Python教材：第5章 模組

引言

模組化程式設計讓我們將大型程式拆分成易於管理和理解的小部分。這種方法不僅提高了程式碼的整潔度，還讓學習和使用程式變得更加有趣。

Python變數

重要性

模組化對於程式設計的好處在於，它讓程式碼變得更加整齊，易於理解，且方便重用。一旦開發出模組，就能在許多不同的程式中使用它，這樣我們就不必重複撰寫相同的程式碼。

解釋

在本章節中，我們將探討Python中模組的基本概念。你會學習如何建立自己的模組、將模組加入到你的程式中，以及如何透過這些模組來執行特定的任務。此外，我們會講解如何建立Python包，以及如何使用來自互聯網的外部模組。

建立模組並導入函數

  • 如何建立一個模組並從中導入函數。

程式範例

# 建立名為math_operations的模組
# math_operations.py
def add(a, b):
    return a + b

def subtract(a, b):
    return a - b

# 主程式
# main.py
import math_operations

result = math_operations.add(5, 3)
print(result)  # 輸出: 8

從模組執行程式碼

  • 如何從一個模組中執行程式碼。

程式範例

# 建立名為utilities的模組
# utilities.py
def print_welcome(name):
    print(f"Welcome, {name}!")

# 主程式
# main.py
import utilities

utilities.print_welcome("Alice")  # 輸出: Welcome, Alice!

使用模組提高性能

  • 利用模組提升程式的效率和性能。

程式範例

# 建立名為cache的模組
# cache.py
def cached_results():
    cache = {}
    def get_from_cache(key):
        return cache.get(key)
    def add_to_cache(key, value):
        cache[key] = value
    return get_from_cache, add_to_cache

get_from_cache, add_to_cache = cached_results()

# 主程式
# main.py
import cache

cache.add_to_cache("key1", "value1")
print(cache.get_from_cache("key1"))  # 輸出: value1

練習題目

  1. 建立一個算術運算模組：建立一個包含基本算術運算（加、減、乘、除）的模組。
# arithmetic.py
def add(a, b):
    return a + b

def subtract(a, b):
    return a - b

def multiply(a, b):
    return a * b

def divide(a, b):
    return a / b if b != 0 else '除以零錯誤'
  1. 使算術模組互動化：改進算術運算模組，讓它能從用戶處接收輸入，並讓用戶選擇要執行的運算。
# arithmetic.py
# [同上]

# main.py
import arithmetic

operation = input("選擇運算（加、減、乘、除）: ")
a = int(input("輸入第一個數字: "))
b = int(input("輸入第二個數字: "))

if operation == "加":
    print(arithmetic.add(a, b))
elif operation == "減":
    print(arithmetic.subtract(a, b))
elif operation == "乘":
    print(arithmetic.multiply(a, b))
elif operation == "除":
    print(arithmetic.divide(a, b))
else:
    print("無效的運算")

互動式範例

導入和執行模組

  • 透過互動式演示展示模組導入和執行的過程。

模組比較

  • 使用視覺化工具比較不同類型的模組及其優缺點。

視覺輔助

模組程式結構圖解

  • 提供模組程式結構的圖解，幫助學生更好地理解模組的組織方式。

使用模組的範例程式截圖

  • 展示使用模組的具體例子，包括程式截圖和執行結果，使學生能夠看到實際應用。

這些內容和練習能夠幫助年輕學生深入理解Python模組化程式設計的概念，並鼓勵他們實際動手嘗試，增進學習興趣。