python （第四章 函数与模块）

第2周学习计划：函数与模块

目标：掌握函数定义与调用、模块的使用，以及文件读写基础。

学习内容总览

1. 函数：定义、参数、返回值、匿名函数（lambda）。
2. 模块：导入标准库、创建自定义模块。
3. 文件操作：读写文本文件。
4. 实践：优化之前的计算器程序，用函数封装功能。

---

第一部分：函数

1. 函数基础

• 定义：用 def 关键字创建函数，封装可重用代码。
• 语法：

def 函数名(参数):
    # 代码块
    return 返回值

• 示例：

def add(a, b):
    return a + b

result = add(3, 5)
print(result)  # 输出：8

2. 参数与返回值

• 默认参数：给参数设置默认值。
• 多返回值：用逗号分隔多个返回值。
• 示例：

def greet(name, message="你好"):
    return f"{message}，{name}！", len(name)

greeting, name_len = greet("小明")
print(greeting)  # 输出：你好，小明！
print(name_len)  # 输出：2

3. 匿名函数（lambda）

• 定义：简洁的单行函数，用 lambda 创建。
• 示例：

double = lambda x: x * 2
print(double(5))  # 输出：10

---

第二部分：模块

• 定义：模块是一个包含函数、变量等的 Python 文件，可以被其他文件导入。
• 导入方式：
  • import 模块名
  • from 模块名 import 函数名
• 示例：

import math
print(math.sqrt(16))  # 输出：4.0

from random import randint
print(randint(1, 10))  # 输出：1-10 之间的随机数

• 自定义模块：
  • 创建文件 my_module.py，写一个函数：

# my_module.py
def say_hello():
    print("Hello from my module!")

• 在另一个文件导入：

import my_module
my_module.say_hello()  # 输出：Hello from my module!

---

第三部分：文件操作

• 基本操作：
  • 读取：open(文件名, 'r')
  • 写入：open(文件名, 'w')
  • 追加：open(文件名, 'a')
• 示例：

# 写入文件
with open("test.txt", "w") as file:
    file.write("Hello, Python!\n")

# 读取文件
with open("test.txt", "r") as file:
    content = file.read()
    print(content)  # 输出：Hello, Python!

---

实践任务：优化计算器程序

目标：
用函数重构之前的计算器程序，添加文件记录功能，每次计算结果保存到文件中。

代码实现

以下是优化后的版本：

def calculate(num1, operator, num2):
    """执行计算并返回结果"""
    if operator == '+':
        return num1 + num2
    elif operator == '-':
        return num1 - num2
    elif operator == '*':
        return num1 * num2
    elif operator == '/':
        if num2 == 0:
            raise ZeroDivisionError("除数不能为零！")
        return num1 / num2
    else:
        raise ValueError("无效的运算符！")

def save_result(num1, operator, num2, result):
    """将计算结果保存到文件"""
    with open("calc_history.txt", "a") as file:
        file.write(f"{num1} {operator} {num2} = {result}\n")

def main():
    valid_operators = ['+', '-', '*', '/']
    while True:
        try:
            num1 = float(input("请输入第一个数字："))
            operator = input("请输入运算符（+、-、*、/）：")
            if operator not in valid_operators:
                print("错误：运算符必须是 +、-、*、/ 之一！")
                continue
            num2 = float(input("请输入第二个数字："))

            result = calculate(num1, operator, num2)
            print(f"{num1} {operator} {num2} = {result}")
            save_result(num1, operator, num2, result)

        except ValueError as e:
            if str(e) == "无效的运算符！":
                print(e)
            else:
                print("错误：请输入有效的数字！")
        except ZeroDivisionError as e:
            print(f"错误：{e}")

        choice = input("是否继续计算？(y/n)：")
        if choice.lower() != 'y':
            print("谢谢使用！")
            break

if __name__ == "__main__":
    main()

---

代码讲解

1. 函数封装：

   • calculate()：处理计算逻辑，返回结果。
   • save_result()：将结果追加到文件。
   • main()：主程序循环，调用其他函数。

2. 异常处理：

   • 在 calculate() 中抛出异常，由 main() 捕获。
   • 区分 ValueError（数字输入错误或运算符错误）。

3. 文件操作：

   • 用 with open("calc_history.txt", "a") 追加写入，每次计算记录一行。

---

动手实践

1. 新建文件 calculator_v2.py，复制代码。
2. 运行程序，试试：
   • 输入 5 + 3，结果显示并记录。
   • 输入 6 / 0，提示除零错误。
   • 检查 calc_history.txt，看看记录。
3. 输入 n 退出。

---

小挑战

1. 读取历史：加个功能，显示 calc_history.txt 中的记录。
2. 默认参数：给 calculate() 加默认参数。
3. 模块化：把 calculate 和 save_result 放入自定义模块。