### 4.2.1 用函数减少重复代码 首先看一个简单的用字符画一棵树的程序： 【程序 4.1】tree1.py ``` print " * " print " *** " print " ***** " print "*******" print " * " print " *** " print " ***** " print "*******" print " # " print " # " print " # " ``` 执行结果如下： ``` * *** ***** ******* * *** ***** ******* # # # ``` 尽管程序 4.1 实现了我们预定的功能，但从程序的形式、风格角度看，还是有不足之处。 从程序可见，代码的 1～4 行和 5～8 行是完全相同的①，它们对应于树冠的上下两部分。一 个程序中如果多处出现相同代码，会带来三个问题：第一，重复输入相同代码很烦人；第二， 重复代码使程序不必要地增加长度；第三，也是最重要的一点，代码维护很麻烦。前两条很 容易理解，我们来说明一下第三点。代码维护是指修改代码等工作。当要修改的代码在多处 重复出现时，显然必须在每一个重复出现处做统一的修改，以保持重复代码的一致性，这就 增加了代码维护的难度。 对程序 4.1 来说，重复代码很少，不算什么大问题。然而，如果重复代码很长、重复次 数很多，上述三个问题就不是可以忽视的了。事实上，多次键入重复代码至少会增加输入出 错的可能性，而维护重复代码时也很容易忘记在各处统一修改，这些都会导致重复代码的不 一致。至于重复代码使程序拖沓冗长，就更不必说了。 如何解决这种重复代码问题呢？函数正是我们所需的语言构造。 我们已经知道，函数是一个子程序，其基本思想是将一个语句序列看作一个整体，并为 该语句系列命名。此后，在程序中的任何地方，只要引用该函数名，就能执行函数的语句序 列。创建函数的代码称为函数定义，以后使用函数的代码称为函数调用。 下面我们定义一个函数 treetop()，它的语句序列正是程序 4.1 中的重复代码。注意， 为了更直观地介绍函数定义及其调用，我们特意在 Python 交互环境 IDLE 中来展示有关内 容。 ``` >>> def treetop(): print " * " print " *** " print " ***** " print "*******" ``` def 语句只是定义了新函数 treetop，并没有执行函数体中的语句，因此不会产生显 示输出。直到调用 treetop 函数时，才执行函数体。我们来看看它的功能是什么。 > ① 如果读者自己在文本编辑器中键入这个程序，一定会使用“复制－粘贴”功能吧。 ``` >>> treetop() * *** ***** ******* ``` 可见函数 treetop 正确地打印了树冠的一部分。 接下来定义画出整棵树的函数 tree： ``` >>> def tree(): treetop() treetop() print " #" print " #" print " #" ``` 由于重复代码被函数调用 treetop 代替，这个版本显然比原先的版本简练许多，但程序的 功能完全是一样的，参见下面的运行结果： ``` >>> tree() * *** ***** ******* * *** ***** ******* # # # ``` 至此我们用函数解决了重复代码的问题。要注意的是，我们是在交互环境下展示函数定 义和调用的，因而可以先定义函数 treetop 并单独运行此函数，然后再定义主函数 tree 并运行之。如果按通常的做法将代码保存为程序文件，则应将两个函数合并为一个程序文件 来保存，因为它们不过是一个程序的两个部分而已。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() ``` 顺便说明一下，程序 4.2 中定义了两个函数，其中 tree 是主函数，用于完成程序的总 体功能，而 treetop 是辅助性的函数（子程序），用于完成部分功能。其中最后一行是调 用主函数，这是启动整个程序的入口。作为惯例，我们通常将一个程序的主函数（程序入口） 命名为 main。今后，我们给出的例子程序即使并未定义辅助性的函数，我们也将所有代码 置于一个主函数 main 之中，这是惯例，也符合模块化编程的风格——程序至少由一个主控 模块构成。 有的读者也许会问，程序 4.2 中的函数 tree 中，还存在三条重复出现的语句 ``` print " #" ``` 为何不定义一个函数来避免重复呢？我们不妨再写一个新版本，读者看了之后自然明白这个 做法没什么好处。见下： ``` def treetop(): print " *" print " ***" print " *****" print "*******" def printhash(): print " #" def tree(): treetop() treetop() printhash() printhash() printhash() tree() ``` 从这个版本可以看出，由于重复的代码只是一条语句，如果为重复代码定义一个新函数， 不但不能使代码精简，反而使代码变复杂了。更重要的是，利用函数来取代重复代码不是没 有代价的，因为函数调用和返回都需要花费系统开销。这个版本花了代价，却没有带来任何 收益，所以是不合适的。