### 4.2.6 函數的返回值
函數作為一種模塊構件,它與其他模塊如何協作、交換信息?我們已經知道,通過函數 調用時的參數傳遞,可以實現從函數外部向函數內部輸入數據。本節討論函數向外部輸出信 息的問題。
在數學中,函數是從定義域到值域的映射,亦即從自變量計算出函數值。編程語言中的 函數原本就是數學函數的模仿物,自然也可以計算出一個結果輸出給函數調用者,我們稱函 數輸出的計算結果為函數的返回值(returned value)。
在前面幾章中,我們已多次使用過具有返回值的內建函數和庫函數。例如,內建函數 len() 能夠接收一個字符串,然后返回該字符串的長度;數學庫中的函數 math.sqrt()接收一個 數值,并返回該數值的平方根。我們還看到,帶有返回值的函數基本上可以當作一個值來看 待,可以和其他數據一起進行運算,構成表達式。例如:
```
(-b + math.sqrt(b*b – 4*a*c)) / 2*a
range(len("hello"))
x = input("Enter a number:")
```
如何自定義帶有返回值的函數呢?Python 語言提供了一條 return 語句用于從函數返 回值,用法如下:
```
def f():
...
return <表達式 1>, ..., <表達式 n>
...
```
其語義是:當 Python 在執行函數 f()時,一旦遇到 return 語句,就終止執行函數,并將 控制返回到函數調用點,同時將各表達式的計算結果返回給調用者。
與 Python 內建函數、庫函數一樣,帶返回值的用戶自定義函數可以像一個普通的數據 值一樣使用,例如用在表達式中參加運算(當然要求數據類型合法)或者作為賦值語句的右 端為變量賦值。
例如,下面的函數實現了數學函數 f(x) = x2 的功能:
```
>>> def sq(x):
return x * x
>>> sq(2)
4
>>> print sq(3) + 1
10
>>> a = 4
>>> b = sq(a)
>>> print b
16
```
再看一個例子,下面的 dist()函數能夠計算平面上兩點間的距離。我們將平面上的點 表示為由橫坐標和縱坐標組成的元組(x,y)。根據數學中的距離公式,并利用上面的 sq() 函數,可以寫出如下代碼:
```
>>> import math
>>> def dist(u,v):
d = math.sqrt(sq(v[0]-u[0])+sq(v[1]-u[1])) return d
>>> dist((0,0),(4,0))
4.0
>>> dist((0,0),(0,5))
5.0
>>> dist((0,0),(1,1))
1.4142135623730951
>>> dist((1,2),(3,4))
2.8284271247461903
```
如果函數返回值有多個,那么調用者需要使用多個變量來接收函數的返回值。例如下面 的函數 headtail()對一個列表取出頭尾元素:
```
>>> def headtail(list):
return list[0], list[len(list)-1]
>>> headtail([1,2,3,4,5])
(1, 5)
```
調用 headtail 這種返回多個值的函數時,調用者可以利用多變量同時賦值語句來接
收多個返回值,也可以只用一個變量來接收返回值,因為函數返回的“多個值”實際上構成
一個元組。
```
>>> h,t = headtail([1,2,3,4,5])
>>> print h,t
1 5
>>> v = headtail([1,2,3,4,5])
>>> v
(1, 5)
```
函數中的 return 語句通常都出現在函數的末尾,因為函數一般都是執行完所有步驟 之后才能得出計算結果并返回。然而,有時我們希望在函數到達末尾之前就終止執行并返回, 例如當函數檢測到不正確的數據時就沒有必要繼續執行,因為計算下去只能帶來錯誤結果。 下面這個例子檢查用戶輸入(要求是正數),如果不滿足要求則退出函數,否則對用戶數據 進行處理。代碼如下:
```
>>> def f(x):
if x <= 0:
print "Positive numbers only, please."
return
y = x ** 3
return y
>>> f(0)
Positive numbers only, please.
>>> f(2)
8
```
最后要說明一點,在 Python 中,任何函數無論是否包含 return 語句,總是要返回一個值的。如果包含 return 語句,自然就返回程序員指定的值;如果不含 return 語句, 則函數總是返回一個稱為 None 的特殊對象。如果編程時忘記在函數中用 return 語句返回 值,而調用處又企圖使用返回值,則可能出錯。例如,假設上面定義的 dist()函數忘了最 后的 return 語句,我們看會帶來什么后果:
```
>>> import math
>>> def dist(u,v):
d = math.sqrt(sq(v[0]-u[0])+sq(v[1]-u[1]))
>>> print dist((0,0),(2,2))
None
>>> print 2 + dist((0,0),(2,2))
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#42>", line 1, in <module> print 2 + dist((0,0),(2,2))
TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'int' and 'NoneType'
```
可見調用 dist()后得到的結果是 None;如果將這個 None 用于表達式中(例中是與 2 相 加)則可能出錯,因為對 None 對象并沒有定義加法運算。對初學 Python 編程的人來說, 這是容易犯錯的地方,所以一定要注意返回值。
- 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