第 8 章 函数

　　在本章中，我们将学习编写函数。函数是带名字的代码块，用于完成具体的工作。

    要执行函数定义的特定任务，可调用函数。需要在程序中多次执行同一项任务时，我们无需反复编写完成该任务的代码，而只需调用执行该任务的函数，让Python运行其中的代码。我们将发现，通过使用函数，程序的编写、阅读、测试和修复都将更容易。

    在本章中，我们还会学习向函数传递信息的方式。我们将学习如何编写主要任务是显示信息的函数，还有用于处理数据并返回一个或一组值的函数。最后，我们将学习如何将函数存储在被称为模块的独立文件中，让主程序文件的组织更为有序。

8.1  定义函数

    下面是一个打印问候语的简单函数，名为greet_user():

greeter.py
def greet_user():
    #显示简单的问候语
    print("Hello!")

greet_user()
    这个示例演示了最简单的函数结构。代码行使用关键字def来告诉Python我们要定义一个函数。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消息。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():后面的所有缩进构成了函数体。上述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
引号扩起，Python使用它们来生成有关程序中函数的文档。
    print("Hello!")是函数体内的唯一一行代码，greet_user()只做一项工作；打印Hello！。

8.1.1  向函数体传递信息
    
    只要稍作修改，就可以让函数greet_user()不仅向用户显示Hello！，还将用户的名字用作抬头。为此，可在函数定义def greet_user()的括号内添加
username。通过在这里添加username，就可让函数接受我们给username制定的任何值。现在，这个函数要求我们滴啊用它给username指定一个值。调用greet
_user()时，可将一个名字传递给它，如下所示：

#定义一个函数带一个参数
def greet_user(username):
    """显示简单的问候语"""
    print("Hello, " + username + ".")

greet_user("Zengmingzhu")
    代码greet_user("Zengmingzhu")调用函数greet_user(),并向它提供执行print语句所需的信息。这个函数接受我们传递给它的名字，并向这个人发出
问候：
Hello, Zengmingzhu.
    同样，greet_user('sarah')调用函数greet_user()并向它传递'sarah'，打印Hello,Sarah!.我们可以根据需要调用函数greet_user()任意次，调用时
无论传入什么样的名字，都会生成相应的输出。

8.1.2  实参和形参

    前面定义函数greet_user()时，要求给变量username指定一个值。调用这个函数并提供这种信息(人名)时，它将打印相应的问候语。
    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。

8.2  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，可能用位置实参，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，其实每个实参都有变量名和值组成；还可使用列表和字典。

8.2.1  位置实参
    我们调用函数时，Python必须将函数调用中的每个实参都关联到函数定义中的一个形参。为此，最简单的关联方式是基于实参的顺序。这种关联方式
被称为位置实参。
    为明白其中的工作原理，来看一个显示宠物信息的函数。

#首先定义一个函数，然后调用这个函数
def describe_pet(animal_type,pet_name):
    """显示宠物的信息"""
    print("\nI have a " + animal_type + ".")
    print("My " + animal_type + "'s name is " + pet_name.title() + ".")

describe_pet('hamster','harry')
    这个函数的定义表明，它需要一种动物类型和一个名字。调用describe_pet()时，需要按顺序提供一种动物类型和一个名字。例如，在前面的函数调用中
，实参'hamster'存储在形参animal_type中，而实参'harry'存储在形参pet_name中。在函数体内，使用了这两个形参来显示宠物的信息。
    输出描述了一只名为Harry的仓鼠：
　　I have a hamster.
　　My hamster's name is Harry.
    1、调用函数多次
    我们可以根据需要调用函数任意次。要再描述一个宠物，只需再次调用describe_pet()即可：

#首先定义一个函数，然后调用这个函数
def describe_pet(animal_type,pet_name):
    """显示宠物的信息"""
    print("\nI have a " + animal_type + ".")
    print("My " + animal_type + "'s name is " + pet_name.title() + ".")

describe_pet('hamster','harry')
describe_pet("dog","willie")
    第二次调用describe_pet()函数时，我们向它传递了实参'dog'和'willie'。与第一次调用时一样，Python将实参'dog'关联到形参animal_type，并将
实参'willie'关联到形参pet_name。与前面一样，这个函数完成其任务，但打印的是一条名为Willie的小狗的信息。至此，我们有一只名为Harry的仓鼠，还
有一只名为Willie的小狗：
I have a hamster.
My hamster's name is Harry.

I have a dog.
My dog's name is Willie.
    调用函数多次是一种效率极高的工作方式。我们只需在函数中编写描述宠物的代码一次，然后每当需要描述新宠物时，都可调用这个函数，并向它提供新
宠物的信息。即便描述宠物的代码增加到了10行，我们依然只需使用一行调用函数的代码，就可描述一个新宠物。
    在函数中，可根据需要使用任意数量的位置实参，Python将按顺序将函数调用中的实参关联到函数定义中相应的形参。

2. 位置实参的顺序很重要
    使用位置实参来调动函数时，如果实参的顺序不正确，结果可能出乎意料：

#首先定义一个函数，然后调用这个函数
def describe_pet(animal_type,pet_name):
    """显示宠物的信息"""
    print("\nI have a " + animal_type + ".")
    print("My " + animal_type + "'s name is " + pet_name.title() + ".")

describe_pet('harry','hamster')

    在这个函数调用中，我们先制定名字，再指定动物类型。由于实参'harry'在前，这个值将存储到animal_type中；同理，'hamster'将存储到形参pet_nam
中。结果是我们得到了一个名为Hamster和Harry：
I have a harry.
My harry's name is Hamster.
    如果结果像上面一样搞笑，请确认函数调用中实参的顺序与函数定义中形参的顺序一致。

8.2.2  关键字实参

    关键字实参是传递给函数的名称-值对。我们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).关键字实参让我们无须考虑函数调用中的实参顺序，还清楚地指出了函数调用中的各个值的用途。
    下面来看重新编写pets.py，在其中使用关键字实参来调用describe_pet():

#定义一个函数，用户存储宠物的名字和类别
def describe_pets(animal_type,pet_name):
    print("\nI have a " + animal_type.title() + ".")
    print("My pet " + animal_type.title() + "'s name is " + pet_name.title() +".")

describe_pets(pet_name = 'harry',animal_type = 'hamster')
    函数describe_pet()还是原来那样，但调用这个函数时，我们向Python明确地指出了各个实参对应的形参。看到这个函数调用时，Python知道应将实参
'hamster'和'harry'分别存储在形参animal_type和pet_name中。输出正确无误，它指出我们有一只名为Harry的仓鼠。

8.2.3  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将使用制定的实参值；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。
    例如，如果我们发现调用describe_pet()时，描述的大都是小狗，就可将形参animal_type的默认值设置为'dog'。这样，调用describe_pet()来描述小
狗时，就可不提供这种信息：

def describe_pet(pet_name,animal_type = 'dog'):
    print('\nI have a ' + animal_type.title() + '.')
    print("My " + animal_type + "'s name is " + pet_name + ".")

describe_pet("Harry")
    这里修改了函数describe_pet()的定义，在其中给形参animal_type制定了默认值'dog'.这样，调用这个函数时，如果没有给animal_type指定值，
Python将把这个形参设置为'dog'.
I have a Dog.
My dog's name is Harry.
    请注意，在这个函数中，修改了形参的排列顺序。由于给animal_type指定了默认值，无需通过实参来指定动物类型，因此在函数调用中只包含一个实参
——宠物的名字。然而，Python依然将这个实参视为位置实参，因此，如果函数调用中只包含宠物的名字，这个实参将关联到函数定义的第一个形参。这就是需
要将pet_name放在形参列表开头的原因所在。
    现在，使用这个函数的最简单的方式是，在函数调用中只提供小狗的名字：
describe_pet("willie")
    这个函数调用的输出与前一个示例相同。只提供了一个实参——‘Willie’，这个实参将关联到函数定义中的第一个形参——pet_name。由于没有给anima
l_type提供实参，因此Python使用其默认值'dog'.
    如果要描述的动物不是小狗，可使用类似于下面的函数说明：
def describe_pet(pet_name,animal_type = 'dog'):
    print('\nI have a ' + animal_type.title() + '.')
    print("My " + animal_type + "'s name is " + pet_name + ".")

describe_pet(animal_type = "haster",pet_name = "Harry")
describe_pet(pet_name = "Harry",animal_type = "Haster")
    由于显式地给animal_type提供了实参，因此Python将忽略这个形参的默认值。
注意 使用默认值时，在形参列表中必须先列出没有默认值的形参，再列出有默认值的形参。这让Python依然能够正确地解读位置实参。8

8.2.4  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_pet()的定义，其中给一个形参提供了默认
值：
    def describe_pet(pet_name,anmila_type = 'dog')

    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，制定该实参可以使用位置方式，也可以使用关键字方式。

8.2.5  避免实参错误

    等我们开始使用函数后，如果遇到实参不匹配错误，不要大惊小怪。我们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。
例如，如果调用函数describe_pet()没有制定任何实参，结果将如何呢？
def describe_pet(pet_name,animal_type = 'dog'):
    print('\nI have a ' + animal_type.title() + '.')
    print("My " + animal_type + "'s name is " + pet_name + ".")

describe_pet()
    Python发现该函数调用缺少必要的信息，而traceback指出了这一点：
Traceback (most recent call last):
  File "/home/zhuzhu/title8/pets3.py", line 5, in <module>
    describe_pet()
TypeError: describe_pet() missing 1 required positional argument: 'pet_name'
    traceback指出了问题出在什么地方，让我们能够回过头去找出函数调用中的错误。指出了导致问题的函数调用，traceback指出该函数调用少两个实参，
并指出了相应的形参的名称。如果这个函数存储在一个独立文件中，我们也许无需打开这个文件并查看函数的代码，就能重新正确地编写函数调用。
    Python读取函数的代码，并指出我们需要为哪些形参提供实参，这提供了极大的帮助。这也是应该给变量和函数指定描述性名称的另一个原因；如果我们
这样做了，那么无论对于我们，还是可能使用我们编写的代码的其他任何人来说，Python提供的错误消息将更有帮助。
    如果提供的实参太多，将出现类似traceback，帮助我们确保函数调用和函数定义匹配。

动手试一试
8-3 T恤：编写一个名为make_shirt()的函数，它接受一个尺码以及要印到T恤上的字样。这个函数应打印一个句子，概要地说明T恤的尺码和字样。

#定义一个函数，函数有两个参数，用于存储用户的尺码和字样
def make_shirt(shirt_size,lettering_on_shirt):
    print("I need a " + shirt_size +" shirt and letter " + lettering_on_shirt +" on it.")

make_shirt("L","I love you")
运行结果如下：
I need a L shirt and letter I love you on it.
    首先，定义一个函数，这个函数有两个形参，用户存储用户衣服的尺寸，以及想要在衣服上雕刻什么字
8-4 大号T恤：  修改函数make_shirt()，使其在默认情况下制作意见印有字样'I love Python'的大号T恤。调用这个函数来制作如下T恤：一件印有默认字
样的大号T恤、一件印有默认字样的中号T恤和一件印有其他字样的T恤(尺码无关紧要）。

#定义一个函数，函数有两个参数，用于存储用户的尺码和字样
def make_shirt(shirt_size = "XL",lettering_on_shirt = "I love Python"):
    print("I need a " + shirt_size +" shirt and letter " + lettering_on_shirt +" on it.")

make_shirt()
make_shirt('X')
make_shirt(shirt_size = "X")
make_shirt("L","I love zhuzhu")
make_shirt(shirt_size="L",lettering_on_shirt = "I love you")
make_shirt(lettering_on_shirt = "Work hard",shirt_size = "XXL")
运行结果如下：
I need a XL shirt and letter I love Python on it.
I need a X shirt and letter I love Python on it.
I need a X shirt and letter I love Python on it.
I need a L shirt and letter I love zhuzhu on it.
I need a L shirt and letter I love you on it.
I need a XXL shirt and letter Work hard on it.
8-5城市：编写一个名为describe_city()的函数，它接受一座城市的名字以及该城市所属的国家。这个函数应打印一个简单的句子，如Reykjavik is in 
Iceland.给用于存储国家的形参指定默认值。为三座不同的城市调用这个函数，且其中至少有一座城市不属于默认国家。

def describe_city(city,country = 'China'):
    #定义一个函数，用于存储城市以及所属国家，有两个形参
    print(city + " is in " + country + ".")

describe_city("Beijing")
describe_city(country = "America",city = "New York")
describe_city("Seoul","keroa")
运行结果如下：
Beijing is in China.
New York is in America.
Seoul is in keroa.

8.3  返回值

    函数并非总是直接显示输出，相反，它可以处理一些数据，并返回一个或一组值。函数返回的值称为返回值。在函数中，可使用return语句将值返回到
调用函数的代码行。返回值让我们能够将程序的大部分繁重工作移到函数中去完成，从而简化主程序。

8.3.1  返回简单值

    下面来看一个函数，它接受名和姓并返回整洁的姓名：

def get_formatted_name(first_name,last_name):
    """返回整洁的姓名"""
    full_name = first_name + " " + last_name
    return full_name.title()

musician = get_formatted_name('jimi','hendrix')
print(musician)
    函数get_formatted_name()的定义通过形参接受名和姓。它将姓和名合二为一，在它们之间加上一个空格，并将结果存储在变量full_name中，然后，将
full_name的值转换为首字母大写的格式，并将结果返回到函数调用行。
    调用返回值的函数时，需要提供一个变量，用于存储返回的值。在这里，将返回值存储在了变量musician中。输出为整洁的姓名：  
Jimi Hendrix
    我们原本只需要写下面的代码就可输出整洁的姓名，相比榆次，前面做的工作好像太多了：
print("Jimi Hendrix")
    但在需要分别存储大量名和姓的大型程序中，像get_formatted_name()这样的函数非常有用，我们分别存储名和姓，每当需要显示姓名时都调用这个函数

8.3.2  让实参编程可选的

    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()，使其处理中间名，为此，可将其修改成类似与下面这样：

def get_formatted_name(first_name,last_name,middle_name = ""):
    """返回整洁的姓名"""
    #使用if进行判断，middle_name是否有参数传进来
    if middle_name:
        full_name = first_name + " " + middle_name + " " + last_name
    else:
        full_name = first_name + " " + last_name
    return full_name.title()

musician = get_formatted_name('jimi','hendrix')
print(musician)

musician = get_formatted_name("Geng","xue","chang")
print(musician)
    并非所有人的都有中间名，但如果我们调用这个函数只提供名和姓，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，并将其转移到形参列表的末尾：
    在这个示例中，姓名是根据三个可能提供的部分创建的。由于人都有姓和名，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。
    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间提供了中间名，if middle_name将为True。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；只是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章；然后将这个变量的值打印出来。
    调用这个函数时，如果只想制定名和姓，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。
    这个修改后的版本适用于只有名和姓的人，也适合于还有中间名的人：
Jimi Hendrix
Geng Chang Xue
    可选值让函数能够处理各种不同情形的同时，确保函数调用尽可能简单。

8.3.3  返回字典

    函数可返回任何类型的值，包括列表和字典等较复杂的数据结构。例如，下面的函数接受姓名的组成部分，并返回一个表示人的字典：

person.py
def build_person(first_name,last_name):
    """返回一个字典，其中包含有关一个人的信息"""
    person = {"first":first_name,"last":last_name}
    return person

musician = build_person("jimi",'hendrix')
print(musician)
    函数build_person()接受姓和名，并将这些值封装到字典中。存储first_name的值时，使用的键为'first',而存储last_name的值时，使用的键为'last'
。最后，返回表示人的整个字典。打印这个返回的值，此时原来的两项文本信息存储在一个字典中：
{'last': 'hendrix', 'first': 'jimi'}
    这个函数接受简单的文本信息，将其放在一个更合适的数据结构中，让我们不仅能打印这些信息，还能以其他方式处理它们。当前，字符串'jimi'和'hen'
被标记为名和姓。我们可以轻松地扩展这个函数，使其接受可选值，如中间名、年龄、职业或我们要存储的其他任何信息。例如，下面的修改让我们还能存储
年龄：

def build_person(first_name,last_name,age=""):
    """返回一个字典，其中包含有关一个人的信息"""
    person = {"first":first_name,"last":last_name}
    if age:
        person["age"] = age
    return person

musician = build_person("jimi",'hendrix')
print(musician)
    在这个函数中，我们新增了一个可选形参age，其默认值设置为空字符串。如果函数调用中包含这形参的值，这个值将存储到字典中。在任何情况下，这个
函数都会存储人的姓名，但可对其进行修改，使其也存储有关人的其他消息。

8.3.4  结合使用函数和while循环
    可将函数同本书前面介绍的任何Python结构结合起来使用。例如，下面将结合使用函数get_formatted_name()和while循环，以更正规的方式问候用户。
下面尝试使用名和姓跟用户打招呼：
greet.py

def get_formatted_name(first_name,last_name):
    """返回整洁的姓名"""
    full_name = first_name + " " + last_name
    return full_name.title()

#这是一个无限循环
while True:
    print("\nPlease tell me your name: ")
    f_name = input("First name: ")
    l_name = input("Last name: ")
    
    #使用用户输入作为参数，使用变量作为参数，让用户输入，无限循环
    formatted_name = get_formatted_name(f_name,l_name)
    print("\nHello, " + formatted_name + "!")
    在这个示例中，我们使用的是get_formatted_name()的简单版本，不涉及中间名。其中的while循环让用户输入姓名：依次提示用户输入名和姓：
    但这个while循环存在一个问题：没有定义退出条件。请用户提供一系列的输入时，该在什么地方退出循环呢？（备注：退出条件一定在用户输入之后进行
判断，只有用户输入之后，我们才能根据用户的输入，判定是否要退出循环这样的问题）我们要让用户能够尽可能很容易退出，因此每次提示用户输入时，都应
该提供退出路径。每次提示用户输入时，都使用break语句提供了退出循环的简单途径：

#d定义一个函数，用于存储用户的名和姓，函数有两个形参
def get_formatted_name(first_name,last_name):
    """返回整洁的姓名"""
    full_name  = first_name + " " + last_name
    return full_name.title()

while True:
    print("\nPlease tell me your name: ")
    print("Enter 'q' at any time to quit")

    f_name = input("First name: ")
    if f_name == 'q':
        break

    l_name = input("Last name: ")
    if l_name == 'q':
        break

    formatted_name = get_formatted_name(f_name,l_name)
    print("\nHello, " + formatted_name)
    我们添加了一条消息来告诉用户如何退出，然后在每次提示用户输入时，都检查他输入的是否是退出值，如果是，就退出循环。现在，这个程序将不断地
问候，知道用户输入的姓或名为'q'为止：
Please tell me your name: 
Enter 'q' at any time to quit
First name: sora
Last name: aoi

Hello, Sora Aoi

Please tell me your name: 
Enter 'q' at any time to quit
First name: ria
Last name: sakurai

Hello, Ria Sakurai

Please tell me your name: 
Enter 'q' at any time to quit
First name: q

动手试一试
8-6 城市名： 编写一个名为city_country()的函数，它接受城市的名称及其所属的国家。这个函数应返回一个格式类似于下面这样的字符串：

def city_country(city,country):
    '''定义一个函数，用于存储国家和城市'''
    print(city.title() + ", " + country.title())

city_country("seoul",'korea')
city_country("beijing",'china')
city_country("london",'frence')
运行结果如下：
Seoul, Korea
Beijing, China
London, Frence

8-7 专辑：编写一个名为make_album()的函数，它创建一个描述音乐专辑的字典。这个函数应接受歌手名字和专辑名，并返回一个包含这两项信息的字典。使
用这个函数创建三个表示不同专辑的字典，并打印每个返回值，以核实字典正确地存储了专辑的信息。
    给函数make_album()添加一个可选形参，以便能够存储专辑包含的歌曲数。如果调用这个函数时指定了歌曲数，就将这个值添加到表示专辑的字典中。调
用这个函数，并至少在一次调用中指定专辑包含的歌曲数。

def make_album(singer,album,songs = 0):
    '''定义一个函数，三个形参，由于存储歌手，专辑及专辑里面包含的歌曲数'''
    albums = {'singer':singer,'album':album}
    if songs > 0:
        albums["songs"] =songs
    return albums

favorite_album = make_album("Westlife",'face to face',4)
print(favorite_album)

favorite_album = make_album("Amazing","The Location")
print(favorite_album)
运行结果如下：
{'singer': 'Westlife', 'album': 'face to face', 'songs': 4}
{'singer': 'Amazing', 'album': 'The Location'}

分析：如果使用return，则必须有接收变量，因为return是把函数运行的结果返回给调用行，必须有一个指定的变量能够接收这个返回值，否则，就必须输出
这个函数。

8.4  传递列表
    我们经常会发现，向函数传递列表很有用，这种列表包含的可能是名字，数字或更复杂的对象(如字典)。将列表传递给函数后，函数就能直接访问其
内容。下面使用函数来提高处理列表的效率。
    假设有一个用户列表，我们要问候其中的每位用户。下面的示例将一个名字列表传递给一个名为greet_users()的函数，这个函数问候列表中的每个人：
greet_users.py

def greet_users(names):
    '''向列表中的每位用户发出问候语'''
    for name in names:
        msg = "Hello, " + name.title() + "!"
        print(msg)

usernames = ['zengmingzhu','gengchangxue','linzhiling','zhaobenshan']
greet_users(usernames)
    我们将greet_users()定义成接受一个名字列表，并将其存储在形参names中。这个函数遍历收到的列表，并对其中的每位用户都打印一条问候语。我们
定义了一个用户列表——usernames,然后调用greet_users()，并将这个列表传递给它：
Hello, Zengmingzhu!
Hello, Gengchangxue!
Hello, Linzhiling!
Hello, Zhaobenshan!
注意：函数的形参可以是任意形式的值，字典，列表，数字，字符串都可以，我们可以定义任何类型，然后根据参数的属性，调动相应对象的属性进行操作。

8.4.1  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，这让我们能够高效地处理大量的数据。
    来看一家为用户提交的设计制作3D打印模型的公司。需要打印的设计存储在一个列表中，打印后移到另一个列表中。下面是在不使用函数的情况下模拟这个
过程的代码：

#首先创建一个列表，其中包含一些要打印的设计
unprinted_designs = ['iphone case','robot pandant','dodecahedron']
completed_models = []

#模拟打印每个设计，直到没有为打印的设计为止
#打印每个设计后，都将其转移到累彪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)

#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)
    这个程序首先创建了一个需要打印的设计列表，还创建一个名为completed_models的空列表，每个设计打印都将移到这个列表中。只要列表unprinted_
designs中还有设计，while循环就模拟打印设计的过程：从该列表末尾删除一个设计，将其存储到变量current_design中，并显示一条消息，指出正在打印
当前的设计，再将在设计加入到列表completed_models中。循环结束后，显示已打印的所有设计：
Printing model: dodecahedron
Printing model: robot pandant
Printing model: iphone case

The following models have been printed: 
dodecahedron
robot pandant
iphone case
    为重新组织这些代码，我们可编写两个函数，每个都做一件具体的工作。大部分代码都与原来相同，只是效率更高。每一个函数将负责处理打印设计的工
作，而第二个将概述打印了哪些设计：
def print_models(unprinted_designs,completed_models):
    """
    模拟打印的每个设计，知道没有打印的设计为止
    打印每个设计后，都将其转移到列表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):
    print("\nThe following models have been printed: ")
    for completed_model in completed_models:
        print(completed_model)

unprinted_designs = ['inpone case','robot pendant','dodecahedron']
completed_models = []

print_models(unprinted_designs,completed_models)
show_completed_models(completed_models)
    上面，我们定义了函数print_models()，它包含两个形参：一个需要打印的设计列表和一个打印好的模型列表。给定这两个列表，这个函数模拟打印每个
设计的过程：将设计逐个地从未打印的设计列表中取出，并加入到打印好的模型列表中。我们定义了函数show_completed_models(),它包含一个形参：打印好
的模型列表。给定这个列表，函数show_completed_models()显示打印出来的每个模型名称。
    这个程序的输出与未使用函数的版本相同，但组织更为有序。完成大部分工作的代码都移到了两个函数中，让主程序更容易理解。只要看看程序，我们就
知道这个程序的功能容易看请的多：

unprinted_designs = ['inpone case','robot pendant','dodecahedron']
completed_models = []

print_models(unprinted_designs,completed_models)
show_completed_models(completed_models)
    我们创建了一个未打印的设计列表，还创建了一个空列表，用于存储打印好的模型。接下来，由于我们已经定义了两个函数，因此只需调用它们并传入正确
的实参即可。我们调用print_models()并向它传递两个列表；像预期的一样，print_models()模拟打印设计的过程。接下来，我们调用show_completed_ms()
,并将打印好的模型列表传递给它，让其能够指出打印了哪些模型。描述性的函数名让别人阅读这些代码时也能明白，虽然其中没有任何注释。
    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，如果我们发现执行的任务太多，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。

8.4.2  禁止函数修改列表
    有时候，需要禁止函数修改列表。例如，假设像前一个示例那样，我们有一个未打印的设计列表，并编写了一个将这些设计移到打印好的模型列表中的函数。
我们可能会做出这样的决定：即便打印所有设计后，也要保留原来的未打印的设计列表，以供备案。但由于我们将所有的设计都移出了unprinted_designs，这个
列表变成了空的，原来的列表没有了，为解决这个问题，可向函数传递列表的副本而不是原件；这样函数所做的任何修改都只影响副本，而丝毫不影响原件。
    要将列表的副本传递给函数，可以像下面这样做：
    function_name(list_name[:])
    切片表示法[:]创建列表的副本。在print_models中，如果不想清为打印的设计列表，可像下面这样调用print_models():
    print_models(unprinted_designs[:],completed_models)
    这样函数print_models()依然能够完成其工作，因为它获得了所有未打印的设计的名称，但它使用的是列表unprinted_models的副本，而不是列表unprint
ed_designs本身。像以前一样，列表completed_models也将包含打印好的模型的名称，但函数所做的修改不会影响到列表unprinted_designs.
    虽然向函数传递列表的副本可保留原始列表的内容，但除非有充分的理由需要传递副本，否则还是应该将原始列表传递给函数，因为让函数使用现成列表可
避免花时间和内存创建副本，从而提高效率，在处理大型列表时尤其如此。

8.5  传递任意数量的实参

    有时候，我们事先不知道函数需要接收多少个实参，好在Python允许函数从调用语句中收集任意数量的实参。
    例如，来看一个制作比萨的函数，它需要接受很多配料，但我们无法预先确定顾客要多少种配料。下面的函数只有一个形参*toppings，但不管调用语句提
供了多少实参，这个形参都将它们统统收入囊中：

def make_pizza(*toppings):
    """打印顾客点的所有配料"""
    print(toppings)

make_pizza('pepperoni')
make_pizza('mushrooms','green peppers','extra cheese')
    形参名*toppings中的星号让Python创建一个名为toppings的空元组，并将收到的所有值都封装到这个元祖中。函数体内的print语句通过生成输出来
证明Python能够处理使用一个值调用函数的情形，也能处理使用三个值来调用函数的情形。它以类似的方式处理不同的调用，注意，Python将实参封装到一个元
组中，即便函数只收到一个值也如此：
('pepperoni',)
('mushrooms', 'green peppers', 'extra cheese')
    现在，我们可以将这条print语句替换为一个循环，对配料列表进行遍历，并对顾客点的比萨进行描述：

def make_pizza(*toppings):
    """打印顾客点的所有配料"""
    print("\nMaking a pizza with the following toppings: ")
    for topping in toppings:
        print("- " + topping)

make_pizza('pepperoni')
make_pizza('mushrooms','green peppers','extra cheese')
    不管收到的是一个值还是三个值，这个函数都能妥善地处理：
Making a pizza with the following toppings: 
- pepperoni

Making a pizza with the following toppings: 
- mushrooms
- green peppers
- extra cheese
不管函数收到的实参是多少个，这种语法都管用。

8.5.1  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的尺寸的实参，必须将该形参放在形参*toppings的前面：

def make_pizza(size,*toppings):
    print("\nMaking a " + str(size) + "-inch pizza with following toppings: ")
    for topping in toppings:
        print("- " + topping)

make_pizza(16,"mushrooms")
make_pizza(32,"pepperoni","mushrooms","green peppers")
    基于上述函数定义，Python将收到的第一个值存储在形参size中，并将其他的所有值都存储在元组toppings中。在函数调用中，首先指定表示比萨的
尺寸的实参，然后根据需要制定任意数量的配料：
Making a 16-inch pizza with following toppings: 
- mushrooms

Making a 32-inch pizza with following toppings: 
- pepperoni
- mushrooms
- green peppers

8.5.2  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：我们知道我们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()接受姓和名，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的中名称-值对。
    在build_profile()的函数体内，我们创建了一个名为profile的空字典，用于存储用户简介。我们将名和姓加入到这个字典中，因为我们总是会从用户
哪里收到这两项信息。在2处，我们遍历字典user_info中的键-值对，并将每个键-值对都加入到字典profile中。最后，我们将字典profile返回给函数调
用行。
    我们调用build_profile(),向它传递名'albert'、姓('einstein')和两个键-值对(location = 'princeton'和field = 'physics').并将返回的
profile存储在变量user_profile中，再打印这个变量：
{'location': 'princeton', 'first_name': 'albert', 'field': 'physics', 'last_name': 'einstein'}
    在这里，返回的字典包含用户的名和姓，还有求学的地方和所学的专业。调用这个函数时，不管额外提供了多少个键-值对，它都能正确地处理。
    编写函数时，我们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。我们继续往下阅读，
就会知道在各种情况下哪种方法的效率是最高的。
    感悟：其实就是函数参数的方法，*代表的以元组的形式进行输入的情况，而**代表的是以字典输入的情况，并且字典要以键-值对的方式进行输出才行，
**代表创建一个空的字典，把用户输入的参数传给这个空的字典。return是返回到调用函数的位置，返回生成的结果到函数调用的位置。

动手试一试
8-12  三明治：编写一个函数，它接受顾客要在三明治中添加的一系列食材。这个函数只有一个形参（它收集函数调用中提供的所有食材），并打印一条消息
，对顾客点的三明治进行概述。调用这个函数三次，每次都提供不同数量的实参。

def make_sandwich(*toppings):
    """定义一个函数，用于存放制作三明治的材料，以元组形式传递参数"""
    print("\nMaking sandwich with the following toppings: ")
    for topping in toppings:
        print('- ' + topping)

make_sandwich("rice")
make_sandwich("wirte",'milk','pepperoni')
make_sandwich()
运行结果如下：
Making sandwich with the following toppings: 
- rice

Making sandwich with the following toppings: 
- wirte
- milk
- pepperoni

Making sandwich with the following toppings: 
注意：第三次调用函数的时候，我们没有向函数传递参数，但是也没有出现错误，说明*的形式，参数是任意个的，可以没有，也可以是多个。

8-14  汽车：编写一个函数，将一辆汽车的信息存储在一个字典中，这个函数总是接受制造商和型号，还接受任意数量的关键字是实参。这样调用这个函数：
提供必不可少的信息，以及两个名称-值对，如颜色和选装配件。

 def make_car(Manufacturer,model,**car_information):
"""创建一个函数，用于接受任意数量的实参，字典形式"""
car_information['making'] = Manufacturer
car_information['test'] = model
return car_information

car = make_car('subaru','outback',color = 'blue',tow_package = True)
print(car)

运行结果如下：

{'test': 'outback', 'color': 'blue', 'tow_package': True, 'making': 'subaru'}

 

思考：我在想上面的方式也可以，为什么作者还要创建一个空的列表，专门来存储的用户的信息，我们直接把结果放入到字典里面岂不是更好，为什么要多此

一举添加一个空的字典专门来存储变量呢？难道仅仅是因为不想修改原始的字典信息。因为在这个程序中，我们也把汽车的供应商和型号放到字典里面去了。

def make_car(manufacturer,model,**car_information):
    """定义一个函数，用于存放一个汽车的信息，以字典的方式存放，形参最后是一个空的字典"""
    profile = {}
    profile['making'] = manufacturer
    profile['size'] = model
    for key,value in car_information.items():
        profile[key] = value

    return profile

car = make_car('subaru','outback',color = 'blue',tow_package = True)
print(car)
运行结果如下：
{'size': 'outback', 'color': 'blue', 'tow_package': True, 'making': 'subaru'}

8.6  将函数存储在模块中
    
    函数的优点之一是，使用它们可将代码与主程序分离。通过给函数指定描述性的名称，可让主程序容易理解很多。我们还可以更进一步，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。这还能让我们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写文件而不是整个程序。知道如何导入函数还能让我们使用其他程序员编写的函数库。
    导入模块的方法有多种，下面对每种都做简单的介绍。

8.6.1  导入整个模块

    要让函数是可导入的，得先创建模块。模块的扩展名为.py的文件，包含要导入到程序中的代码。下面来创建一个包含函数make_pizza()的模块。为此，我
们将文件pizza.py中除函数make_pizza()之外的其他代码都删除：

def make_pizza(*toppings):
    """打印顾客点的所有配料"""
    print("\nMaking a pizza with the following toppings: ")
    for topping in toppings:
        print("- " + topping)
    接下来，我们在pizza.py所在的目录中创建另一个名为making_pizzas.py的文件，这个文件导入刚创建的模块，在调用make_pizza()两次：

import pizza1

pizza1.make_pizza(16,"mushrooms")
pizza1.make_pizza(32,"pepperoni","mushrooms","green peppers")
    Python读取这个文件时，代码行import pizza1让Python打开文件pizza1.py,并将其中的所有函数都复制到这个程序中。我们看不到复制的代码，
因为这个程序运行时，Python在幕后复制这些代码。我们只需知道，在making_pizzas.py中，可以使用pizza1.py中定义的所有函数。
    要调用被导入的模块中的函数，可指定导入的模块的名称pizza1和函数名make_pizza(),并用句点分隔它们。这些代码的输出与没有导入模块的原始
程序相同：
Making a 16-inch pizza with following toppings: 
- mushrooms

Making a 32-inch pizza with following toppings: 
- pepperoni
- mushrooms
- green peppers

    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。如果我们使用这种import语句导入了module
_name.py的整个模块，就可以使用下面的语法来使用其中任何一个函数：
    module_name.function_name()

8.6.2    导入特定的函数

    我们还可以导入模块中的特定函数，这种导入方法的语法如下：
    from module_name import function_name
    通过用逗号分隔函数名，可根据需要从模块中导入任意数量的函数：
    from module_name import function_0,function_1,function_2
    对于前面的making_pizzas.py示例，如果只想导入要使用的函数，代码将类似于下面这样：

from pizza1 import make_pizza

make_pizza(16,"mushrooms")
make_pizza(32,"pepperoni","mushrooms","green peppers")
    若使用这种语法，调用函数时就无需使用句点。由于我们在import语句中显式地导入了函数make_pizza(),因此调用它时只需指定其名称。

8.6.3    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。
    下面给函数make_pizza()指定了别名mp()。这是在import语句中使用make_pizza as mp实现的。关键字as将函数重命名为你提供的别名：

from pizza1 import make_pizza as mp

mp(16,"mushrooms")
mp(12,'moshrooms','green pepper','pepperoni')
    上面的import语句将函数make_pizza()重命名为mp();在这个程序中，每当需要调用make_pizza()时，都可简写成mp()，而Python将运行
make_pizza()中的代码，这可避免与这个程序可能包含的函数make_pizza()混淆。
    指定别名的通用语法如下：
    from module_name import function_name as fn

8.6.4  使用as给模块指定别名
    我们还可以给模块指定别名。通过给模块指定简短的别名（如给模块pizza指定别名p),让我们能够更轻松地调动模块中的函数。相比于pizza.make_pizza
，p.make_pizza()更为简洁：

import pizza1 as p

p.make_pizza(16,"mushrooms")
p.make_pizza(12,'moshrooms','green pepper','pepperoni')
    上述import语句给模块pizza指定了别名p，但该模块中所有函数的名称都没变。调用函数make_pizza()时，可编写代码p.make_pizza()而不是
pizza.make_pizza(),这样不仅能够使代码更简洁，还能让我们不再关注模块名，而专注于描述性的函数名。这些函数名明确地指出了函数的功能，对理解代码
而言，它们比模块名更重要。
    给模块指定别名的通用语法如下：
    import module_name as mn

8.6.5  导入模块中的所有函数

    使用星号（*）运算符可让Python导入模块中的所有函数：

from pizza1 import *
'''从模块中导入所有的函数'''

make_pizza(16,"mushrooms")
make_pizza(12,'moshrooms','green pepper','pepperoni')

    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式：如果模块中有函数的名称与我们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，要么只导入我们需要使用的函数，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，只是想让我们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 *

8.7  函数编写指南
    编写函数时，需要牢记几个细节。应该函数制定描述性名称，且只在其中使用小写字母和下划线。描述性名称可帮助我们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，使其缩进程度与我们给第一个参数列表行指定的缩进程度相同：
    def funciton_name(
　　　　parameter_0,parameter_1,parameter_2,
　　　　parameter_3,parameter_4,parameter_5):
    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。

8.8  小结

    在本章中，我们学习了：如何编写函数，以及如何传递实参，让函数能够访问完成其工作所需的信息；如何使用位置实参和关键字实参，以及如何接受任意
数量的实参；显示输出的函数和返回值的函数，如何将函数同列表/字典，if语句和while循环结合起来使用。我们还知道了如何将函数存储在被称为模块的
独立文件中，让程序文件更简单、更易于理解。最后，我们学习了函数编写指南，遵循这些指南可让程序始终结构良好，并对我们和其他人来说易于阅读。
    程序员的目的之一是，编写简单的代码来完成任务，而函数有助于我们实现这样的目标。它们让我们编写好代码块并确定其能够正确运行后，就可置之不理。
确定函数能够正确地完成其工作后，我们就可以接着投身于下一个编码任务。
    函数让我们编写代码一次后，想重用它们多少次就重用多少次。需要运行函数中的代码时，只需编写一行函数调用代码，就可让函数完成其工作。需要修改
函数的行为时，只需修改一下代码块，而所做的修改将影响调用这个函数的每个地方。
    使用函数让程序更容易阅读，而良好的函数名概述了程序各个部分的作用。相对于阅读一系列的代码块，阅读一系列函数调用让我们能够更快地明白程序的
作用。
    函数还让代码更容易测试和调试。如果程序使用一系列的函数来完成其任务，而其中每个函数都完成一项具体的工作，测试和维护起来将容易很多：我们可
编写分别调用每个程序，并测试每个函数是否在它可能遇到的各种情形下都能正确地运行。经过这样的测试后我们就能信心满满，深信我们每次调用这些函数时，
它们都将正确地运行。
    在第9章中，我们将学习编写类。类将函数和数据整洁地封装起来，让我们能够灵活而高效地使用它们。
    函数其实就是要掌握如何调用的形式，形参和实参的对应，以及*元组，**字典的使用方式，明白函数的调用原则，函数要么打印值，要么return返回值，
返回函数中那个值到调用行，调用行那个变量接收函数的返回值。