โครงสร้างควบคุมและฟังก์ชัน

ทำไมต้องรู้

โปรแกรมที่มีประโยชน์ต้อง ตัดสินใจ ได้ เช่น แบตเตอรี่ต่ำแล้วต้องเตือน และต้อง ทำซ้ำ ได้ เช่น คำนวณระยะของทุกช่วงในเส้นทาง เมื่อโค้ดยาวขึ้น ต้องแบ่งเป็น ฟังก์ชัน ที่มีหน้าที่ชัด ทดสอบแยกได้ และนำกลับมาใช้ซ้ำ ออโตไพลอตที่ใช้บินจริงก็สร้างจากองค์ประกอบเดียวกันนี้ในระดับที่ใหญ่กว่ามาก

ตัดสินใจด้วย if

ตัวอย่างนี้จำลองการจัดระดับแบตเตอรี่ตามเกณฑ์เริ่มต้นของ PX4 ในรุ่นที่ตรวจ (ต่ำ 15% วิกฤต 7%) ซึ่งเรียนแล้วใน UAT 312 โมดูล 2

def battery_status(percent):
    """Return "OK", "LOW" or "CRITICAL" for a battery percentage (0-100)."""
    if not 0 <= percent <= 100:
        raise ValueError("percent must be between 0 and 100")
    if percent <= 7:
        return "CRITICAL"
    if percent <= 15:
        return "LOW"
    return "OK"


for level in [100, 16, 15, 8, 7, 0]:
    print(level, battery_status(level))

100 OK
16 OK
15 LOW
8 LOW
7 CRITICAL
0 CRITICAL

ลำดับของเงื่อนไขสำคัญมาก ต้องตรวจ <= 7 ก่อน <= 15 ถ้าสลับกัน ค่า 5% จะได้ “LOW” แทน “CRITICAL” และค่าที่อยู่บนเส้นแบ่งพอดี เช่น 15 และ 7 เป็นจุดที่ต้องทดสอบเสมอ

จัดการข้อผิดพลาด

เมื่อได้ค่าที่เป็นไปไม่ได้ เช่น 120% ฟังก์ชันไม่ควรเดาคำตอบ แต่ควร ยกข้อผิดพลาด (raise exception) ให้ผู้เรียกรู้ แล้วผู้เรียกเลือกวิธีจัดการด้วย try/except

readings = [45, 120, 12]
for reading in readings:
    try:
        print(reading, battery_status(reading))
    except ValueError as err:
        print(reading, "rejected:", err)

45 OK
120 rejected: percent must be between 0 and 100
12 LOW

การรับข้อผิดพลาดแบบกว้าง ๆ ด้วย except: เปล่า ๆ แล้วไม่ทำอะไร เป็นนิสัยอันตราย เพราะซ่อนปัญหาจริงไว้ ให้ระบุชนิดของข้อผิดพลาดที่คาดไว้เสมอ

วนซ้ำและโครงสร้างข้อมูล

list เก็บข้อมูลเรียงลำดับที่แก้ไขได้ tuple เก็บข้อมูลที่ไม่ควรเปลี่ยน เช่น พิกัดหนึ่งจุด และ dict เก็บคู่ชื่อกับค่า

import math

waypoints = [(0, 0), (200, 0), (200, 100), (0, 100), (0, 0)]
drone = {"id": "RSU-QUAD-01", "cruise_ms": 8.0}

total_m = 0.0
for start, end in zip(waypoints, waypoints[1:]):
    leg = math.dist(start, end)
    total_m += leg
    print(f"{start} -> {end}: {leg:.0f} m")

minutes, seconds = divmod(total_m / drone["cruise_ms"], 60)
print(f"total {total_m:.0f} m, {minutes:.0f} min {seconds:.0f} s")

(0, 0) -> (200, 0): 200 m
(200, 0) -> (200, 100): 100 m
(200, 100) -> (0, 100): 200 m
(0, 100) -> (0, 0): 100 m
total 600 m, 1 min 15 s

ฟังก์ชันที่นำกลับมาใช้ได้

ฟังก์ชันที่ดีทำ งานเดียว มีชื่อบอกหน้าที่ มี docstring อธิบายสิ่งที่รับและคืนตาม PEP 257 และไม่แอบแก้ค่าภายนอก

EARTH_RADIUS_M = 6_371_000.0
NM_TO_M = 1852


def distance_m(lat1, lon1, lat2, lon2, radius=EARTH_RADIUS_M):
    """Great-circle distance in metres between two points given in degrees."""
    phi1, phi2 = math.radians(lat1), math.radians(lat2)
    d_phi = phi2 - phi1
    d_lambda = math.radians(lon2 - lon1)
    a = math.sin(d_phi / 2) ** 2 + math.cos(phi1) * math.cos(phi2) * math.sin(d_lambda / 2) ** 2
    return 2 * radius * math.asin(math.sqrt(a))


def dms_to_deg(degrees, minutes, seconds):
    """Convert degrees, minutes and seconds to decimal degrees."""
    return degrees + minutes / 60 + seconds / 3600


vtr1_centre = (dms_to_deg(13, 45, 54), dms_to_deg(100, 32, 18))
site = (dms_to_deg(13, 50, 0), dms_to_deg(100, 40, 0))

d = distance_m(*vtr1_centre, *site)
print(f"{d / 1000:.1f} km, inside VTR1: {d <= 10 * NM_TO_M}")

15.8 km, inside VTR1: True

ทดสอบฟังก์ชัน

assert ตรวจว่าเงื่อนไขเป็นจริง ถ้าไม่จริงโปรแกรมจะหยุดและแจ้งทันที ใช้กับค่าที่รู้คำตอบ รวมถึงค่าบนเส้นแบ่งและค่าที่ผิดปกติ

assert battery_status(16) == "OK"
assert battery_status(15) == "LOW"
assert battery_status(7) == "CRITICAL"
assert math.isclose(distance_m(0, 0, 0, 1), 111_194.9, abs_tol=0.1)

try:
    battery_status(-1)
except ValueError:
    print("all tests passed")

all tests passed

เมื่อโครงการใหญ่ขึ้น ให้ย้ายการทดสอบไปไว้ในไฟล์ test_*.py แล้วรันด้วย pytest ซึ่งติดตั้งมากับ requirements.txt แล้ว

# test_battery.py
import pytest
from mission_tools import battery_status

def test_boundaries():
    assert battery_status(15) == "LOW"
    assert battery_status(7) == "CRITICAL"

def test_rejects_impossible_values():
    with pytest.raises(ValueError):
        battery_status(120)

รันด้วยคำสั่ง python -m pytest ในโฟลเดอร์งาน

ปฏิบัติการประจำโมดูล

ข้อผิดพลาดที่พบบ่อย

สรุป

• if/elif/else ใช้ตัดสินใจ ลำดับเงื่อนไขมีผลต่อคำตอบ
• for วนตามข้อมูล ส่วน zip(a, a[1:]) จับคู่ข้อมูลที่ติดกัน
• list, tuple และ dict เก็บข้อมูลภารกิจคนละลักษณะ
• ฟังก์ชันที่ดีทำงานเดียว มี docstring และยกข้อผิดพลาดเมื่อได้ค่าที่เป็นไปไม่ได้
• ทดสอบด้วย assert และ pytest โดยเน้นค่าบนเส้นแบ่งและค่าที่รู้คำตอบ

แบบฝึกตรวจความเข้าใจ

1. battery_status(15) คืนค่าอะไร เพราะอะไร
2. ถ้าสลับให้ตรวจ percent <= 15 ก่อน percent <= 7 ค่า 5 จะได้ผลอะไร
3. list(zip([1, 2, 3], [2, 3])) ได้ผลอะไร
4. เส้นทาง (0, 0) → (30, 40) → (30, 100) ยาวกี่เมตร
5. ทำไมจึงไม่ควรเขียน def add_point(points=[])