### 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。