Функции и модули — важнейшие элементы программирования на Python, которые позволяют вам организовать код, повторно использовать его и легко расширять программу, добавляя новые возможности. Сегодня мы разберём, как создавать и вызывать функции, передавать им аргументы, а также как работать с модулями, используя встроенные библиотеки Python.

Определение и вызов функций

Функция — это именованный блок кода, который выполняет определённую задачу. Определяя функции, вы можете структурировать свой код, сделать его более читаемым и повторно использовать одни и те же блоки кода несколько раз.

Как определить функцию

Для того чтобы определить функцию в Python, используется ключевое слово def, за которым следует имя функции и круглые скобки, в которые можно передать аргументы. После этого идёт двоеточие и блок кода с отступом, который будет выполняться при вызове функции.

def inspire(name):
    quotes = [
        "Ты можешь всё, что угодно!",
        "Смелость — это первый шаг к успеху.",
        "Не бойся делать ошибки; учись на них."
    ]
    import random
    print(f"Привет, {name}! Вот твоя порция вдохновения: '{random.choice(quotes)}'")

Эта функция называется inspire и, когда вы её вызовете, она выберет случайную цитату и выведет на экран приветствие с указанным именем.

Как вызвать функцию

Чтобы вызвать функцию, достаточно написать её имя и добавить круглые скобки:

inspire("Алексей")

Когда программа дойдёт до этой строки, она выполнит код, находящийся внутри функции inspire, то есть выведет вдохновляющую цитату.

Передача аргументов в функцию

Функции могут принимать один или несколько аргументов — это данные, которые мы можем передать функции для работы.

def countdown(start):
    """Функция, которая считает от заданного числа до нуля."""
    for i in range(start, -1, -1):
        print(i)
    print("Пуск!")

Теперь наша функция принимает один аргумент start, и она будет считать от него до нуля, что может быть полезно в играх или при запуске таймеров.

Возврат значений

Функции могут не только выполнять действия, но и возвращать результат с помощью оператора return. Это полезно, когда функция должна обработать данные и передать результат для дальнейшей работы.

def fibonacci(n):
    """Генерирует последовательность Фибоначчи до n."""
    a, b = 0, 1
    sequence = []
    while a < n:
        sequence.append(a)
        a, b = b, a + b
    return sequence

result = fibonacci(100)
print(f"Последовательность Фибоначчи до 100: {result}")  # Выведет: [0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89]

Модули и библиотеки: импорт стандартных модулей

Python включает огромное количество встроенных модулей и библиотек, которые можно использовать для решения различных задач — от работы с файлами до сложных математических расчётов.

Как импортировать модуль

Для того чтобы использовать модуль, его нужно импортировать с помощью ключевого слова import.

import random

def roll_dice(sides=6):
    return random.randint(1, sides)

print(f"Вы бросили кость: {roll_dice()}")  # Выведет: Вы бросили кость: 4 (или любое другое число от 1 до 6)

Работа с модулем datetime

Одним из часто используемых модулей является datetime, который позволяет работать с датами и временем. Этот модуль предоставляет классы для управления датами, времени, интервалами и форматирования данных.

import datetime

def days_until_new_year():
    today = datetime.date.today()
    new_year = datetime.date(today.year + 1, 1, 1)
    return (new_year - today).days

print(f"До Нового года осталось: {days_until_new_year()} дней")

Пример программы: работа с датами с использованием модуля datetime

Давайте теперь создадим небольшую программу, которая будет определять разницу между двумя датами.

import datetime

def birthday_message(birthday):
    """Функция для вычисления дней до дня рождения и возврата поздравления"""
    today = datetime.date.today()
    days_left = (birthday - today).days
    if days_left < 0:
        return "Ваш день рождения уже прошёл!"
    elif days_left == 0:
        return "С днём рождения! Поздравляем!"
    else:
        return f"До вашего дня рождения осталось {days_left} дней."

my_birthday = datetime.date(2025, 5, 15)
print(birthday_message(my_birthday))

Замыкания

Замыкание — это функция, которая захватывает и сохраняет состояние (переменные) из своей области видимости, даже после завершения этой области. Это полезно для создания функций, которые могут помнить свое состояние между вызовами.

Пример замыкания:

def make_counter():
    count = 0

    def counter():
        nonlocal count  # Объявляем, что будем использовать переменную из внешней области видимости
        count += 1
        return count

    return counter  # Возвращаем внутреннюю функцию

# Создаем экземпляр счетчика
counter1 = make_counter()
print(counter1())  # Выведет: 1
print(counter1())  # Выведет: 2

# Создаем еще один экземпляр счетчика
counter2 = make_counter()
print(counter2())  # Выведет: 1 (независимый счетчик)

Анонимные функции (лямбда)

Лямбда-функции — это небольшие анонимные функции, которые можно создавать с помощью ключевого слова lambda. Они могут содержать только одно выражение и полезны, когда вам нужно передать простую функцию в качестве аргумента в другую функцию.

Пример использования лямбда-функции:

# Пример использования лямбда-функции для сортировки списка по длине имени
names = ["Алексей", "Маша", "Иван", "Оля"]
sorted_names = sorted(names, key=lambda name: len(name))  # Сортируем по длине имени
print(sorted_names)  # Выведет: ['Оля', 'Иван', 'Маша', 'Алексей']

Функции с произвольным числом аргументов

Иногда вам может понадобиться создать функцию, которая принимает произвольное количество аргументов. Для этого в Python используются аргументы со звездочкой *args для позиционных аргументов и **kwargs для именованных аргументов.

Пример функции с произвольным числом аргументов:

def summarize(*args, **kwargs):
    total = sum(args)  # Суммируем все позиционные аргументы
    print(f"Сумма: {total}")
    for key, value in kwargs.items():  # Обрабатываем именованные аргументы
        print(f"{key}: {value}")

# Пример вызова функции
summarize(1, 2, 3, a='Первый', b='Второй')
# Выведет:
# Сумма: 6
# a: Первый
# b: Второй

Декораторы

Декораторы — это функции, которые позволяют модифицировать поведение других функций. Они принимают функцию в качестве аргумента и возвращают новую функцию с добавленным функционалом.

Пример декоратора:

def my_decorator(func):
    def wrapper():
        print("Что-то происходит перед вызовом функции.")
        func()  # Вызываем оригинальную функцию
        print("Что-то происходит после вызова функции.")
    return wrapper  # Возвращаем обёртку

@my_decorator  # Применяем декоратор к функции say_hello
def say_hello():
    print("Привет!")

# Вызываем декорированную функцию
say_hello()
# Выведет:
# Что-то происходит перед вызовом функции.
# Привет!
# Что-то происходит после вызовом функции.

Заключение

В этой статье мы разобрали, как работать с функциями и модулями в Python. Функции позволяют вам разбивать ваш код на независимые блоки, что упрощает чтение и сопровождение программы. Модули, такие как datetime, дают вам мощные инструменты для решения повседневных задач.

В следующей статье мы рассмотрим работу со списками и кортежами — двумя важнейшими структурами данных в Python.