### 4.2.1 用函數減少重復代碼 首先看一個簡單的用字符畫一棵樹的程序:
【程序 4.1】tree1.py
```
print " * "
print " *** "
print " ***** "
print "*******"
print " * "
print " *** "
print " ***** "
print "*******"
print " # "
print " # "
print " # "
```
執行結果如下:
```
*
***
*****
*******
*
***
*****
*******
#
#
#
```
盡管程序 4.1 實現了我們預定的功能,但從程序的形式、風格角度看,還是有不足之處。 從程序可見,代碼的 1~4 行和 5~8 行是完全相同的①,它們對應于樹冠的上下兩部分。一 個程序中如果多處出現相同代碼,會帶來三個問題:第一,重復輸入相同代碼很煩人;第二, 重復代碼使程序不必要地增加長度;第三,也是最重要的一點,代碼維護很麻煩。前兩條很 容易理解,我們來說明一下第三點。代碼維護是指修改代碼等工作。當要修改的代碼在多處 重復出現時,顯然必須在每一個重復出現處做統一的修改,以保持重復代碼的一致性,這就 增加了代碼維護的難度。
對程序 4.1 來說,重復代碼很少,不算什么大問題。然而,如果重復代碼很長、重復次 數很多,上述三個問題就不是可以忽視的了。事實上,多次鍵入重復代碼至少會增加輸入出 錯的可能性,而維護重復代碼時也很容易忘記在各處統一修改,這些都會導致重復代碼的不 一致。至于重復代碼使程序拖沓冗長,就更不必說了。
如何解決這種重復代碼問題呢?函數正是我們所需的語言構造。 我們已經知道,函數是一個子程序,其基本思想是將一個語句序列看作一個整體,并為
該語句系列命名。此后,在程序中的任何地方,只要引用該函數名,就能執行函數的語句序 列。創建函數的代碼稱為函數定義,以后使用函數的代碼稱為函數調用。
下面我們定義一個函數 treetop(),它的語句序列正是程序 4.1 中的重復代碼。注意, 為了更直觀地介紹函數定義及其調用,我們特意在 Python 交互環境 IDLE 中來展示有關內 容。
```
>>> def treetop():
print " * "
print " *** "
print " ***** "
print "*******"
```
def 語句只是定義了新函數 treetop,并沒有執行函數體中的語句,因此不會產生顯 示輸出。直到調用 treetop 函數時,才執行函數體。我們來看看它的功能是什么。
> ① 如果讀者自己在文本編輯器中鍵入這個程序,一定會使用“復制-粘貼”功能吧。
```
>>> treetop()
*
***
*****
*******
```
可見函數 treetop 正確地打印了樹冠的一部分。 接下來定義畫出整棵樹的函數 tree:
```
>>> def tree():
treetop()
treetop()
print " #"
print " #"
print " #"
```
由于重復代碼被函數調用 treetop 代替,這個版本顯然比原先的版本簡練許多,但程序的 功能完全是一樣的,參見下面的運行結果:
```
>>> tree()
*
***
*****
*******
*
***
*****
*******
#
#
#
```
至此我們用函數解決了重復代碼的問題。要注意的是,我們是在交互環境下展示函數定 義和調用的,因而可以先定義函數 treetop 并單獨運行此函數,然后再定義主函數 tree 并運行之。如果按通常的做法將代碼保存為程序文件,則應將兩個函數合并為一個程序文件 來保存,因為它們不過是一個程序的兩個部分而已。即如程序 4.2 所示。
【程序 4.2】tree2.py
```
def treetop():
print " * "
print " *** "
print " ***** "
print "*******"
def tree():
treetop()
treetop()
print " #"
print " #"
print " #"
tree()
```
順便說明一下,程序 4.2 中定義了兩個函數,其中 tree 是主函數,用于完成程序的總 體功能,而 treetop 是輔助性的函數(子程序),用于完成部分功能。其中最后一行是調 用主函數,這是啟動整個程序的入口。作為慣例,我們通常將一個程序的主函數(程序入口) 命名為 main。今后,我們給出的例子程序即使并未定義輔助性的函數,我們也將所有代碼 置于一個主函數 main 之中,這是慣例,也符合模塊化編程的風格——程序至少由一個主控 模塊構成。
有的讀者也許會問,程序 4.2 中的函數 tree 中,還存在三條重復出現的語句
```
print " #"
```
為何不定義一個函數來避免重復呢?我們不妨再寫一個新版本,讀者看了之后自然明白這個 做法沒什么好處。見下:
```
def treetop():
print " *"
print " ***"
print " *****"
print "*******"
def printhash():
print " #"
def tree():
treetop()
treetop()
printhash()
printhash()
printhash()
tree()
```
從這個版本可以看出,由于重復的代碼只是一條語句,如果為重復代碼定義一個新函數, 不但不能使代碼精簡,反而使代碼變復雜了。更重要的是,利用函數來取代重復代碼不是沒 有代價的,因為函數調用和返回都需要花費系統開銷。這個版本花了代價,卻沒有帶來任何 收益,所以是不合適的。
- 前言
- 第 1 章 計算與計算思維
- 1.1 什么是計算?
- 1.1.1 計算機與計算
- 1.1.2 計算機語言
- 1.1.3 算法
- 1.1.4 實現
- 1.2 什么是計算思維?
- 1.2.1 計算思維的基本原則
- 1.2.2 計算思維的具體例子
- 1.2.3 日常生活中的計算思維
- 1.2.4 計算思維對其他學科的影響
- 1.3 初識 Python
- 1.3.1 Python 簡介
- 1.3.2 第一個程序
- 1.3.3 程序的執行方式
- 1.3.4 Python 語言的基本成分
- 1.4 程序排錯
- 1.5 練習
- 第 2 章 用數據表示現實世界
- 2.1 數據和數據類型
- 2.1.1 數據是對現實的抽象
- 2.1.1 常量與變量
- 2.1.2 數據類型
- 2.1.3 Python 的動態類型*
- 2.2 數值類型
- 2.2.1 整數類型 int
- 2.2.2 長整數類型 long
- 2.2.3 浮點數類型 float
- 2.2.4 數學庫模塊 math
- 2.2.5 復數類型 complex*
- 2.3 字符串類型 str
- 2.3.1 字符串類型的字面值形式
- 2.3.2 字符串類型的操作
- 2.3.3 字符的機內表示
- 2.3.4 字符串類型與其他類型的轉換
- 2.3.5 字符串庫 string
- 2.4 布爾類型 bool
- 2.4.1 關系運算
- 2.4.2 邏輯運算
- 2.4.3 布爾代數運算定律*
- 2.4.4 Python 中真假的表示與計算*
- 2.5 列表和元組類型
- 2.5.1 列表類型 list
- 2.5.2 元組類型 tuple
- 2.6 數據的輸入和輸出
- 2.6.1 數據的輸入
- 2.6.2 數據的輸出
- 2.6.3 格式化輸出
- 2.7 編程案例:查找問題
- 2.8 練習
- 第 3 章 數據處理的流程控制
- 3.1 順序控制結構
- 3.2 分支控制結構
- 3.2.1 單分支結構
- 3.2.2 兩路分支結構
- 3.2.3 多路分支結構
- 3.3 異常處理
- 3.3.1 傳統的錯誤檢測方法
- 3.3.2 傳統錯誤檢測方法的缺點
- 3.3.3 異常處理機制
- 3.4 循環控制結構
- 3.4.1 for 循環
- 3.4.2 while 循環
- 3.4.3 循環的非正常中斷
- 3.4.4 嵌套循環
- 3.5 結構化程序設計
- 3.5.1 程序開發過程
- 3.5.2 結構化程序設計的基本內容
- 3.6 編程案例:如何求 n 個數據的最大值?
- 3.6.1 幾種解題策略
- 3.6.2 經驗總結
- 3.7 Python 布爾表達式用作控制結構*
- 3.8 練習
- 第 4 章 模塊化編程
- 4.1 模塊化編程基本概念
- 4.1.1 模塊化設計概述
- 4.1.2 模塊化編程
- 4.1.3 編程語言對模塊化編程的支持
- 4.2 Python 語言中的函數
- 4.2.1 用函數減少重復代碼 首先看一個簡單的用字符畫一棵樹的程序:
- 4.2.2 用函數改善程序結構
- 4.2.3 用函數增強程序的通用性
- 4.2.4 小結:函數的定義與調用
- 4.2.5 變量的作用域
- 4.2.6 函數的返回值
- 4.3 自頂向下設計
- 4.3.1 頂層設計
- 4.3.2 第二層設計
- 4.3.3 第三層設計
- 4.3.4 第四層設計
- 4.3.5 自底向上實現與單元測試
- 4.3.6 開發過程小結
- 4.4 Python 模塊*
- 4.4.1 模塊的創建和使用
- 4.4.2 Python 程序架構
- 4.4.3 標準庫模塊
- 4.4.4 模塊的有條件執行
- 4.5 練習
- 第 5 章 圖形編程
- 5.1 概述
- 5.1.1 計算可視化
- 5.1.2 圖形是復雜數據
- 5.1.3 用對象表示復雜數據
- 5.2 Tkinter 圖形編程
- 5.2.1 導入模塊及創建根窗口
- 5.2.2 創建畫布
- 5.2.3 在畫布上繪圖
- 5.2.4 圖形的事件處理
- 5.3 編程案例
- 5.3.1 統計圖表
- 5.3.2 計算機動畫
- 5.4 軟件的層次化設計:一個案例
- 5.4.1 層次化體系結構
- 5.4.2 案例:圖形庫 graphics
- 5.4.3 graphics 與面向對象
- 5.5 練習
- 第 6 章 大量數據的表示和處理
- 6.1 概述
- 6.2 有序的數據集合體
- 6.2.1 字符串
- 6.2.2 列表
- 6.2.3 元組
- 6.3 無序的數據集合體
- 6.3.1 集合
- 6.3.2 字典
- 6.4 文件
- 6.4.1 文件的基本概念
- 6.4.2 文件操作
- 6.4.3 編程案例:文本文件分析
- 6.4.4 緩沖
- 6.4.5 二進制文件與隨機存取*
- 6.5 幾種高級數據結構*
- 6.5.1 鏈表
- 6.5.2 堆棧
- 6.5.3 隊列
- 6.6 練習
- 第 7 章 面向對象思想與編程
- 7.1 數據與操作:兩種觀點
- 7.1.1 面向過程觀點
- 7.1.2 面向對象觀點
- 7.1.3 類是類型概念的發展
- 7.2 面向對象編程
- 7.2.1 類的定義
- 7.2.2 對象的創建
- 7.2.3 對象方法的調用
- 7.2.4 編程實例:模擬炮彈飛行
- 7.2.5 類與模塊化
- 7.2.6 對象的集合體
- 7.3 超類與子類*
- 7.3.1 繼承
- 7.3.2 覆寫
- 7.3.3 多態性
- 7.4 面向對象設計*
- 7.5 練習
- 第 8 章 圖形用戶界面
- 8.1 圖形用戶界面概述
- 8.1.1 程序的用戶界面
- 8.1.2 圖形界面的組成
- 8.1.3 事件驅動
- 8.2 GUI 編程
- 8.2.1 UI 編程概述
- 8.2.2 初識 Tkinter
- 8.2.3 常見 GUI 構件的用法
- 8.2.4 布局
- 8.2.5 對話框*
- 8.3 Tkinter 事件驅動編程
- 8.3.1 事件和事件對象
- 8.3.2 事件處理
- 8.4 模型-視圖設計方法
- 8.4.1 將 GUI 應用程序封裝成對象
- 8.4.2 模型與視圖
- 8.4.3 編程案例:匯率換算器
- 8.5 練習
- 第 9 章 模擬與并發
- 9.1 模擬
- 9.1.1 計算機建模
- 9.1.2 隨機問題的建模與模擬
- 9.1.3 編程案例:乒乓球比賽模擬
- 9.2 原型法
- 9.3 并行計算*
- 9.3.1 串行、并發與并行
- 9.3.2 進程與線程
- 9.3.3 多線程編程的應用
- 9.3.4 Python 多線程編程
- 9.3.5 小結
- 9.4 練習
- 第 10 章 算法設計和分析
- 10.1 枚舉法
- 10.2 遞歸
- 10.3 分治法
- 10.4 貪心法
- 10.5 算法分析
- 10.5.1 算法復雜度
- 10.5.2 算法分析實例
- 10.6 不可計算的問題
- 10.7 練習
- 第 11 章 計算+X
- 11.1 計算數學
- 11.2 生物信息學
- 11.3 計算物理學
- 11.4 計算化學
- 11.5 計算經濟學
- 11.6 練習
- 附錄
- 1 Python 異常處理參考
- 2 Tkinter 畫布方法
- 3 Tkinter 編程參考
- 3.1 構件屬性值的設置
- 3.2 構件的標準屬性
- 3.3 各種構件的屬性
- 3.4 對話框
- 3.5 事件
- 參考文獻