函式的基本概念

def greet_user( username ):
    print( "Hello, " + username.title() + "!" )

greet_user( 'jesse' )

輸出為：

Hello, Jesse!

　　這是一個比較簡單的函式。其中第一行叫做函式定義，它向Python指出了函式名，還在括號中包含了這個函式為完成其任務所需要的資訊，這些參量被稱作形參。緊跟在定義語句後面的所有縮排行構成了函式體。

　　第四行是函式呼叫，它讓Python執行函式的程式碼。括號內的參量被稱作實參，這個值在呼叫函式被儲存在形參中，為函式完成對應工作提供必要資訊。

傳遞實參的幾種方式

1、位置實參

　　按形參的排列順序，依次給出對應的實參。

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

describe_pet( 'hamster' , 'harry' )

輸出為：

I have a hamster.
My hamster's name is Harry.

2、關鍵字實參

　　關鍵字實參是傳遞給函式的名稱-值對，在實參中直接將名稱和值關聯起來，因此向函式傳遞實參時不會混淆。

　　當使用關鍵字實參時，可隨意改變不同實參間的排列順序，而傳遞的結果不變（只要不改變名稱-值對應關係）。

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

describe_pet( animal_type = 'hamster
 
' , pet_name = 'harry' )
'''下面這種函式呼叫與上面等效'''
describe_pet( pet_name = 'harry' , animal_type = 'hamster' )

3、給定預設值

　　定義函式時，可為每個形參指定預設值。當呼叫函式時沒有給出這些形參對應的實參時，它們會預設將各自的預設值作為實參執行；當給出對應實參時，則會使用這些實參執行。

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

describe_pet( pet_name = 'willie' )

　　#注意：給定預設值的形參要排在後面，沒有給定預設值的排在前面，否則編譯器會報錯。

複雜的傳參問題

1、傳遞任意數量的參量

　　當預先不知道函式需要多少個參量時使用

def make_pizza( *toppings ):
'''列印所有配料'''
print( "\nMaking a pizza with the following toppings:" )
for topping in toppings:
print( "- " + topping )

make_pizza( 'pepperoni' )
make_pizza( 'mushrooms' , 'green peppers' , 'extra cheese' )

輸出為：

Making a pizza with the following toppings:
- pepperoni

Making a pizza with the following toppings:
- mushrooms
- green peppers
- extra cheese

　　其中形參名*toppings中的星號*讓Python建立一個名為toppings的空元組，並將收到的所有值都裝進這個元組中。

2、結合使用位置實參和任意數量實參

　　如果要讓函式接受不同型別的實參，必須在函式定義中將接納任意數量實參的形參放在最後。Python先匹配位置實參和關鍵字實參，再將餘下的實參都收集到最後一個形參中。

def make_pizza( size, *toppings ):
    '''概述要製作的披薩'''
    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' )

輸出為：

Making a 16-inch pizza with the following toppings:
- pepperoni

Making a 12-inch pizza with the following toppings:
- mushrooms
- green peppers
- extra cheese

3、使用任意數量的關鍵字實參

def build_profile( first, last, **user_info ):
    '''建立一個字典，包含使用者的相關資訊'''
    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 = 'prinston' , 
                              field = 'physics' )
print( user_profile )                           

輸出為：

{'first_name': 'albert', 'last_name': 'einstein', 'location': 'prinston', 'field': 'physics'}

　　其中形參名**user_info中的兩個星號讓Python建立一個名為user_info的空字典，並將接收到的名稱-值對都封裝在這個字典中。在這個函式中，可以像訪問其他字典那樣訪問user_info中的名稱-值對。

返回值

　　函式返回主程式的值被稱為返回值。可使用return語句將值返回到呼叫函式的程式碼行，從而簡化主程式。

1、返回簡單值

def get_formatted_name( first_name, last_name )
    full_name = first_name + " " + last_name
    return full_name.title()

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

輸出為：

Jimi Hendrix

2、讓實參變成可選的

　　當不是所有情況都要返回一個變數時，可通過給它們對應的形參指定一個預設值——空字串的方式，讓這個實參變成可選的。

def get_formatted_name( first_name, last_name, middle_name = '' ):
    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( 'john' , 'hooker' , 'lee' )
print( musician )

輸出為：

Jimi Hendrix
John Lee Hooker

3、返回字典

def build_person( first_name, last_name, age = '' ):
    person = { 'first' : first_name, 'last' : last_name }
    if age:
        person[ 'age' ] = age
    return person

musician = build_person( 'jimi' , 'hendrix' , age = 27 )
print( musician )

輸出為：

{'first': 'jimi', 'last': 'hendrix', 'age': 27}

向函式傳遞列表

1、簡單的列表傳遞

def greet_users( names ):
    for name in names:
        message = "Hello " + name.title() + "!"
        print( message )

usernames = [ 'hannah' , 'ty' , 'margot' ]
greet_users( usernames )

輸出為：

Hello Hannah!
Hello Ty!
Hello Margot!

2、在函式中修改列表

　　改寫以下程式：

'''建立一個列表，其中包含一些要列印的設計'''
unprinted_designs = [ 'iphone case' , 'robot pendant' , 'dodecahedron' ]
completed_models = [ ]

'''列印每個設計，直到沒有未列印的設計為止'''
'''列印每個設計後，都將其移到列表unprinted_models中'''
while unprinted_designs:
    current_design = unprinted_designs.pop()
    
    print( "Printing model: " + current_design )
    completed_models.append( current_design )

'''顯示列印好的所有模型'''    
print( "\nThe following models have been printed:" )
for completed_model in completed_models:
    print( completed_model )

該程式輸出為：

Printing model: dodecahedron
Printing model: robot pendant
Printing model: iphone case

The following models have been printed:
dodecahedron
robot pendant
iphone case

　　引入兩個函式來實現相同的功能：

def print_models( unprinted_designs, completed_models ):
    '''列印每個設計，然後將它們移至列表completed_models中'''
    while unprinted_designs:
        current_design = unprinted_designs.pop()
        
        print( "Printing model: " + current_design )
        completed_models.append( current_design )
        
def show_completed_models( completed_models ):
    '''顯示列印好的所有模型'''
    print( "\nThe following models have been printed:" )
    for completed_model in completed_models:
        print( completed_model )

'''主程式'''        
unprinted_designs = [ 'iphone case' , 'robot pendant' , 'dodecahedron' ]
completed_models = [ ]

print_models( unprinted_designs, completed_models )
show_completed_models( completed_models )

3、保留原有列表

　　可通過向函式傳遞切片表示法（[ : ]）所建立的列表的副本而不是原件的方式，使函式中的相關修改隻影響列表的副本而不是原件，從而保留原來的列表。

'''傳遞格式如下'''
function_name( list_name[ : ] )
'''例如'''
print_models( unprinted_designs[ : ], completed_models )

模組

　　將函式儲存在被稱為模組的獨立檔案中，再將模組匯入到主程式中。使用import語句可在當前執行的程式檔案中使用模組中的程式碼。

　　使用模組可以讓你把重點放在程式的高層邏輯上，還能讓你在其他程式中使用該程式中的函式。

1、建立模組

　　模組是副檔名為.py的檔案，包含想要匯入到其他程式中的函式程式碼，如：

def make_pizza( size, *toppings ):
    '''概述要製作的披薩'''
    print( "\nMaking a " + str( size ) + 
            "-inch pizza with the following toppings:" )
    for topping in toppings:
        print( "- " + topping )

'''將上面的程式碼儲存在名為pizza.py的檔案中'''

2、匯入模組及呼叫模組中函式的幾種方式

（1）匯入整個模組

語法：
import module_name
module_name.function_name()
如：
import pizza
pizza.make_pizza( 16, 'pepperoni' )

　　Python讀取這個檔案時，程式碼行import pizza讓Python開啟檔案pizza.py，並將其中所有函式都複製到這個程式中。使得在當前檔案中，可以使用pizza.py中定義的所有函式。

　　當要匯入的模組與程式中現有的名稱衝突、過長或因其他原因不能使用原來的名稱時，可以用as為其指定別名。

語法：
import module_name as mn
mn.function_name()
如：
import pizza as p
p.make_pizza( 16, 'pepperoni' )

（2）匯入特定的函式

語法：
from module_name import function_name
function_name()
如：
from pizza import make_pizza
make_pizza( 16, 'pepperoni' )

　　與模組同理，函式也可以用as指定別名。

語法：
from module_name import function_name as fn
fn()
如：
from pizza import make_pizza as mp
mp( 16, 'pepperoni' )

(3)匯入模組中所有函式

　　使用星號（*）運算子可讓Python匯入模組中的所有函式

語法：
from module_name import *
function_name()
如：
from pizza import *
make pizza( 16, 'pepperoni' )

　　然而，當使用非自己編寫的大型模組時，最好不要採用這種方法。如果模組中有函式名稱和當前程式中相同，可能出現意想不到的結果。所以除非情況特殊，最好使用前兩種匯入方法。

參考書籍：《Python程式設計：從入門到實踐》

2020-07-14