学习函数——将命令打包

这篇文章是“为孩子写一本编程书”连载中的第三篇文章。上一篇《学习命令——想计算机一样思考》，介绍了命令的使用与基本调试方法。

在上一节中，小Ian已经熟悉了使用命令来解决一些简单的编程挑战。虽然只是在Playground中将moveFoward()、collectGem()、toggleSwitch()这些简单的命令进行组合并执行，但看得出，在每一次完成一项编程挑战游戏的过程中，孩子的编程思维也正被逐渐地构建起来。而在这一节里，我们将介绍编程学习中另一个重要工具——函数。

认识函数

在我们的日常生活中，即使是一个最简单的任务，也是由由一系列步骤，按照一定的顺序组合而成的。比如，我们每天都会做的系鞋带这个动作，也可以将它分成三个步骤来完成。

每双鞋都有两只，因此同样的过程，我们需要重复执行两遍。想象一下，如果我们用上一节学过的命令方式，去让计算机完成系鞋带这个任务的话，是不是应该需要输入下面这6条命令呢？

但想一想，当我们穿鞋时，其实并不是按照这些指令来完成穿鞋这个任务的。在我们的脑子里只是记住了系鞋带的步骤，然后每次需要穿鞋系鞋带时，就将这些步骤从脑袋里拿出来，应用到穿每一只鞋子上。那么，同样的，有没有一种方法能够让计算机记住这些步骤，并在需要的时候去使用它呢？这里，我们就需要用到一个新的工具——函数。

函数能够将一组命令打包，并给它赋予一个名称。而这一组命令便可以在需要时通过这个函数的名字进行调用。

定义函数

让我们仍以系鞋带为例，看看如何通过定义函解的方式，让计算机记住系鞋带的步骤：

• 首先我们通过 func 关键字来声明一个函数
• func后面跟着的便是我们给函数起的名字，上面这个函数的名字叫做tieMyShoe——系我的鞋带，和之前提到的命令一样，我们也在函数的名称后面加上一对括号。
• 我们使用一对 花括号{} 来定义函数所包含的内容，我们也称它为 函数体。通过将命令添加到函数体中，便能给这个函数添加我们所希望的行为。

调用函数

我们定义函数之后，计算机并不会自动地去执行它。而是需要我们明确地告诉计算机在何时何地去调用它。我们通过函数名来调用并执行它所打包的那一组命令。这里，我们便通过调用两次tieMyShoe()函数，完成给两只鞋系鞋带的任务。

Tips：理解函数的定义和调用之间的关系非常重要，函数用来打包命令，但在定义后并不会被直接执行，只有在通过函数的名字调用它们时，函数体内的命令才会被执行。

通过函数简化问题解决

函数是程序员们编程时最常使用的工具，但对于初学者来说，他们却往往难以判断什么时候应该使用函数，因为，大部分情况下我们同样能通过组合命令来解决问题。下面是那些最常见的函数使用场景，而其中第二点又是这些场景中最常见的：

• 当需要通过组合已有的命令，来创造出新的或更复杂的行为时
• 当某一行为可能被重复或多次使用时
• 当某一行为变得太过复杂时，也会将它分解成多个更小的行为

下面还是让我们回到Ian最喜欢的Playground中，去看看我们如何通过函数去解决那些复杂问题。在这个挑战游戏中，我们需要帮助Byte抓到全部4颗宝石，并打开4个开关。

Ian一眼就看出了这个迷宫的规律，4个宝石和4个开关，平均分布在迷宫的4条边上。每一条边上的宝石和开关都在相同的位置上。因此，我们只要定义一个函数去解决一条边上的宝石和开关，然后重复调用四次便可以完成这个编程挑战了。让我们为这个函数起个名字，就叫它resolveRow()吧。

瞧，我们刚刚成功完成了这个编程挑战，比起我们光用命令去实现所需要的27条命令，使用函数的方式是不是简明了很多呢？上面的这个编程挑战，并不是Playground中函数这一小节的第一个编程挑战，但我们在这个挑战游戏中所运用的方法，却像极了那些程序员们在日常工作中，解决问题时所普遍采用的思路：

1. 首先明确任务的目标：抓到所有宝石、打开所有开关
2. 分析问题，尽可能地通过识别模式，将较大的问题分解为一个个小问题：这里的小问题就是解决一条边上的宝石与开关。
3. 为每一个独立的小问题找到解决方法：通过定义函数resolveRow()来处理一条边上的宝石与开关。
4. 通过将这些小问题的解决组合起来，解决整个任务所包含的大问题：通过调用4次resolveRow()函数，完成挑战。

Tips：这种解决问题的思路和方法，不仅在编程中普遍应用，也同样适用于几乎所有学科和领域。孩子们在学习编程的过程中，实际也是在学习问题识别、分解和解决的方法，这对他们尽早培养起独立解决问题的能力非常有帮助

小节

通过这一节的学习，我们认识了编程中的函数，通过定义函数，我们用一个名字来指代一组命令所包含的行为。并在需要时，通过对这个函数名的调用，告诉计算机去执行这一组命令。另外，我们还学习了如何将大问题进行分解，并通过定义和调用函数来解决问题的方法，这一方法将始终贯穿于我们日后的编程实践当中。在下一节，我们将会学习编程中的一个重要控制逻辑For循环。

练习

请大家完成Playground中，Funcations这一节中的其他编程挑战，它们包括：定义一个新的函数；在函数中添加命令以创建新的行为；函数间的嵌套调用；通过函数解决复杂问题等等。完成这些练习后，你将会对函数的使用有更深入的理解，这也将是你未来构建更强大应用的基础。