函数 | 模块 |
|---|---|---|
| 作用 | 封装逻辑、避免重复 | 封装文件、组织函数与类 |
| 调用方式 | func() |
module.func() |
| 共享与复用 | 通过参数复用逻辑 | 通过 import 重用结构 |
| 开发目标 | 高内聚、低耦合、可测试 | 可维护、可分工、可扩展 |
函数让代码更整洁，模块让项目更清晰。函数是程序的基本单元，模块是程序的结构支柱。
学好函数与模块，等于掌握了编写结构化、高复用、高质量 Python 程序的核心能力！