《Think Python 2e》学习精粹（六）：有返回值的函数

《Think Python 2e》学习精粹（六）：有返回值的函数

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• 空函数（void） ：产生某种效果，像打印一个值或是移动乌龟，但是并不产生一个值；
• 有返回值的函数 ：调用这样的函数会生成一个值， 通常将其赋值给某个变量或是作为表达式的一部分；

1、返回值

• 返回值：调用一个函数会生成一个值，这个值称为函数的返回值；

• 调用一个有返回值的函数会生成一个值；
• 通常将函数返回值赋值给某个变量或是作为表达式的一部分；
• 空函数，泛泛地来看，它们没有返回值，更准确地说，它们的返回值是 None ；
• 有返回值的函数中，以包含一个表达式的 return 语句结束：“马上从该函数返回，并使用接下来的表达式作为返回值”；
• return 语句中表达式可以是任意复杂的；
• 条件语句的每一个分支内各有一个返回语句会很有用，一旦一条返回语句执行，函数则终止，不再执行后续的语句；
• 出现在某条return语句之后的代码，或者在执行流程永远不会到达之处的代码，被称为死代码（dead code）；
• 在一个有返回值的函数中， 最好保证程序执行的每一个流程最终都会碰到一个 return 语句；
• 函数按照流程执行完毕，未碰到一个 return 语句，返回值将是 None；

def absolute_value(x):
    if x < 0:
        return -x
    if x > 0:
        return x

>>> absolute_value(0)
None

def compare(x, y):
	if x > y:
		return 1
	elif x < y:
		return -1
	elif x == y:
		return 0
		
print(compare(10,10))

PS C:\Users\Administrator> python D:\WorkSpace\thinkpython2e\new23.py
0

2、增量式开发

• 增量式开发（ incremental development ) ：通过每次只增加和测试少量代码，来避免长时间的调试，这种开发方式即为增量式开发（ incremental development )；

• 从一个能运行的程序开始，并且每次只增加少量改动，无论你何时遇到错误，都能够清楚定位错误的源头；
• 用临时变量存储中间值，这样你就能显示并检查它们；
• 一旦程序正确运行，你要删除一些脚手架代码，或者将多条语句组成复合表达式，但是前提是不会影响程序的可读性；

def hypotenuse1(a,b):
	return 0
	
def hypotenuse2(a, b):
	squared = a**2 + b**2
	print("squared = ",squared)
	return 0
	
def hypotenuse3(a, b):
	squared = a**2 + b**2
	c = math.sqrt(squared)
	print("c = ",c)
	return 0 
	
def hypotenuse(a, b):
	squared = a**2 + b**2
	c = math.sqrt(squared)
	return c
	
print(hypotenuse1(3,4))

print(hypotenuse2(3,4))

import math
print(hypotenuse3(3,4))

print(hypotenuse(3,4))

PS C:\Users\Administrator> python D:\WorkSpace\thinkpython2e\new24.py
0
squared =  25
0
c =  5.0
0
5.0

• 脚手架代码（scaffolding) ：上述练习中，print("squared = ",squared)这样的代码对程序的构建很有用，但不是最终产品的一部分，这样的代码即为脚手架代码（scaffolding) ；

3、组合

• 可以从一个函数内部调用另一个函数；

def area(radius):
    return math.pi * radius**2

def distance(x1, y1, x2, y2):
    dx = x2 - x1
    dy = y2 - y1
    dsquared = dx**2 + dy**2
    result = math.sqrt(dsquared)
    return result

def circle_area(xc, yc, xp, yp):
    return area(distance(xc, yc, xp, yp))

4、布尔函数

• 函数可以返回布尔值（booleans）；
• 布尔函数返回值：True 或者 False（如果无返回值，则为 None ）；

def is_between(x, y, z) :
	if x <= y and y <= z:
		return True
	else:
		return False
		
print(is_between(5, 6, 4))

PS C:\Users\Administrator> python D:\WorkSpace\thinkpython2e\new25.py
False

5、再谈递归

• 一个递归定义的函数的例子（阶乘函数 factorial）：

def factorial(n):
    if n == 0:
        return 1
    else:
    	recurse = factorial(n-1)
        result = n * recurse
        return result

• 递归定义类似循环定义，因为定义中包含一个对已经被定义的事物的引用；
• 上面递归定义的函数（阶乘函数）引入实参3时的堆栈图：

6、信仰之跃

• “信仰之跃”：阅读代码，当遇到一个函数调用时，不再去跟踪程序执行流程，而是假设这个函数正确运行并返回了正确的结果；

• 当遇到递归调用时， 不用顺着执行流程，应该假设每次递归调用能够正确工作（返回正确的结果）；
• 当然，在没写完函数的时就假设函数正确工作有一点儿奇怪， 但这也是为什么这被称作信仰之跃了；

7、再举一例

• 另一个递归定义的函数（斐波那契数列 fibonacci ）：

def fibonacci (n):
    if n == 0:
        return 0
    elif  n == 1:
        return 1
    else:
        return fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2)

• 如果试图跟踪执行流程，即使是相当小的 n ，也足够头疼的，但遵循信仰之跃这种方法，如果假设这两个递归调用都能正确运行，很明显将他们两个相加就是正确结果；

8、检查类型

• 重构后的阶乘函数，演示了一个有时被称作监护人（guardian） 的模式：

def factorial (n):
    if not isinstance(n, int):
        print('Factorial is only defined for integers.')
        return None
    elif n < 0:
        print('Factorial is not defined for negative integers.')
        return None
    elif n == 0:
        return 1
    else:
        return n * factorial(n-1)

• 前两个条件扮演监护人的角色，避免接下来的代码使用引发错误的值；
• 监护人使得验证代码的正确性成为可能；

9、调试

• 将一个大程序分解为较小的函数为调试生成了自然的检查点， 如果一个函数不如预期的运行，有三个可能性需要考虑：
  • 该函数获得的实参有些问题，违反先决条件；
  • 该函数有些问题，违反后置条件；
  • 返回值或者它的使用方法有问题；
• 为了排除第一种可能，你以在函数的开始增加一条 print 语句来打印形参的值（也可以是它们的类型）， 或者你可以写代码来显示地检查先决条件；
• 如果形参看起来没问题，就在每个 return 语句之前增加一条 print 语句，来打印返回值；
  • 如果可能，手工检查结果；
  • 考虑用一些容易检查的值来调用该函数；
• 如果该函数看起来正常工作，则检查函数调用，确保返回值被正确的使用（或者的确被使用了！）；
• 在一个函数的开始和结尾处增加打印语句，可以使执行流程更明显；

def factorial(n):
    space = ' ' * (4 * n)
    print(space, 'factorial', n)
    if n == 0:
        print(space, 'returning 1')
        return 1
    else:
        recurse = factorial(n-1)
        result = n * recurse
        print(space, 'returning', result)
        return result
        
factorial(4)

PS C:\Users\Administrator> python D:\WorkSpace\thinkpython2e\new26.py
                 factorial 4
             factorial 3
         factorial 2
     factorial 1
 factorial 0
 returning 1
     returning 1
         returning 2
             returning 6
                 returning 24