1、定义函数

❶ def greet_user(username):
❷     """显示简单的问候语""" 
❸     print("Hello!" + username.title() + "!") 
❹ greet_user()
这个示例演示了最简单的函数结构。❶处的代码行使用关键字def 来告诉Python你要定义一个函数。这是函数定义 ，向Python指出了函数名，还可能在括号内指出函数为完成其
任务需要什么样的信息。在这里，函数名为greet_user() ，它不需要任何信息就能完成其工作，因此括号是空的（即便如此，括号也必不可少）。最后，定义以冒号结尾。
紧跟在def greet_user(): 后面的所有缩进行构成了函数体。❷处的文本是被称为文档字符串 （docstring）的注释，描述了函数是做什么的。文档字符串用三引号括
起，Python使用它们来生成有关程序中函数的文档。
代码行print("Hello!") （见❸）是函数体内的唯一一行代码，greet_user() 只做一项工作：打印Hello! 。
要使用这个函数，可调用它。函数调用 让Python执行函数的代码。要调用 函数，可依次指定函数名以及用括号括起的必要信息，如❹处所示。由于这个函数不需要任何信息，因
此调用它时只需输入greet_user() 即可。

1.1、向函数传递信息

1.2、实参和形参

在函数greet_user() 的定义中，变量username 是一个形参 ——函数完成其工作所需的一项信息。在代码greet_user('jesse') 中，值'jesse' 是一个实参 。实参是
调用函数时传递给函数的信息。我们调用函数时，将要让函数使用的信息放在括号内。在greet_user('jesse') 中，将实参'jesse' 传递给了函数greet_user() ，这个
值被存储在形参username 中。
注意 大家有时候会形参、实参不分，因此如果你看到有人将函数定义中的变量称为实参或将函数调用中的变量称为形参，不要大惊小怪。

2、传递实参

鉴于函数定义中可能包含多个形参，因此函数调用中也可能包含多个实参。向函数传递实参的方式很多，可使用位置实参 ，这要求实参的顺序与形参的顺序相同；也可使用关键
字实参 ，其中每个实参都由变量名和值组成；还可使用列表和字典。下面来依次介绍这些方式。

2.1、位置实参

使用位置实参的顺序很重要

2.2、关键字实参

关键字实参 是传递给函数的名称—值对。你直接在实参中将名称和值关联起来了，因此向函数传递实参时不会混淆（不会得到名为Hamster的harry这样的结果）。关键字实参让
你无需考虑函数调用中的实参顺序，还清楚地指出了函数调用中各个值的用途。

2.3、默认值

编写函数时，可给每个形参指定默认值 。在调用函数中给形参提供了实参时，Python将使用指定的实参值；否则，将使用形参的默认值。因此，给形参指定默认值后，可在函数
调用中省略相应的实参。使用默认值可简化函数调用，还可清楚地指出函数的典型用法。

2.4、等效的函数调用

鉴于可混合使用位置实参、关键字实参和默认值，通常有多种等效的函数调用方式。请看下面的函数describe_pets() 的定义，其中给一个形参提供了默认值：
def describe_pet(pet_name,animal_type='dog'):
    """显示宠物的信息"""
    print("\nI have a " + animal_type + ".") 
    print("My " + animal_type + "'s name is " + pet_name.title() + ".")

# 一条名为Willie的小狗
describe_pet(pet_name='willie')
describe_pet('willie')

# 一只名为Harry的仓鼠
describe_pet('harry', 'hamster')
describe_pet(pet_name='harry',animal_type='hamster')
describe_pet(animal_type='hamster', pet_name='harry')
基于这种定义，在任何情况下都必须给pet_name 提供实参；指定该实参时可以使用位置方式，也可以使用关键字方式。如果要描述的动物不是小狗，还必须在函数调用中
给animal_type 提供实参；同样，指定该实参时可以使用位置方式，也可以使用关键字方式。
注意 使用哪种调用方式无关紧要，只要函数调用能生成你希望的输出就行。使用对你来说最容易理解的调用方式即可。

2.5、避免实参错误

等你开始使用函数后，如果遇到实参不匹配错误，不要大惊小怪。你提供的实参多于或少于函数完成其工作所需的信息时，将出现实参不匹配错误。

3、返回值

3.1、返回简单值

3.2、让实参变成可选的

有时候，需要让实参变成可选的，这样使用函数的人就只需在必要时才提供额外的信息。可使用默认值来让实参变成可选的。
例如，假设我们要扩展函数get_formatted_name() ，使其还处理中间名。为此，可将其修改成类似于下面这样：
def get_formatted_name(first_name, middle_name, last_name):             
    """返回整洁的姓名""" 
    full_name = first_name + ' ' + middle_name + ' ' + last_name         
    return full_name.title() 
musician = get_formatted_name('john', 'lee', 'hooker') 
print(musician)
然而，并非所有的人都有中间名，但如果你调用这个函数时只提供了名和姓，它将不能正确地运行。为让中间名变成可选的，可给实参middle_name 指定一个默认值——空字
符串，并在用户没有提供中间名时不使用这个实参。为让get_formatted_name() 在没有提供中间名时依然可行，可给实参middle_name 指定一个默认值——空字符串，
并将其移到形参列表的末尾：
❶ def get_formatted_name(first_name, last_name, middle_name=''): 
　　　　"""返回整洁的姓名""" 
❷ 　　if middle_name: 
　　　　　　full_name = first_name + ' ' + middle_name + ' ' + last_name 
❸ 　　else:
　　　　　　full_name = first_name + ' ' + last_name 
　　　 return full_name.title() 
   musician = get_formatted_name('jimi', 'hendrix') 
　 print(musician) 
❹ musician = get_formatted_name('john', 'hooker', 'lee') 
　 print(musician)
在这个示例中，姓名是根据三个可能提供的部分创建的。由于人都有名和姓，因此在函数定义中首先列出了这两个形参。中间名是可选的，因此在函数定义中最后列出该形参，
并将其默认值设置为空字符串（见❶）。
在函数体中，我们检查是否提供了中间名。Python将非空字符串解读为True ，因此如果函数调用中提供了中间名，if middle_name 将为True （见❷）。如果提供了中间
名，就将名、中间名和姓合并为姓名，然后将其修改为首字母大写格式，并返回到函数调用行。在函数调用行，将返回的值存储在变量musician 中；然后将这个变量的值打印
出来。如果没有提供中间名，middle_name 将为空字符串，导致if 测试未通过，进而执行else 代码块（见❸）：只使用名和姓来生成姓名，并将设置好格式的姓名返回给函
数调用行。在函数调用行，将返回的值存储在变量musician 中；然后将这个变量的值打印出来。
调用这个函数时，如果只想指定名和姓，调用起来将非常简单。如果还要指定中间名，就必须确保它是最后一个实参，这样Python才能正确地将位置实参关联到形参（见❹）。

3.3、返回字典

3.4、结合使用函数和while循环

4、传递列表

4.1、在函数中修改列表

将列表传递给函数后，函数就可对其进行修改。在函数中对这个列表所做的任何修改都是永久性的，这让你能够高效地处理大量的数据。
def print_models(unprinted_design,completed_models):
    """ 
    模拟打印每个设计，直到没有未打印的设计为止 
    打印每个设计后，都将其移到列表completed_models中 
    """ 
    while unprinted_designs: 
        current_design = unprinted_designs.pop() 
        # 模拟根据设计制作3D打印模型的过程 
        print("Printing model: " + current_design) 
        completed_models.append(current_design)

def show_completed_models(completed_models):
    """显示打印好的所有模型""" 
    print("\nThe following models have been printed:")        
    for completed_model in completed_models:
        print(completed_model)

unprinted_designs = ['iphone case', 'robot pendant', 'dodecahedron'] 
completed_models = [] 
print_models(unprinted_designs, completed_models) 
show_completed_models(completed_models)

相比于没有使用函数的版本，这个程序更容易扩展和维护。如果以后需要打印其他设计，只需再次调用print_models() 即可。如果我们发现需要对打印代码进行修改，只需

修改这些代码一次，就能影响所有调用该函数的地方；与必须分别修改程序的多个地方相比，这种修改的效率更高。
这个程序还演示了这样一种理念，即每个函数都应只负责一项具体的工作。第一个函数打印每个设计，而第二个显示打印好的模型；这优于使用一个函数来完成两项工作。编写
函数时，如果你发现它执行的任务太多，请尝试将这些代码划分到两个函数中。别忘了，总是可以在一个函数中调用另一个函数，这有助于将复杂的任务划分成一系列的步骤。

4.2、禁止函数修改列表

要将列表的副本传递给函数，可以像下面这样做：
function_name(list_name[:])

5、传递任意数量的实参

5.1、结合使用位置实参和任意数量实参

如果要让函数接受不同类型的实参，必须在函数定义中将接纳任意数量实参的形参放在最后。Python先匹配位置实参和关键字实参，再将余下的实参都收集到最后一个形参中。
例如，如果前面的函数还需要一个表示比萨尺寸的实参，必须将该形参放在形参*toppings 的前面：
def make_pizza(size, *toppings): 
　　"""概述要制作的比萨""" 
　　print("\nMaking a " + str(size) 
　　　　+ "-inch pizza with the following toppings:") 
　　for topping in toppings: 
　　　　print("- " + topping) 
make_pizza(16, 'pepperoni') 
make_pizza(12, 'mushrooms', 'green peppers', 'extra cheese')

5.2、使用任意数量的关键字实参

有时候，需要接受任意数量的实参，但预先不知道传递给函数的会是什么样的信息。在这种情况下，可将函数编写成能够接受任意数量的键—值对——调用语句提供了多少就接
受多少。一个这样的示例是创建用户简介：你知道你将收到有关用户的信息，但不确定会是什么样的信息。在下面的示例中，函数build_profile() 接受名和姓，同时还接受
任意数量的关键字实参：
def build_profile(first,last,**user_info):
    """创建一个字典，其中包含我们知道的有关用户的一切""" 
    profile = {}
    profile['first_name'] = first 
    profile['last_name'] = last
    for key,value in user_info.items():
        profile[key] = value
    return profile

user_profile = build_profile('albert', 'einstein', 
                            location='princeton', 
                            field='physics')

print(user_profile)
函数build_profile() 的定义要求提供名和姓，同时允许用户根据需要提供任意数量的名称—值对。形参**user_info 中的两个星号让Python创建一个名为user_info 的
空字典，并将收到的所有名称—值对都封装到这个字典中。在这个函数中，可以像访问其他字典那样访问user_info 中的名称—值对。
编写函数时，你可以以各种方式混合使用位置实参、关键字实参和任意数量的实参。知道这些实参类型大有裨益，因为阅读别人编写的代码时经常会见到它们。要正确地使用这
些类型的实参并知道它们的使用时机，需要经过一定的练习。就目前而言，牢记使用最简单的方法来完成任务就好了。你继续往下阅读，就会知道在各种情况下哪种方法的效率
是最高的。

6、将函数存储在模块中

函数的优点之一是，使用它们可将代码块与主程序分离。通过给函数指定描述性名称，可让主程序容易理解得多。你还可以更进一步，将函数存储在被称为模块 的独立文件中，
再将模块导导入入 到主程序中。import 语句允许在当前运行的程序文件中使用模块中的代码。
通过将函数存储在独立的文件中，可隐藏程序代码的细节，将重点放在程序的高层逻辑上。这还能让你在众多不同的程序中重用函数。将函数存储在独立文件中后，可与其他程
序员共享这些文件而不是整个程序。知道如何导入函数还能让你使用其他程序员编写的函数库。
导入模块的方法有多种，下面对每种都作简要的介绍。

6.1、导入整个模块

要让函数是可导入的，得先创建模块。模块 是扩展名为.py的文件，包含要导入到程序中的代码。
pizza.py
def make_pizza(size,*toppings):
    """概述要制作的披萨"""
    print("\nMaking a " + str(size) +
          "-inch pizza with the following toppings:")
    for topping in toppings:
        print("- " + topping)

making_pizzas.py

import pizza

pizza.make_pizza(16,'pepperoni')
pizza.make_pizza(12, 'mushrooms', 'green peppers', 'extra cheese')
Python读取这个文件时，代码行import pizza 让Python打开文件pizza.py，并将其中的所有函数都复制到这个程序中。你看不到复制的代码，因为这个程序运行时，Python在幕
后复制这些代码。你只需知道，在making_pizzas.py中，可以使用pizza.py中定义的所有函数。
这就是一种导入方法：只需编写一条import 语句并在其中指定模块名，就可在程序中使用该模块中的所有函数。如果你使用这种import 语句导入了名为module_name.py
的整个模块，就可使用下面的语法来使用其中任何一个函数：
module_name.function_name()

6.2、导入特定的函数

若使用这种语法，调用函数时就无需使用句点。
from module_name import function_name

6.3、使用as给函数指定别名

如果要导入的函数的名称可能与程序中现有的名称冲突，或者函数的名称太长，可指定简短而独一无二的别名 ——函数的另一个名称，类似于外号。要给函数指定这种特殊外
号，需要在导入它时这样做。
指定别名的通用语法如下：
from module_name import function_name as fn

6.4、使用as给模块指定别名

给模块指定别名的通用语法如下：
import module_name as mn

6.5、导入模块中的所有

使用星号（* ）运算符可让Python导入模块中的所有函数：
from pizza import *
 
make_pizza(16, 'pepperoni') 
make_pizza(12, 'mushrooms', 'green peppers', 'extra cheese')
import 语句中的星号让Python将模块pizza 中的每个函数都复制到这个程序文件中。由于导入了每个函数，可通过名称来调用每个函数，而无需使用句点表示法。然而，使用
并非自己编写的大型模块时，最好不要采用这种导入方法：如果模块中有函数的名称与你的项目中使用的名称相同，可能导致意想不到的结果：Python可能遇到多个名称相同的函
数或变量，进而覆盖函数，而不是分别导入所有的函数。
最佳的做法是，要么只导入你需要使用的函数，要么导入整个模块并使用句点表示法。这能让代码更清晰，更容易阅读和理解。这里之所以介绍这种导入方法，只是想让你在阅
读别人编写的代码时，如果遇到类似于下面的import 语句，能够理解它们：
from module_name import *

7、函数编写指南

编写函数时，需要牢记几个细节。
  • 应给函数指定描述性名称，且只在其中使用小写字母和下划线。描述性名称可帮助你和别人明白代码想要做什么。给模块命名时也应遵循上述约定。
  • 每个函数都应包含简要地阐述其功能的注释，该注释应紧跟在函数定义后面，并采用文档字符串格式。文档良好的函数让其他程序员只需阅读文档字符串中的描述就能够使用
它：他们完全可以相信代码如描述的那样运行；只要知道函数的名称、需要的实参以及返回值的类型，就能在自己的程序中使用它。
  • 给形参指定默认值时，等号两边不要有空格：
def function_name(parameter_0, parameter_1='default value')
对于函数调用中的关键字实参，也应遵循这种约定：
function_name(value_0, parameter_1='value')
  • PEP 8（https://www.python.org/dev/peps/pep-0008/ ）建议代码行的长度不要超过79字符，这样只要编辑器窗口适中，就能看到整行代码。如果形参很多，导致函数定义的长度超过了
79字符，可在函数定义中输入左括号后按回车键，并在下一行按两次Tab键，从而将形参列表和只缩进一层的函数体区分开来。
大多数编辑器都会自动对齐后续参数列表行，使其缩进程度与你给第一个参数列表行指定的缩进程度相同：
def function_name( 
　　　　parameter_0, parameter_1, parameter_2, 
　　　　parameter_3, parameter_4, parameter_5): 
　　function body...
  • 如果程序或模块包含多个函数，可使用两个空行将相邻的函数分开，这样将更容易知道前一个函数在什么地方结束，下一个函数从什么地方开始。
  • 所有的import 语句都应放在文件开头，唯一例外的情形是，在文件开头使用了注释来描述整个程序。