Функции

Функции в Python это объекты, принимающие аргументы и возвращающие значение. Функции определяются с помощью инструкции def:

 def sum(x, y):
    return x + y

Функции позволяют упаковывать часть кода для его последующего повторного вызова. В примере выше определена функция с именем sum, которая принимает два параметра x и y, и возвращает результат их суммы. Обратившись к этой функции по имени и задав параметры, мы можем получить результат:

>>> sum(34, 12)
46
>>> sum('abc', 'def')
'abcdef'

Инструкция return позволяет вернуть значение, которое нам необходимо. Это необходимо для того, чтобы получить определенный результат и затем дальше использовать его в программе.

Функция может быть любой сложности, внутри конструкции def -> return, мы можем написать любой код. Смысл в функциях заключается в том, чтобы не писать один и тот же код повторно, а просто, в нужный момент, вызывать заранее написанную функцию. Так же функция может быть без параметров или может не возвращать какое-то конкретное значение или не заканчиваться инструкцией return вовсе:

def fun():
    var = 'Python'
    if len(var) >= 6:
        print(var)
return                       # В этом случае функция вернет значение None

Код под инструкцией def будет относиться к функции до тех пор, пока он вложен в эту инструкцию, то есть отступает от def.

Функции бывают разных типов:

• Глобальные функции - такие функции доступны из любой части кода файла, в котором они написаны. Глобальные функции доступны из других модулей, но об этом мы расскажем в разделе "Подключение модулей".

# Объявляем функцию
def solve(s):
   
    c = []
    for i in range(len(s)-1):
        if i == 0 or i%2 == 0:
            c.append(s[i])
    return c

# вызываем функцию solve с заданными параметрами и выводим результат ее работы 
print(solve([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]))

• Локальные функции - функции, объявленные внутри других функций. Вызвать их можно только внутри функции, в которой они объявлены. Их удобно использовать, если необходима небольшая вспомогательная функция, которая больше нигде не используется.
• Лямбда-функции - особые, анонимные функции, имеющие ряд ограничений, по сравнению с обычными функциями. Они локально решают единственную задачу. Применение такой функции выглядит, как выражение, давайте посмотрим на примере:

# Обычная функция
def search_len(arg_1):
    return len(arg_1)

# Лямбда-функция
result = lambda x: len(x)

Обычно, лямбда-функции применяют при вызове функций, которые в качестве аргументов содержат функции. Проблема использования лямбда-функций состоит в том, что иногда усложняется читаемость кода.

 >>> func = lambda x, y: x + y
>>> func(1, 2)
3
>>> func('a', 'b')
'ab'
>>> (lambda x, y: x + y)(1, 2)
3
>>> (lambda x, y: x + y)('a', 'b')
'ab'

Лямбда-функции не имеют имени, поэтому могут возникать проблемы с отловом ошибки. В рамках данного курса мы не будем более подробно останавливаться на данном виде функций и рекомендуем использовать стандартный, более явный тип.

• Методы - функции, работающие в связке с тем типом данных, который ассоциирован с данной функцией. В прошлых разделах приводились примеры методов для каждого типа. Более подробный разбор методов является частью объектно-ориентированного программирования и не входит в рамки данного курса.

Функции могут принимать произвольное количество аргументов, для этого необходимо поставить символ * перед именем аргумента функции:

>>> def func(*args):
      return args
>>> func(1, 2, 3, 'abc')
(1, 2, 3, 'abc')

Как мы видим в таком случае образуется кортеж из этих аргументов. Также можно принимать аргументы в виде словаря, для этого необходимо использовать символ **:

>>> def func(**kwargs):
         return kwargs
>>> func(a=1, b=2, c=3)
{'a': 1, 'c': 3, 'b': 2}

Очень важно документировать описание к любой функции, чтобы каждый раз не разбирать написанное заново. Для этого используют строки, заключенные в тройные кавычки. Поскольку описание функции зачастую состоит более, чем из 1 строки, использование строк с тройными кавычками очень удобно. Обычно под документирование выделяют место между определением функции и началом основного кода:

def solve(s):
    ''' Функция solve(s) принимает список
        создает пустой список   
        находит элементы с четным индексом (включая 0)
        заносит их в созданный список и возвращает его
    ''' 
    c = []
    for i in range(len(s)-1):
        if i == 0 or i%2 == 0:
            c.append(s[i])
    return c

Переменные, которые объявляются внутри функций являются локальными. Изменение этих переменных и обращение к ним происходят только внутри функций, где они были объявлены. Если же переменные объявлены вне функций, они являются глобальными. С глобальными переменными надо обходиться осторожно. Их удобно использовать, потому что к ним можно обращаться из любой части кода и даже из других модулей, но, если в коде происходит неконтролируемое изменение глобальной переменной, то поиск ошибки может перерасти в головную боль. Рассмотрим пример:

var_1 = [1,2,3]
  
def func(a):
    var_1 = []
    for i in a:
        var_1.append(i*2)
    return var_1

print(func(var_1))
print(var_1)

Зеленым цветом обозначена глобальная переменная, красным - локальная. Глобальная переменная var_1 в данном случае остается неизменной, т.к. она используется только в качестве параметра для функции и нигде не происходит манипуляций над ней. Внутри этой функции изменения происходят с локальной переменной var_1. Результат выполнения такой программы будет следующий:

[2, 4, 6]
[1, 2, 3]

Теперь приведем пример плохого кода, в котором происходят манипуляции с глобальной переменной:

var_1 = [1,2,3]
  
def func(a):
    var_2 = []
    for i in a:
        var_2.append(i*2)
    return var_2

var_3 = var_1
var_3.append(12)

print(func(var_1))
print(var_1)

Задание 1

Напишите программу, которая принимает арифметическое выражение в качестве аргумента и выводит результат этого выражения.