从〇到一 轻松学编程

你己经接触过很多的函数，现在让我们尝试定义自己的函数——这需要使用def关键字。函数定义好后即可调用，以下是在交互模式中定义并调用了一个非常简单的函数：

In [1]: def welcome():
   ...:     """输出欢迎信息"""
   ...:     print("欢迎光临！")
   ...:     

In [2]: welcome()
欢迎光临！

In [3]: type(welcome)
Out[3]: function

In [4]: help(welcome)
Help on function welcome in module __main__:

welcome()
    输出欢迎信息


In [5]: 

你可以发现函数并不神秘，只是把一段程序定义为一个对象以便重复使用而已——另外请注意用三个引号引起来的字符串，这样的字符串允许分行，当放在函数体最前面时则会成为这个函数的“文档字符串”（Docstring），help函数所显示的帮助信息就来自相应对象的文档字符串。至于函数返回值的功能则是使用return关键字实现的，如果函数没有return语句，则默认没有返回值。

接下来让我们再用海龟绘图来练习复杂一些的函数：新建文件turtledraw.pyw，定义一个五角星函数star5p，并在之后的代码中调用这个函数：

"""自定义的海龟绘图函数集
"""
import turtle as tt


def star5p():
    """画一颗五角星
    """
    t = tt.Turtle()  # 生成一个单独的海龟对象
    t.hideturtle()
    t.speed(0)
    t.color("purple")
    t.penup()
    t.begin_fill()  # 启用填充区域
    cnt = 0
    while cnt < 5:
        t.forward(20)
        t.left(72)
        t.forward(20)
        t.right(144)
        cnt += 1
    t.end_fill()


tt.TurtleScreen._RUNNING = True  # 画一个五边形
tt.color("pink")
tt.penup()
tt.begin_fill()
tt.setpos(-25, -75)
tt.pendown()
cnt = 0
while cnt < 5:
    tt.forward(100)
    tt.left(72)
    cnt += 1
tt.end_fill()
star5p()  # 调用函数画一颗五角星
tt.done()

函数在所属模块空间内分隔出一个子空间——例如star5p函数生成了一个单独的海龟对象变量t。这个变量t只在star5p函数中存在，离开这个函数就不能再使用了，而star5p函数内则可以使用在外面定义的海龟对象变量tt——变量存在并发挥作用的范围称为变量的“作用域”（Scope）。

上面程序中定义的star5p函数很不灵活，不管调用多少次都只从原点开始画一颗同样的五角星，让我们来加以改进——定义函数时加上参数变量列表：x和y变量指定五角星的坐标位置；size变量指定五角星的边长，angle变量指定五角星的倾角，在函数调用时作为参数传入的值将赋给这些变量，参数变量作用域限于函数内部：

"""自定义的海龟绘图函数集
"""
import turtle as tt

def star5p(x, y, size=20, angle=0):
    """在指定位置画一颗五角星
    """
    t = tt.Turtle()  # 生成一个单独的海龟对象
    t.hideturtle()
    t.speed(0)
    t.color("white")
    t.penup()
    t.setpos(x, y)
    t.right(angle)
    t.begin_fill()  # 启用填充区域
    cnt = 0
    while cnt < 5:
        t.forward(size)
        t.left(72)
        t.forward(size)
        t.right(144)
        cnt += 1
    t.end_fill()


def test():
    """测试绘图函数：随机画十颗五角星
    """
    from random import randint
    tt.TurtleScreen._RUNNING = True
    tt.setup(width=720, height=480, startx=None, starty=None)
    tt.hideturtle()
    tt.speed(0)
    tt.bgcolor("purple")
    tt.penup()
    cnt = 0
    while cnt < 10:
        x = randint(-300, 300)
        y = randint(-200, 200)
        s = randint(10, 30)
        a = randint(0, 72)
        star5p(x, y, s, a)  # 带参数调用五角星函数
        cnt += 1
    tt.done()


if __name__ == "__main__":  # 运行模块时调用测试绘图函数
    test()

现在的star5p函数有4个参数，前两个参数在调用时是必须传入的，后两个参数在定义时赋了默认值，在调用时如果不传入就会使用默认值——如果只传入三个参数，则第三个参数必须使用“变量名=值”的形式例如“angle=10”以避免歧义。上面的程序还定义了一个test函数，实现随机绘制十颗五角星：

程序文件turtledraw.pyw实际上就是一个自定义模块，可以使用import语句引入。模块在主名称空间中运行时__name__变量的取值是默认的"__main__"，被引入时__name__变量的取值则是模块名"turtledraw"，模块就可以据此判断自己是被运行还是被引入，从而决定是否执行test函数——推荐大家今后也都使用这样的模式，整个程序由独立的函数构成，并在最后调用一个作为入口的“主函数”。

In [1]: import turtledraw as td

In [2]: help(td)
Help on module turtledraw:

NAME
    turtledraw - 自定义的海龟绘图函数集

FUNCTIONS
    star5p(x, y, size=20, angle=0)
        在指定位置画一颗五角星
    
    test()
        测试绘图函数

FILE
    d:\test\pystudy\turtledraw.pyw



In [3]: td.__name__
Out[3]: 'turtledraw'

In [4]: 

编程小提示：程序项目

任何IDE都有“工程”或“项目”（Project）的概念，实际上就是建立专门的文件夹来组织相关的程序文件。例如Spyder中创建项目是在主菜单中选择Projects > New Project...，你可以创建一个名为pyStudy的项目，把你编写的所有程序文件都放进去。以后Spyder启动时会自动打开最近的项目并将“工作目录”设为项目所在的文件夹，而不再使用默认的用户文件夹。