不間斷 Python 挑戰 Day 12 - 函數 (Function)

2021/12/20閱讀時間約 9 分鐘

隨著程式的功能愈來愈複雜，程式碼也愈來愈多，若程式從頭寫到尾沒有任何的段落，可讀性會愈來愈差，甚至會發現同樣的一段程式碼重覆很多遍，因為類似的功能區塊在程式中可能會一再出現。這樣的程式碼不利於多人的協作開發，即使是寫作者本身在一段時間後回來看，可能也難以一眼就掌握程式的主要架構。

函數則是用來解決如這類「段落」與「重覆」的問題，函數本身也是由一系列的程式碼所組成，主要目的有兩個：

讓程式開發者可依照程式區塊的功能，包裝成較小單位的程式碼。
讓重覆使用的程式區塊可以被獨立出來，以較為精簡的方式被呼叫取用。

函數

在此之前，我們已經使用過許多Python內建的函數，例如print()、input()、range()、append()等等，這個單元我們主要在學習開發者自定義的函數，其最基本的語法如下：

def 函數名稱():
函數內容

函數名稱如變數命名規則一般，在規則內可自由定義；函數內容則是當這個函數被呼叫時所要執行的內容。回到最一開始學習Python的時候，當我們想要Python印出一行「Hello World!」的文字時，可以直接用print()函數把想打的內容放進去，也可以將這個功能包裝成一個函數，例如：

def hello():
　　print("Hello World!")

呼叫這個函數即可將print()的內容印出。

hello()

執行結果：

Hello World!

雖然看起來程式的行數變多了，但若hello()需要在多個地方被呼叫，且hello()內要處理的內容變多了，例如要印出多行文字，我們就只需要修改一次hello()函數的內容，即可讓所有呼叫到這個函數的地方改變執行結果。

傳遞一個參數(parameter)的函數

如同print()函數，函數可以根據呼叫函數時所傳遞的函數做出不同的反應，也就是這個參數不是預先可以知道，而是根據程式執行到該處時當下的狀態所決定，我們可以將這個參數傳入函數中，其語法如下：

def 函數名稱(參數):
函數內容

承上例子，我們可以讓使用者輸入名字，再根據這個名字輸出訊息：

def hello_to_someone(name):
　　print(f"Hello {name}!")
hello_to_someone(input("What's your name? "))

執行結果：

What's your name? WJ
Hello WJ!

傳遞多個參數的函數

延伸上一節，函數也可以傳入多個函數，視需要而定，語法如下：

def 函數名稱(參數1, 參數2, 參數3, ...):
　函數內容

例如，我們不只要輸入人名，還要輸入這個人的身高、體重，這時就可以傳遞多個參數：

def personal_info(name, height, weight):
　　print(f"Hello {name}!")
　　print(f"Your height is {height}!")
　　print(f"Your weight is {weight}!")
info_name = input("What's your name? ")
info_height = input("Height? ")
info_weight = input("Weight? ")
personal_info(info_name, info_height, info_weight)

執行結果：

What's your name? WJ
Height? 180
Weight? 75
Hello WJ!
Your height is 180!
Your weight is 75!

傳入多個參數的用法必須注意參數的順序問題，程式並沒有辦法幫我們找出參數順序錯誤的問題，例如上例，如果呼叫函數的地方寫成：

personal_info(info_name, info_weight, info_height)

那結果就會出現不符合期待的錯誤：

What's your name? WJ
Height? 180
Weight? 75
Hello WJ!
Your height is 75!
Your weight is 180!

除了依賴開發者仔細的檢查以避免這類型的錯誤以外，我們也可以在呼叫函數時，直接將值指定給參數，如此一來參數傳入的順序就不重要了：

personal_info(name=info_name, weight=info_weight, height=info_height)

參數預設值

我們可以給參數加上預設值，承上例子，假如我們再加上一項出生地的資料，也知道程式的使用者大多數都是出生在台灣，我們可在birthplace參數加上預設值為"Taiwan"，調用這個函數時，便可以不用每次都傳入此參數。

def personal_info(name, height, weight, birthplace="Taiwan"):
　　print(f"Hello {name}!")
　　print(f"Your height is {height}!")
　　print(f"Your weight is {weight}!")
　　print(f"Your birthplace is {birthplace}")

呼叫時使用預設參數：

personal_info(name="小明", height=176, weight=60)

執行結果：

Hello 小明!
Your height is 176!
Your weight is 60!
Your birthplace is Taiwan

呼叫時不使用預設參數：

personal_info(name="小華", height=160, weight=55, birthplace="Japan")

執行結果：

Hello 小華!
Your height is 160!
Your weight is 55!
Your birthplace is Japan

需要注意的是提供預設值的參數要集中在函數傳入參數的右方，因此以下的寫法在執行時是會出錯的：

def personal_info(name, height, birthplace="Taiwan", weight):
　　print(f"Hello {name}!")
　　print(f"Your height is {height}!")
　　print(f"Your weight is {weight}!")
　　print(f"Your birthplace is {birthplace}")

函數回傳值

到目前為值，我們所定義的函數都沒有定義回傳值，若用一個變數去接收函數的回傳值，會得到回傳值為None。

在函數結束前使用return語法，可將函數執行的結果，以變數、字串、串列......等等的形式回傳給主程式使用，以下範例把傳入函數的個人資料包裝成串列回傳。

def personal_info(name, height, weight, birthplace="Taiwan"):
　　print(f"Hello {name}!")
　　print(f"Your height is {height}!")
　　print(f"Your weight is {weight}!")
　　print(f"Your birthplace is {birthplace}")
　　return [name, height, weight, birthplace]
personal_info_list = personal_info(name="小明", height=176, weight=60)
print(personal_info_list)

執行結果：

Hello 小明!
Your height is 176!
Your weight is 60!
Your birthplace is Taiwan
['小明', 176, 60, 'Taiwan']

程式範例

https://github.com/wjweng/marathon_python/blob/master/Day1_to_25/marathon_python_day12.py

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