实现返回不大于n的数的几何平均值的函数及对应Python代码分析

需求说明：编写可返回不大于n的所有数的几何平均值的函数
待分析的现有代码：

def geometric_mean(n):
    x = []
    b = list(range(n))
    for i in b:
        p = (i*i)**2
        x.append(p)
        return x

首先明确不大于n的正整数几何平均值的计算规则：对1、2、…、n共n个正整数，先计算所有数的乘积，再对乘积开n次方得到结果；如果包含0的话乘积直接为0，无实际统计意义，因此这类需求默认统计范围为1到n的正整数。

现有代码的核心问题 #

• 返回值类型完全不符合要求：需求需要返回的是一个浮点型的平均值结果，现有代码返回的是列表类型，输出完全不匹配需求。
• 遍历范围错误：range(n)生成的是0到n-1的整数序列，既漏掉了不大于n的最大数n本身，又引入了无统计意义的0，范围完全不符合要求。
• 计算逻辑完全偏离需求：代码中对每个遍历值i计算的是(i*i)**2也就是i的四次方，和几何平均值要求的「所有数连乘后开方」逻辑没有任何关联。
• 循环提前终止：return x语句写在for循环的内部，第一次循环执行完成就会直接终止函数返回结果，根本不会遍历完所有数值，最终返回的列表只会包含i=0时的计算结果0。
• 无输入合法性校验：没有对输入参数n做类型、取值范围校验，输入n为0、负数、非整数时会直接返回错误结果或触发运行异常。

参考正确实现 #

import math

def geometric_mean(n):
    # 输入合法性校验
    if not isinstance(n, int) or n < 1:
        raise ValueError("参数n必须为不小于1的正整数")
    # 采用对数求和再取指数的方式计算，避免n较大时乘积溢出、计算效率低的问题
    log_total = sum(math.log(num) for num in range(1, n + 1))
    return math.exp(log_total / n)

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Calvin