Python基礎講義（三）：函式初步

阿新 • • 發佈：2020-11-17

函式初步

0x01內容導圖

0x02函式定義

程式的本質：問題分解，逐步求精
基本原則：一個函式一個功能

函式定義語法：

def fun_name([args]):
    statements
    [return values]

函式名要有意義，提高可讀性；
- args：引數列表，相當於函式的輸入，定義時稱為形式引數；可以沒有引數
- return values：返回值，相當於函式的輸出（可以有多個返回值）；可以沒有返回值
函式呼叫語法：function_name(args)，圓括號不能省略；呼叫時，引數被稱為實際引數

程式碼示例（檔案方式，is_leap.py）：判斷是否為閏年

#請熟練掌握下述框架，養成自頂向下的編碼習慣
def is_leap(year):
    return (year % 4 == 0 and year % 100 != 0) or (year % 400 == 0)

def run():
    year = int(input("please input a year:"))			#輸入
    flag = is_leap(year)								#處理
    print(f"{year}年是閏年：{flag}")						 #輸出

if __name__ == "__main__":  #是否為主模組：直接執行該模組，則為主；其他方式，如被匯入，則不是
    run()

說明：

Python中語句塊以縮排表示歸屬，函式是語句塊，函式體必須縮排
input函式是Python的標準輸入函式，從鍵盤讀入內容，返回字串形式；因此輸入數字的時候通常需要轉換函式

練習：

利用math庫，完成is_square(n)函式的定義，判斷n是否為完全平方數。
定義函式calc_area(w, h)：計算長方形面積並返回

0x03變數作用範圍

定義在函式內的稱為區域性變數，只能在函式內訪問
定義在函式外的稱為全域性變數，儘量少用
- 函式內可讀訪問全域性變數
- 寫訪問，需要使用global語句宣告
- 同名解析：就近原則
locals()/globals()函式：區域性/全域性名稱空間
檢視函式：
- dir函式：顯示模組中定義的函式
- help函式：顯示函式的用法
程式碼示例(檔案方式，scope.py)：

#========================測試一============================
def disp():
    name = "world"
    print("hello" + name)

print(name)					#error，區域性變數，外面不能訪問
#========================測試二============================
#函式內可以讀訪問全域性變數
def test():
    return x + y

x, y = 2, 3
test()
#========================測試三============================
def method():
    x = 10			#賦值即定義，此處x為區域性變數
    print(x)		#就近原則，x為區域性變數

x = 5				#此處x為全域性變數
method()
print(x)			#列印全域性變數x，其值仍為5
#========================測試四============================
def test2():
    #global x
    x += 1		#報錯，區域性變數未賦值就使用
    print(x)

x = 5
test2()
print(x)
"""錯誤解析：展開x = x + 1，Python從左開始解析，第1次遇到x，由於出現在賦值號左邊，x被解釋為區域性變數(賦值即定義)；繼續解析遇到第2個x，就近原則訪問區域性變數x，而這時x還未完成賦值，因此報錯。"""
#修改辦法：第16行取消註釋，將x宣告為全域性，然後才能修改x的值

0x04測試驅動開發

測試先行，結對編碼
- 對外介面設計：先思考函式怎麼用，會返回什麼結果，即測試用例設計
- 程式碼實現：讓測試通過

Python自帶測試庫：doctest

嵌入式：利用文件註釋(三引號註釋)

程式碼示例(閏年判斷為例)：

def is_leap(year):
    """
    判斷year是否為閏年，用法如下：
    >>> is_leap(2000)
    True
    >>> is_leap(1998)
    False
    >>> is_leap(1900)
    False
    >>> is_leap(2020)
    True
    """
    return year % 4 == 0				#故意實現錯誤

if __name__ == "__main__":
    import doctest
    doctest.testmod(verbose=True)

測試部分結果如下：

...
Failed example:
    is_leap(1900)
Expected:
    False
Got:
    True
Trying:
    is_leap(2020)
Expecting:
    True
ok
1 items had failures:
   1 of   4 in __main__.is_leap
4 tests in 2 items.
3 passed and 1 failed.
***Test Failed*** 1 failures.

上述結果顯示，我們的3個測試都通過了，但1900年測試失敗，不是閏年卻返回了是，程式碼實現應該和前面的例子相同，修改後再測試可以看到：

1 items passed all tests:
   4 tests in __main__.is_leap
4 tests in 2 items.
4 passed and 0 failed.
Test passed.

獨立式：測試用例單獨用txt檔案儲存，程式碼和用例分開（儲存在同一目錄下）

程式碼示例（一元二次方程求解），測試檔案solve_equation_test_cases.txt如下：

>>> from solve_equation import *
>>> solve_equation(1, -2, 1)
(1.0, 1.0)
>>> solve_equation(1, 1, -6)
(2.0, -3.0)
>>> solve_equation(2, -1, -3)
(1.5, -1.0)

程式碼檔案solve_equation.py如下：

def solve_equation(a, b, c):
    import math
    delta = b*b - 4*a*c
    delta = math.sqrt(delta)
    x1 = (-b + delta) / (2*a)
    x2 = (-b - delta) / (2*a)
    return x1, x2

執行方式：命令列下，切換到對應目錄，然後執行命令python -m doctest -v solve_equation_test_cases.txt，其執行結果如下：

Trying:
    from solve_equation import *
Expecting nothing
ok
Trying:
    solve_equation(1, -2, 1)
Expecting:
    (1.0, 1.0)
ok
Trying:
    solve_equation(1, 1, -6)
Expecting:
    (2.0, -3.0)
ok
Trying:
    solve_equation(2, -1, -3)
Expecting:
    (1.5, -1.0)
ok
1 items passed all tests:
   4 tests in solve_equation_test_cases.txt
4 tests in 1 items.
4 passed and 0 failed.
Test passed.

綜上，不管是嵌入式還是獨立式，使用doctest進行測試驅動開發，明顯的一個好處就是測試用例可以儲存，可以反覆進行測試，特別是我們修改程式碼的時候，可以保證之前通過的測試必須再通過。