Функции в Python
Python включает в себя множество встроенных функций. Такие функции выполняют заранее определенную задачу и могут быть вызваны по необходимости в любой программе. Однако если вы не нашли встроенной функции, которая способна решить вашу проблему, вы всегда можете сами написать подходящую. Сейчас мы рассмотрим, как определять и использовать функции в программе на Python.
Определение функции
Функция — это многократно используемый блок программных инструкции, предназначенный для выполнения определенной задачи. Для определения функции в Python используется ключевое слово def. Ниже приведен синтаксис определения функции.
def имя_функции(параметры): """docstring""" инструкция1 инструкция2 . . return [выражение]За ключевым словом def следует подходящий идентификатор (имя функции) и круглые скобки. В круглых скобках может быть дополнительно указан один или несколько параметров. Символ ‘:’ после круглых скобок начинает блок с отступом (тело функции).
Первой инструкцией в теле функции может быть строка, которая называется docstring. Она описывает функциональность функции/класса. Строка docstring не является обязательной.
В общем случае тело функции содержит одну или несколько инструкций, которые выполняют некоторые действия. В нем также может использоваться ключевое слово pass.
Последней командой в блоке функции зачастую является инструкция return. Она возвращает управление обратно вызвавшему функцию окружению. Если после оператора return стоит выражение, то его значение также передается в вызывающий код.
В следующем примере определена функция welcome().
Пример созданной пользователем функции:
Параметры и аргументы функции
В программировании функции могут не только возвращать данные, но также принимать их, что реализуется с помощью так называемых параметров, которые указываются в скобках в заголовке функции. Количество параметров может быть любым.
Параметры представляют собой локальные переменные, которым присваиваются значения в момент вызова функции. Конкретные значения, которые передаются в функцию при ее вызове, будем называть аргументами. Следует иметь в виду, что встречается иная терминология. Например, формальные параметры и фактические параметры. В Python же обычно все называют аргументами.
Рассмотрим схему и поясняющий ее пример:
Когда функция вызывается, то ей передаются аргументы. В примере указаны глобальные переменные num1 и num2 . Однако на самом деле передаются не эти переменные, а их значения. В данном случае числа 100 и 12. Другими словами, мы могли бы писать mathem(100, 12) . Разницы не было бы.
Когда интерпретатор переходит к функции, чтобы начать ее исполнение, он присваивает переменным-параметрам переданные в функцию значения-аргументы. В примере переменной a будет присвоено 100, b будет присвоено 12.
Изменение значений a и b в теле функции никак не скажется на значениях переменных num1 и num2 . Они останутся прежними. В Python такое поведение характерно для неизменяемых типов данных, к которым относятся, например, числа и строки. Говорят, что в функцию данные передаются по значению. Можно сказать, когда a присваивалось число 100, то это было уже другое число, не то, на которое ссылается переменная num1 . Число 100 было скопировано и помещено в отдельную ячейку памяти для переменной a .
На самом деле переменная a в момент присваивания значения может указывать на то же число 100, что и переменная num1 . Однако, когда a в результате вычислений в теле функции получает новое значение, то связывается с другой ячейкой памяти, потому что числа относятся к неизменяемым типам данных, то есть нельзя переписать значение содержащей их ячейки. При этом переменная num1 остается связанной со старым значением.
Существуют изменяемые типы данных. Для Питона, это, например, списки и словари. В этом случае данные передаются по ссылке. В функцию передается ссылка на них, а не сами данные. И эта ссылка связывается с локальной переменной. Изменения таких данных через локальную переменную обнаруживаются при обращении к ним через глобальную. Это есть следствие того, что несколько переменных ссылаются на одни и те же данные, на одну и ту же область памяти.
Необходимость передачи по ссылке связана в первую очередь с экономией памяти. Сложные типы данных, по сути представляющие собой структуры данных, обычно копировать не целесообразно. Однако, если надо, всегда можно сделать это принудительно.
Произвольное количество аргументов
Обратим внимание еще на один момент. Количество аргументов и параметров совпадает. Нельзя передать три аргумента, если функция принимает только два. Нельзя передать один аргумент, если функция требует два обязательных. В рассмотренном примере они обязательные.
Однако в Python у функций бывают параметры, которым уже присвоено значение по-умолчанию. В таком случае, при вызове можно не передавать соответствующие этим параметрам аргументы. Хотя можно и передать. Тогда значение по умолчанию заменится на переданное.
def cylinder(h, r = 1): side = 2 * 3.14 * r * h circle = 3.14 * r**2 full = side + 2 * circle return full figure1 = cylinder(4, 3) figure2 = cylinder(5) print(figure1) print(figure2)При втором вызове cylinder() мы указываем только один аргумент. Он будет присвоен переменной-параметру h . Переменная r будет равна 1.
Согласно правилам синтаксиса Python при определении функции параметры, которым присваивается значение по-умолчанию должны следовать (находиться сзади) за параметрами, не имеющими значений по умолчанию.
А вот при вызове функции, можно явно указывать, какое значение соответствует какому параметру. В этом случае их порядок не играет роли:
… figure3 = cylinder(10, 2) figure4 = cylinder(r=2, h=10) print(figure3) print(figure4)В данном случае оба вызова – это вызовы с одними и теми же аргументами-значениями. Просто в первом случае сопоставление параметрам-переменным идет в порядке следования. Во-втором случае – по ключам, которыми выступают имена параметров.
В Python определения и вызовы функций имеют и другие нюансы, рассмотрение которых мы пока опустим, так как они требуют более глубоких знаний, чем у нас есть на данный момент. Скажем лишь, что функции может быть определена так, что в нее можно передать хоть ни одного аргумента, хоть множество:
def few_or_many(*a): print(a) few_or_many(1) few_or_many('1', 1, 2, 'abc') few_or_many()Опять же, судя по скобкам, здесь возникает упомянутый в прошлом уроке кортеж.
Практическая работа
Напишите программу, в которой определена функция int_test , имеющая один параметр. Функция проверяет, можно ли переданное ей значение преобразовать к целому числу. Если можно, возвращает логическое True . Если нельзя – False .
В основной ветке программы присвойте переменной s то, что пользователь вводит с клавиатуры. Вызовите функцию int_test() , передав ей значение s . Если функция возвращает истину, преобразуйте строку s в число n и выведите на экран значение n + 10 .
Примеры решения и дополнительные уроки в pdf-версии курса
Python. Введение в программирование