第四章：函数与模块

函数和模块是 Python 编程中的两个核心概念。通过掌握它们，你可以显著提高代码的可重用性和组织性。在这一章中，我们将深入探讨函数的定义、调用、参数与返回值，匿名函数，以及模块和包的使用。

1. 函数

1.1 函数的定义与调用

函数是组织好的、可重复使用的、用于实现单一或相关联功能的代码块。Python 使用 def 关键字来定义函数。

示例：

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def greet(name):
    print(f"Hello, {name}!")

调用函数：

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greet("Alice")

输出：

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Hello, Alice!

1.2 函数参数与返回值

函数可以接收参数并返回值。

示例：

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def add(a, b):
    return a + b
result = add(3, 5)
print(result)

输出：

 复制代码
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可选参数和默认值

你可以为参数指定默认值，从而使其成为可选参数。

示例：

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def greet(name="Stranger"):
    print(f"Hello, {name}!")
greet()
greet("Bob")

输出：

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Hello, Stranger!
Hello, Bob!

1.3 匿名函数（lambda 表达式）

匿名函数使用 lambda 关键字定义，通常用于需要一个简单函数的场合。

示例：

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add = lambda x, y: x + y
print(add(2, 3))

输出：

 复制代码
5

2. 模块与包

模块和包是 Python 中组织代码的基本单位。

2.1 模块的导入与使用

模块是一个包含 Python 定义和语句的文件。通过 import 关键字可以引入模块。

示例：

 复制代码
import math
print(math.sqrt(16))

输出：

 复制代码
4.0

你也可以引入模块中的特定函数或变量：

 复制代码
from math import pi, sqrt
print(pi)
print(sqrt(16))

输出：

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3.141592653589793
4.0

2.2 常用标准库模块

Python 提供了丰富的标准库模块，这里介绍几个常用的。

math 模块

提供了基本的数学函数和常量。

 复制代码
import math
print(math.factorial(5))  # 阶乘
print(math.gcd(48, 180))  # 最大公约数

random 模块

用于生成随机数。

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import random
print(random.randint(1, 10))  # 随机整数
print(random.choice(['apple', 'banana', 'cherry']))  # 随机选择

time 模块

提供了与时间相关的函数。

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import time
print(time.time())  # 当前时间戳
time.sleep(2)  # 休眠2秒
print("Done")

2.3 自定义模块与包

你可以创建自己的模块，将相关的函数和类放在一个文件中，然后在其他文件中引入它们。

创建模块

创建一个名为 mymodule.py 的文件：

 复制代码
# mymodule.py
def hello():
    print("Hello from mymodule")

在另一个文件中使用这个模块：

 复制代码
import mymodule
mymodule.hello()

创建包

包是一个包含多个模块的目录。使用包可以更好地组织代码。

创建一个名为 mypackage 的目录，并在其中创建一个 __init__.py 文件和一些模块：

 复制代码
mypackage/
    __init__.py
    module1.py
    module2.py

__init__.py 文件可以是空的，但它表示 mypackage 是一个包。

在 module1.py 文件中定义一些函数：

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# module1.py
def foo():
    print("foo from module1")

在 module2.py 文件中定义一些函数：

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# module2.py
def bar():
    print("bar from module2")

现在你可以在其他文件中使用这个包：

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from mypackage import module1, module2
module1.foo()
module2.bar()

输出：

 复制代码
foo from module1
bar from module2

通过掌握这些知识，你可以更好地组织和管理你的 Python 项目，提高代码的可读性和可维护性。下一章我们将深入探讨 Python 的文件操作。