30天学Python|第 9 天:作用域、模块域导入

函数让我们把代码分成多个小任务，模块则让我们把一个较大的程序分成多个文件。

在拆分之前，需要先弄清楚：变量在哪里可以使用？

在函数内部创建的变量通常是局部变量，只能在函数内部使用：

def calculate_total():
    price = 100
    quantity = 3
    total = price * quantity
    print(total)

calculate_total()

如果在函数外访问 total：

print(total)

程序会出现 NameError，因为函数外部看不到这个局部变量。

二、全局变量

在函数外创建的变量叫全局变量：

tax_rate = 0.06

def calculate_tax(price):
    return price * tax_rate

函数可以读取全局变量，但不建议在函数中随意修改它。更清晰的方式是通过参数传入：

def calculate_tax(price, tax_rate):
    return price * tax_rate

这样函数需要什么数据一目了然，也更方便测试。

三、同名变量不会互相替代

name = "Linda"

def show_name():
    name = "Python"
    print(f"函数内部：{name}")

show_name()
print(f"函数外部：{name}")

输出：

函数内部：Python
函数外部：Linda

函数内部的 name 与外部的 name 位于不同作用域。

四、导入标准库

Python 自带许多可以直接使用的模块，称为标准库。

导入整个模块：

import math

print(math.sqrt(16))
print(math.pi)

只导入需要的内容：

from math import sqrt

print(sqrt(16))

使用别名：

import random as rd

print(rd.randint(1, 10))

初学阶段更推荐 import 模块名，因为能清楚看出函数来自哪个模块。

五、random 模块

生成随机整数：

import random

number = random.randint(1, 100)
print(number)

从列表中随机选择一个元素：

names = ["Linda", "小明", "小红"]
winner = random.choice(names)
print(winner)

打乱列表：

random.shuffle(names)
print(names)

六、创建自己的模块

新建 calculator.py：

def add(a, b):
    return a + b


def subtract(a, b):
    return a - b

在同一文件夹中新建 main.py：

import calculator

print(calculator.add(10, 5))
print(calculator.subtract(10, 5))

一个文件就是一个模块。把计算逻辑与主程序分开，项目会更容易维护。

七、主程序入口

你可能会看到这种写法：

if __name__ == "__main__":
    print("程序从这里开始运行")

当文件被直接运行时，这段代码会执行；当文件被其他模块导入时，它不会自动执行。

现阶段不必死记，只需要知道它常用于区分“直接运行”和“被导入”。

基础练习

1. 1. 观察局部变量在函数外使用时的报错。
2. 2. 使用 math.sqrt() 计算平方根。
3. 3. 使用 random.randint() 模拟掷骰子。
4. 4. 使用 random.choice() 从名单中随机选人。
5. 5. 把两个计算函数放进独立模块，再从主程序导入。

今日项目：模块化随机抽奖器

创建 lottery.py：

import random


def choose_winners(names, winner_count=1):
    if winner_count > len(names):
        return []

    return random.sample(names, winner_count)

创建 main.py：

import lottery

names = ["Linda", "小明", "小红", "小刚", "小美"]
winner_count = int(input("请输入获奖人数："))

winners = lottery.choose_winners(names, winner_count)

if len(winners) == 0:
    print("获奖人数不能超过参与人数")
else:
    print("获奖名单：")

    for winner in winners:
        print(winner)

查漏测试

1. 1. 局部变量为什么不能直接在函数外使用？
2. 2. 为什么更推荐把数据通过参数传入函数？
3. 3. import math 与 from math import sqrt 有什么区别？
4. 4. 自定义模块本质上是什么？
5. 5. if __name__ == "__main__" 有什么作用？

模块化的目标不是把文件拆得越多越好，而是让每个文件承担清楚的职责。