§ 60. Функции

Определения и обозначения

Функция — именованная часть программы, которую можно вызвать из разных мест. Она нужна, чтобы один раз записать набор команд и повторно использовать его, а также разделять большую программу на понятные части. Например, вычисление площади можно оформить отдельно и обращаться к нему для разных значений.

Параметр — имя переменной в определении функции, через которую функция получает данные. Его записывают в круглых скобках заголовка, например r в def площадь(r):. Параметр позволяет одной функции работать с разными входными значениями, не переписывая её команды.

Аргумент — конкретное значение, передаваемое функции при вызове. Если написать площадь(5), число 5 будет аргументом и попадёт в параметр r. Различие простое: параметр задаёт место для данных в определении, а аргумент предоставляет сами данные при использовании функции.

Возвращаемое значение — результат работы функции, передаваемый в место её вызова командой return. Его можно сохранить в переменную или включить в выражение, например использовать результат сложения в дальнейших вычислениях. Это отличает возврат результата от простого показа текста на экране.

Как это устроено

Функцию обычно определяют до её вызова, чтобы к моменту обращения программа уже знала её имя. Ключевое слово def сообщает Python, что начинается определение функции; следом пишут имя, круглые скобки и, при необходимости, параметры. Двоеточие завершает заголовок и показывает, что дальше начинается тело функции.

Тело функции — отдельный блок команд, который записывают с отступом относительно заголовка. Отступ нужен Python, чтобы определить, какие команды относятся к функции, а какие — к остальной программе. При чтении определения эти команды не выполняются: они запускаются только тогда, когда встречается вызов функции.

При вызове функции указывают её имя и аргументы в скобках. Python сопоставляет аргументы параметрам по их порядку, поэтому первый аргумент передаётся первому параметру, второй — второму. Если число или порядок аргументов не подходит определению, функция не получит нужные данные и программа сообщит об ошибке.

Команда return передаёт вычисленный результат обратно в место вызова и сразу завершает работу функции. Поэтому команды, записанные после выполненного return, уже не выполняются. Если функция закончилась без return, Python возвращает None; это происходит и тогда, когда return написан без выражения.

Переменные, созданные внутри функции, обычно локальны: область их действия ограничена телом этой функции. Такое ограничение помогает разным частям программы не менять случайно одноимённые данные друг друга. Если значение нужно использовать снаружи, его возвращают через return и присваивают переменной в месте вызова.

Элементы определения и вызова функции

Сначала выясните, где находится элемент: в заголовке определения или в вызове. Так проще не путать параметр с аргументом. Затем проверьте, что именно делает элемент: задаёт имя, передаёт входные данные или возвращает результат.

Разбор задач

Функция без параметров выводит сообщение

Нужно определить функцию, которая сообщает о готовности, а затем вызвать её. Здесь нет входных данных и вычисляемого результата, поэтому достаточно вывести строку внутри тела. Помните: само определение не запускает команды.

1. Запишите заголовок без параметров: def приветствие():.
2. С новой строки с отступом добавьте print("Программа готова").
3. После определения напишите приветствие() — это вызов, который выполнит тело.

Ответ: при запуске программы на экран появится сообщение «Программа готова». Если убрать строку приветствие(), функция останется определённой, но её тело не выполнится. Это показывает разницу между созданием функции и обращением к ней.

Функция возвращает сумму двух чисел

Нужно написать функцию для сложения и проверить её на нескольких парах значений. Для универсальности вместо конкретных чисел используем два параметра, например a и b. Результат вернём через return, чтобы его можно было сохранить или использовать в выражении.

1. Определите функцию: def сумма(a, b):.
2. В её теле напишите return a + b.
3. Вызовите сумма(2, 3) и сумма(10, -4), передав аргументы в том же порядке.
4. Сохраните результат, например: x = сумма(2, 3), или передайте вызов в print для проверки.

Ответ: сумма(2, 3) возвращает 5, а сумма(10, -4) — 6. Функция подходит для разных пар чисел, потому что обрабатывает значения параметров, а не заранее заданные числа. Возвращённый результат можно использовать и без вывода на экран.

Среднее арифметическое элементов списка

Нужно вычислить среднее для нескольких списков, в том числе пустого. Для непустого списка среднее равно сумме элементов, разделённой на их количество. Пустой список нужно обработать отдельно: делить на его длину нельзя, поскольку она равна нулю.

1. Создайте функцию среднее(список), принимающую список одним параметром.
2. Проверьте, пуст ли список; если да, верните None, поскольку среднего для него нет.
3. Иначе верните sum(список) / len(список), где sum находит сумму, а len — количество элементов.
4. Проверьте вызовы для [2, 4], [1, 2, 6] и []; при необходимости выведите возвращённые результаты через print.

Ответ: для [2, 4] функция возвращает 3.0, для [1, 2, 6] — 3.0, для пустого списка — None. Функция именно возвращает результат, а вывод организован отдельно. Такая проверка граничного случая предотвращает деление на ноль.

Типичные ошибки

• Ожидать, что функция выполнится сразу после определения, — значит смешивать создание функции с её запуском. Так думают, потому что команды уже видны в программе, но Python ждёт вызова по имени. Проверьте себя: если после определения нет вызова, добавьте имя функции со скобками.

• Считать параметр и аргумент одним и тем же — значит не различать описание входных данных и конкретные данные. Ошибка возникает из-за того, что оба элемента связаны с передачей значения. Проверьте себя: параметр стоит в заголовке, аргумент — в скобках вызова.

• Использовать print вместо return, когда результат нужен для вычислений, — значит только показать его на экране, но не передать вызывающему коду. Это путают, потому что обе команды могут сопровождать результат текстом или числом. Проверьте себя: попробуйте присвоить вызов переменной; для дальнейшей работы функция должна возвращать значение.

• Обращаться снаружи к локальной переменной — значит использовать имя, доступное только внутри тела функции. Такое имя может быть определено лишь при вызове и не входит в область видимости внешнего кода. Проверьте себя: передавайте нужное значение наружу через return, а не обращайтесь к внутренней переменной напрямую.

Связь с другими темами

Для работы с функциями нужны переменные, типы данных и выражения: с их помощью параметры хранят входные данные, а тело выполняет вычисления. Внутри функции также могут применяться условный оператор и циклы, например для проверки списка или обработки его элементов. Поэтому понимание базовых конструкций помогает писать полезные функции.

Функции структурируют большие программы, позволяют повторно использовать алгоритмы и разделять работу на независимые части. Позже этот подход пригодится при изучении рекурсии, когда функция вызывает себя, а также модулей и библиотек с готовыми функциями. Отдельные функции проще тестировать и отлаживать: можно проверять их на разных входных данных.

Что запомнить

• Определение функции само по себе не запускает её.
• Функцию вызывают по имени, указывая аргументы в скобках.
• Параметры перечисляют в определении, аргументы передают при вызове.
• return передаёт результат функции и завершает её выполнение.
• print выводит данные, но не заменяет возвращение результата.
• Переменная, созданная внутри функции, обычно доступна только в этой функции.