Что такое функция в питоне. Функции в программировании. Локальные и глобальные переменные
Функция в программировании представляет собой обособленный участок кода, который можно вызывать, обратившись к нему по имени, которым он был назван. При вызове происходит выполнение команд тела функции.
Функции можно сравнить с небольшими программками, которые сами по себе, т. е. автономно, не исполняются, а встраиваются в обычную программу. Нередко их так и называют – подпрограммы. Других ключевых отличий функций от программ нет. Функции также при необходимости могут получать и возвращать данные. Только обычно они их получают не с ввода (клавиатуры, файла и др.), а из вызывающей программы. Сюда же они возвращают результат своей работы.
Существует множество встроенных в язык программирования функций. С некоторыми такими в Python мы уже сталкивались. Это print(), input(), int(), float(), str(), type(). Код их тела нам не виден, он где-то "спрятан внутри языка". Нам же предоставляется только интерфейс – имя функции.
С другой стороны, программист всегда может определять свои функции. Их называют пользовательскими. В данном случае под "пользователем" понимают программиста, а не того, кто пользует программу. Разберемся, зачем нам эти функции, и как их создавать.
Предположим, надо три раза подряд запрашивать на ввод пару чисел и складывать их. С этой целью можно использовать цикл:
i = 0 while i < 3 : a = int (input () ) b = int (input () ) print (a+b) i += 1
Однако, что если перед каждым запросом чисел, надо выводить надпись, зачем они нужны, и каждый раз эта надпись разная. Мы не можем прервать цикл, а затем вернуться к тому же циклу обратно. Придется отказаться от него, и тогда получится длинный код, содержащий в разных местах одинаковые участки:
print () a = int (input () ) b = int (input () ) print ("Всего" , a+b, "шт." ) print () a = int (input () ) b = int (input () ) print ("Всего" , a+b, "шт." )
Пример исполнения программы:
Сколько бананов и ананасов для обезьян? 15 5 Всего 20 шт. Сколько жуков и червей для ежей? 50 12 Всего 62 шт. Сколько рыб и моллюсков для выдр? 16 8 Всего 24 шт.
Внедрение функций позволяет решить проблему дублирования кода в разных местах программы. Благодаря им можно исполнять один и тот же участок кода не сразу, а только тогда, когда он понадобится.
Определение функции. Оператор def
В языке программирования Python функции определяются с помощью оператора def. Рассмотрим код:
def countFood() : a = int (input () ) b = int (input () ) print ("Всего" , a+b, "шт." )
Это пример определения функции. Как и другие сложные инструкции вроде условного оператора и циклов функция состоит из заголовка и тела. Заголовок оканчивается двоеточием и переходом на новую строку. Тело имеет отступ.
Ключевое слово def сообщает интерпретатору, что перед ним определение функции. За def следует имя функции. Оно может быть любым, также как и всякий идентификатор, например, переменная. В программировании весьма желательно давать всему осмысленные имена. Так в данном случае функция названа "посчитатьЕду" в переводе на русский.
После имени функции ставятся скобки. В приведенном примере они пустые. Это значит, что функция не принимает никакие данные из вызывающей ее программы. Однако она могла бы их принимать, и тогда в скобках были бы указаны так называемые параметры.
После двоеточия следует тело, содержащее инструкции, которые выполняются при вызове функции. Следует различать определение функции и ее вызов. В программном коде они не рядом и не вместе. Можно определить функцию, но ни разу ее не вызвать. Нельзя вызвать функцию, которая не была определена. Определив функцию, но ни разу не вызвав ее, вы никогда не выполните ее тела.
Вызов функции
Рассмотрим полную версию программы с функцией:
def countFood() : a = int (input () ) b = int (input () ) print ("Всего" , a+b, "шт." ) print ("Сколько бананов и ананасов для обезьян?" ) countFood() print ("Сколько жуков и червей для ежей?" ) countFood() print ("Сколько рыб и моллюсков для выдр?" ) countFood()
После вывода на экран каждого информационного сообщения осуществляется вызов функции, который выглядит просто как упоминание ее имени со скобками. Поскольку в функцию мы ничего не передаем скобки опять же пустые. В приведенном коде функция вызывается три раза.
Когда функция вызывается, поток выполнения программы переходит к ее определению и начинает исполнять ее тело. После того, как тело функции исполнено, поток выполнения возвращается в основной код в то место, где функция вызывалась. Далее исполняется следующее за вызовом выражение.
В языке Python определение функции должно предшествовать ее вызовам. Это связано с тем, что интерпретатор читает код строка за строкой и о том, что находится ниже по течению, ему еще неизвестно. Поэтому если вызов функции предшествует ее определению, то возникает ошибка (выбрасывается исключение NameError):
print ("Сколько бананов и ананасов для обезьян?" ) countFood() print ("Сколько жуков и червей для ежей?" ) countFood() print ("Сколько рыб и моллюсков для выдр?" ) countFood() def countFood() : a = int (input () ) b = int (input () ) print ("Всего" , a+b, "шт." )
Результат:
Сколько бананов и ананасов для обезьян? Traceback (most recent call last ) : File "test.py" , line 2 , in < module> countFood() NameError: name "countFood" is not defined
Для многих компилируемых языков это не обязательное условие. Там можно определять и вызывать функцию в произвольных местах программы. Однако для удобочитаемости кода программисты даже в этом случае предпочитают соблюдать определенные правила.
Функции придают программе структуру
Польза функций не только в возможности многократного вызова одного и того же кода из разных мест программы. Не менее важно, что благодаря им программа обретает истинную структуру. Функции как бы разделяют ее на обособленные части, каждая из которых выполняет свою конкретную задачу.
Пусть надо написать программу, вычисляющую площади разных фигур. Пользователь указывает, площадь какой фигуры он хочет вычислить. После этого вводит исходные данные. Например, длину и ширину в случае прямоугольника. Чтобы разделить поток выполнения на несколько ветвей, следует использовать оператор if-elif-else:
figure = input () if figure == "1" : a = float (input ("Ширина: " ) ) b = float (input ("Высота: " ) ) print ("Площадь: %.2f" % (a*b) ) elif figure == "2" : a = float (input ("Основание: " ) ) h = float (input ("Высота: " ) ) print ("Площадь: %.2f" % (0.5 * a * h) ) elif figure == "3" : r = float (input ("Радиус: " ) ) print ("Площадь: %.2f" % (3.14 * r**2 ) ) else : print ("Ошибка ввода" )
Здесь нет никаких функций, и все прекрасно. Но напишем вариант с функциями:
def rectangle() : a = float (input ("Ширина: " ) ) b = float (input ("Высота: " ) ) print ("Площадь: %.2f" % (a*b) ) def triangle() : a = float (input ("Основание: " ) ) h = float (input ("Высота: " ) ) print ("Площадь: %.2f" % (0.5 * a * h) ) def circle() : r = float (input ("Радиус: " ) ) print ("Площадь: %.2f" % (3.14 * r**2 ) ) figure = input ("1-прямоугольник, 2-треугольник, 3-круг: " ) if figure == "1" : rectangle() elif figure == "2" : triangle() elif figure == "3" : circle() else : print ("Ошибка ввода" )
Он кажется сложнее, а каждая из трех функций вызывается всего один раз. Однако из общей логики программы как бы убраны и обособлены инструкции для нахождения площадей. Программа теперь состоит из отдельных "кирпичиков Лего". В основной ветке мы можем комбинировать их как угодно. Она играет роль управляющего механизма.
Если нам когда-нибудь захочется вычислять площадь треугольника по формуле Герона, а не через высоту, то не придется искать код во всей программе (представьте, что она состоит из тысяч строк кода как реальные программы). Мы пойдем к месту определения функций и изменим тело одной из них.
Если понадобиться использовать эти функции в какой-нибудь другой программе, то мы сможем импортировать их туда, сославшись на данный файл с кодом (как это делается в Python, будет рассмотрено позже).
Практическая работа
В программировании можно из одной функции вызывать другую. Для иллюстрации этой возможности напишите программу по следующему описанию.
Основная ветка программы, не считая заголовков функций, состоит из одной строки кода. Это вызов функции test(). В ней запрашивается на ввод целое число. Если оно положительное, то вызывается функция positive(), тело которой содержит команду вывода на экран слова "Положительное". Если число отрицательное, то вызывается функция negative(), ее тело содержит выражение вывода на экран слова "Отрицательное".
В этой статье я планирую рассказать о функциях, именных и анонимных, инструкциях def, return и lambda, обязательных и необязательных аргументах функции, функциях с произвольным числом аргументов.
Именные функции, инструкция def
Функция в python - объект, принимающий аргументы и возвращающий значение. Обычно функция определяется с помощью инструкции def .
Определим простейшую функцию:
def add (x , y ): return x + yИнструкция return говорит, что нужно вернуть значение. В нашем случае функция возвращает сумму x и y.
Теперь мы ее можем вызвать:
>>> add (1 , 10 ) 11 >>> add ("abc" , "def" ) "abcdef"Функция может быть любой сложности и возвращать любые объекты (списки, кортежи, и даже функции!):
>>> def newfunc (n ): ... def myfunc (x ): ... return x + n ... return myfunc ... >>> new = newfunc (100 ) # new - это функция >>> new (200 ) 300Функция может и не заканчиваться инструкцией return, при этом функция вернет значение :
>>> def func (): ... pass ... >>> print (func ()) NoneАргументы функции
Функция может принимать произвольное количество аргументов или не принимать их вовсе. Также распространены функции с произвольным числом аргументов, функции с позиционными и именованными аргументами, обязательными и необязательными.
>>> def func (a , b , c = 2 ): # c - необязательный аргумент ... return a + b + c ... >>> func (1 , 2 ) # a = 1, b = 2, c = 2 (по умолчанию) 5 >>> func (1 , 2 , 3 ) # a = 1, b = 2, c = 3 6 >>> func (a = 1 , b = 3 ) # a = 1, b = 3, c = 2 6 >>> func (a = 3 , c = 6 ) # a = 3, c = 6, b не определен Traceback (most recent call last): File "", line 1, in func(a=3, c=6) TypeError : func() takes at least 2 arguments (2 given)Функция также может принимать переменное количество позиционных аргументов, тогда перед именем ставится *:
>>> def func (* args ): ... return args ... >>> func (1 , 2 , 3 , "abc" ) (1, 2, 3, "abc") >>> func () () >>> func (1 ) (1,)Как видно из примера, args - это из всех переданных аргументов функции, и с переменной можно работать также, как и с кортежем.
Функция может принимать и произвольное число именованных аргументов, тогда перед именем ставится **:
>>> def func (** kwargs ): ... return kwargs ... >>> func (a = 1 , b = 2 , c = 3 ) {"a": 1, "c": 3, "b": 2} >>> func () {} >>> func (a = "python" ) {"a": "python"}В переменной kwargs у нас хранится , с которым мы, опять-таки, можем делать все, что нам заблагорассудится.
Анонимные функции, инструкция lambda
Анонимные функции могут содержать лишь одно выражение, но и выполняются они быстрее. Анонимные функции создаются с помощью инструкции lambda . Кроме этого, их не обязательно присваивать переменной, как делали мы инструкцией def func():
>>> 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"lambda функции, в отличие от обычной, не требуется инструкция return, а в остальном, ведет себя точно так же:
>>> func = lambda * args : args >>> func (1 , 2 , 3 , 4 ) (1, 2, 3, 4)Функции являются отличным помощником во всех языках программирования. Они способствуют улучшению кода за счет выполнения ими повторных задании без нужны дублировать код для получения результата без использования функции. Код функции должен быть как можно более компактнее. Функция должна выполнять только одну операцию . Она должна выполнять ее хорошо и ничего другого она делать не должна. Чтобы создать читабельный код для вам и для других программистов вы должны следить за ним. Вы работаете с с чистым кодом, если каждая функция в основном делает то, что вы от нее ожидали. Половина усилий по реализации этого принципа сводится к выбору хороших имен для компактных функции, выполняющих одну операцию.
Чем меньше и специализированнее код функции, тем проще выбрать для нее понятное имя . Не бойтесь использовать длинные имена . Длинное содержательное имя лучше короткого невразумительного. Будьте последовательны в выборе имени. Используйте в имени функции те же словосочетания, глаголы и существительные, которые используются в ваших модулях. Создание функции производится с помощью инструкции def, как показано в следующем примере. Мы уже научились , давайте воспользуется знаниями тут.
# -*- coding: utf-8 -*- Phones = ["Nokia", "Samsung", "LG", "Sony"] def show_as_text(user_list): words = "" for value in user_list: words += str(value) + " " return words print "Phones: ", show_as_text(Phones) # Вернет: Phones: Nokia Samsung LG Sony
Достаточно простая структура функции. Название функции show_as_text, важно чтобы не совпадала с названием функции самого Python. Имя функции должна быть уникальна и по сравнению с переменными. Если функция будет иметь название get_values, и после нее в скрипте будет создана переменная с тем же именем, тогда вызов get_values(args) выдаст ошибку.
# -*- coding: utf-8 -*- def get_value(): return True a = 1 b = 3 get_value = "some text..." is_true = get_value()
Получим ошибку:
TypeError: "str" object is not callable Если потребуется вернуть из функции несколько значений, можно использовать кортеж. Создадим небольшой аналог игры Бинго! чтобы получить разные номера. # -*- coding: utf-8 -*- import random def bingo(): return (random.randint(0, 30), random.randint(0, 30), random.randint(0, 30)) Numbers = bingo() print "Первый: ", Numbers print "Второй: ", Numbers print "Третий: ", Numbers
Присвоить аргументу функции значение по умолчанию можно с помощью оператора присваивания.
Def connect(ip, port=8080): return str(ip) + " " + str(port) print connect("127.0.0.1") # Получим: 127.0.0.1 8080
Если в определении функции для каких-либо параметров указаны значения по умолчанию, при последующих вызовах функции эти параметры можно опустить. Если при вызове какой-то из этих не указан, он получит значение по умолчанию. Например:
Connect("сайт", 80)
также имеется возможность передавать функции именованные аргументы, которые при этом можно перечислять в произвольном порядке. Однако в этом случае вы должны знать, какие имена аргументов указаны в определении функции.
Connect(port=80, host="сайт")
Когда внутри функции создаются новые переменные, они имеют локальную область видимости. То есть такие переменные определены только в пределах тела функции, и они уничтожаются, когда функция возвращает управление программе. ЧТобы иметь возможность изменять глобальные переменные внтури функции, эти переменные следует определить в теле функции с помощью инструкции global.
Num = 1 # Глабальная перемення def next_number(): global num personal_num = 999 num += 1 return num print next_number() # результат 2 # Попробуем получить значении локальной переменной personal_num print personal_num # Ошибка NameError: name "personal_num" is not defined
Последнее обновление: 11.04.2018
Функции представляют блок кода, который выполняет определенную задачу и который можно повторно использовать в других частях программы. Формальное определение функции:
Def имя_функции ([параметры]): инструкции
Определение функции начинается с выражения def , которое состоит из имени функции, набора скобок с параметрами и двоеточия. Параметры в скобках необязательны. А со следующей строки идет блок инструкций, которые выполняет функция. Все инструкции функции имеют отступы от начала строки.
Например, определение простейшей функции:
Def say_hello(): print("Hello")
Функция называется say_hello . Она не имеет параметров и содержит одну единственную инструкцию, которая выводит на консоль строку "Hello".
Для вызова функции указывается имя функции, после которого в скобках идет передача значений для всех ее параметров. Например:
Def say_hello(): print("Hello") say_hello() say_hello() say_hello()
Здесь три раза подряд вызывается функция say_hello. В итоге мы получим следующий консольный вывод:
Hello Hello Hello
Теперь определим и используем функцию с параметрами:
Def say_hello(name): print("Hello,",name) say_hello("Tom") say_hello("Bob") say_hello("Alice")
Функция принимает параметр name, и при вызове функции мы можем передать вместо параметра какой-либо значение:
Hello, Tom Hello, Bob Hello, Alice
Значения по умолчанию
Некоторые параметры функции мы можем сделать необязательными, указав для них значения по умолчанию при определении функции. Например:
Def say_hello(name="Tom"): print("Hello,", name) say_hello() say_hello("Bob")
Здесь параметр name является необязательным. И если мы не передаем при вызове функции для него значение, то применяется значение по умолчанию, то есть строка "Tom".
Именованные параметры
При передаче значений функция сопоставляет их с параметрами в том порядке, в котором они передаются. Например, пусть есть следующая функция:
Def display_info(name, age): print("Name:", name, "\t", "Age:", age) display_info("Tom", 22)
При вызове функции первое значение "Tom" передается первому параметру - параметру name, второе значение - число 22 передается второму параметру - age. И так далее по порядку. Использование именованных параметров позволяет переопределить порядок передачи:
Def display_info(name, age): print("Name:", name, "\t", "Age:", age) display_info(age=22, name="Tom")
Именованные параметры предполагают указание имени параметра с присвоением ему значения при вызове функции.
Неопределенное количество параметров
С помощью символа звездочки можно определить неопределенное количество параметров:
Def sum(*params): result = 0 for n in params: result += n return result sumOfNumbers1 = sum(1, 2, 3, 4, 5) # 15 sumOfNumbers2 = sum(3, 4, 5, 6) # 18 print(sumOfNumbers1) print(sumOfNumbers2)
В данном случае функция sum принимает один параметр - *params , но звездочка перед названием параметра указывает, что фактически на место этого параметра мы можем передать неопределенное количество значений или набор значений. В самой функции с помощью цикла for можно пройтись по этому набору и произвести с переданными значениями различные действия. Например, в данном случае возвращается сумма чисел.
Возвращение результата
Функция может возвращать результат. Для этого в функции используется оператор return , после которого указывается возвращаемое значение:
Def exchange(usd_rate, money): result = round(money/usd_rate, 2) return result result1 = exchange(60, 30000) print(result1) result2 = exchange(56, 30000) print(result2) result3 = exchange(65, 30000) print(result3)
Поскольку функция возвращает значение, то мы можем присвоить это значение какой-либо переменной и затем использовать ее: result2 = exchange(56, 30000) .
В Python функция может возвращать сразу несколько значений:
Def create_default_user(): name = "Tom" age = 33 return name, age user_name, user_age = create_default_user() print("Name:", user_name, "\t Age:", user_age)
Здесь функция create_default_user возвращает два значения: name и age. При вызове функции эти значения по порядку присваиваются переменным user_name и user_age, и мы их можем использовать.
Функция main
В программе может быть определено множество функций. И чтобы всех их упорядочить, хорошей практикой считается добавление специальной функции main , в которой потом уже вызываются другие функции:
Def main(): say_hello("Tom") usd_rate = 56 money = 30000 result = exchange(usd_rate, money) print("К выдаче", result, "долларов") def say_hello(name): print("Hello,", name) def exchange(usd_rate, money): result = round(money/usd_rate, 2) return result # Вызов функции main main()
Напомним, что в математике факториал числа n определяется как n! = 1 ⋅ 2 ⋅ ... ⋅ n. Например, 5! = 1 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 4 ⋅ 5 = 120. Ясно, что факториал можно легко посчитать, воспользовавшись циклом for. Представим, что нам нужно в нашей программе вычислять факториал разных чисел несколько раз (или в разных местах кода). Конечно, можно написать вычисление факториала один раз, а затем используя Copy-Paste вставить его везде, где это будет нужно.
# вычислим 3! res = 1 for i in range(1, 4): res *= i print(res) # вычислим 5! res = 1 for i in range(1, 6): res *= i print(res)
Однако, если мы ошибёмся один раз в начальном коде, то потом эта ошибка попадёт в код во все места, куда мы скопировали вычисление факториала. Да и вообще, код занимает больше места, чем мог бы. Чтобы избежать повторного написания одной и той же логики, в языках программирования существуют функции.
Функции — это такие участки кода, которые изолированы от остальный программы и выполняются только тогда, когда вызываются. Вы уже встречались с функциями sqrt(), len() и print(). Они все обладают общим свойством: они могут принимать параметры (ноль, один или несколько), и они могут возвращать значение (хотя могут и не возвращать). Например, функция sqrt() принимает один параметр и возвращает значение (корень числа). Функция print() принимает переменное число параметров и ничего не возвращает.
Покажем, как написать функцию factorial(), которая принимает один параметр — число, и возвращает значение — факториал этого числа.
Def factorial(n): res = 1 for i in range(1, n + 1): res *= i return res print(factorial(3)) print(factorial(5))
Дадим несколько объяснений. Во-первых, код функции должен размещаться в начале программы, вернее, до того места, где мы захотим воспользоваться функцией factorial(). Первая строчка этого примера является описанием нашей функции. factorial - идентификатор, то есть имя нашей функции. После идентификатора в круглых скобках идет список параметров, которые получает наша функция. Список состоит из перечисленных через запятую идентификаторов параметров. В нашем случае список состоит из одной величины n. В конце строки ставится двоеточие.
Далее идет тело функции, оформленное в виде блока, то есть с отступом. Внутри функции вычисляется значение факториала числа n и оно сохраняется в переменной res. Функция завершается инструкцией return res, которая завершает работу функции и возвращает значение переменной res.
Инструкция return может встречаться в произвольном месте функции, ее исполнение завершает работу функции и возвращает указанное значение в место вызова. Если функция не возвращает значения, то инструкция return используется без возвращаемого значения. В функциях, которым не нужно возвращать значения, инструкция return может отсутствовать.
Приведём ещё один пример. Напишем функцию max(), которая принимает два числа и возвращает максимальное из них (на самом деле, такая функция уже встроена в Питон).
10 20 def max(a, b): if a > b: return a else: return b print(max(3, 5)) print(max(5, 3)) print(max(int(input()), int(input())))
Теперь можно написать функцию max3(), которая принимает три числа и возвращает максимальное их них.
Def max(a, b): if a > b: return a else: return b def max3(a, b, c): return max(max(a, b), c) print(max3(3, 5, 4))
Встроенная функция max() в Питоне может принимать переменное число аргументов и возвращать максимум из них. Приведём пример того, как такая функция может быть написана.
Def max(*a): res = a for val in a: if val > res: res = val return res print(max(3, 5, 4))
Все переданные в эту функцию параметры соберутся в один кортеж с именем a, на что указывает звёздочка в строке объявления функции.
2. Локальные и глобальные переменные
Внутри функции можно использовать переменные, объявленные вне этой функции
Def f(): print(a) a = 1 f()
Здесь переменной a присваивается значение 1, и функция f() печатает это значение, несмотря на то, что до объявления функции f эта переменная не инициализируется. В момент вызова функции f() переменной a уже присвоено значение, поэтому функция f() может вывести его на экран.
Такие переменные (объявленные вне функции, но доступные внутри функции) называются глобальными .
Но если инициализировать какую-то переменную внутри функции, использовать эту переменную вне функции не удастся. Например:
Def f(): a = 1 f() print(a)
Получим ошибку NameError: name "a" is not defined . Такие переменные, объявленные внутри функции, называются локальными . Эти переменные становятся недоступными после выхода из функции.
Интересным получится результат, если попробовать изменить значение глобальной переменной внутри функции:
Def f(): a = 1 print(a) a = 0 f() print(a)
Будут выведены числа 1 и 0. Несмотря на то, что значение переменной a изменилось внутри функции, вне функции оно осталось прежним! Это сделано в целях “защиты” глобальных переменных от случайного изменения из функции. Например, если функция будет вызвана из цикла по переменной i , а в этой функции будет использована переменная i также для организации цикла, то эти переменные должны быть различными. Если вы не поняли последнее предложение, то посмотрите на следующий код и подумайте, как бы он работал, если бы внутри функции изменялась переменная i.
Def factorial(n): res = 1 for i in range(1, n + 1): res *= i return res for i in range(1, 6): print(i, "! = ", factorial(i), sep="")
Если бы глобальная переменная i изменялась внутри функции, то мы бы получили вот что:
5! = 1 5! = 2 5! = 6 5! = 24 5! = 120
Итак, если внутри функции модифицируется значение некоторой переменной, то переменная с таким именем становится локальной переменной, и ее модификация не приведет к изменению глобальной переменной с таким же именем.
Более формально: интерпретатор Питон считает переменную локальной для данной функции, если в её коде есть хотя бы одна инструкция, модифицирующая значение переменной, то эта переменная считается локальной и не может быть использована до инициализации. Инструкция, модифицирующая значение переменной — это операторы = , += , а также использование переменной в качестве параметра цикла for . При этом даже если инструкция, модицифицирующая переменную никогда не будет выполнена, интерпретатор это проверить не может, и переменная все равно считается локальной. Пример:
Def f(): print(a) if False: a = 0 a = 1 f()
Возникает ошибка: UnboundLocalError: local variable "a" referenced before assignment . А именно, в функции f() идентификатор a становится локальной переменной, т.к. в функции есть команда, модифицирующая переменную a , пусть даже никогда и не выполняющийся (но интерпретатор не может это отследить). Поэтому вывод переменной a приводит к обращению к неинициализированной локальной переменной.
Чтобы функция могла изменить значение глобальной переменной, необходимо объявить эту переменную внутри функции, как глобальную, при помощи ключевого слова global:
Def f(): global a a = 1 print(a) a = 0 f() print(a)
В этом примере на экран будет выведено 1 1, так как переменная a объявлена, как глобальная, и ее изменение внутри функции приводит к тому, что и вне функции переменная будет доступна.
Тем не менее, лучше не изменять значения глобальных переменных внутри функции. Если ваша функция должна поменять какую-то переменную, пусть лучше она вернёт это значением, и вы сами при вызове функции явно присвоите в переменную это значение. Если следовать этим правилам, то функции получаются независимыми от кода, и их можно легко копировать из одной программы в другую.
Например, пусть ваша программа должна посчитать факториал вводимого числа, который вы потом захотите сохранить в переменной f. Вот как это не стоит делать:
5 def factorial(n): global f res = 1 for i in range(2, n + 1): res *= i f = res n = int(input()) factorial(n) # дальше всякие действия с переменной f
Этот код написан плохо, потому что его трудно использовать ещё один раз. Если вам завтра понадобится в другой программе использовать функцию «факториал», то вы не сможете просто скопировать эту функцию отсюда и вставить в вашу новую программу. Вам придётся поменять то, как она возвращает посчитанное значение.
Гораздо лучше переписать этот пример так:
5 # начало куска кода, который можно копировать из программы в программу def factorial(n): res = 1 for i in range(2, n + 1): res *= i return res # конец куска кода n = int(input()) f = factorial(n) # дальше всякие действия с переменной f
Если нужно, чтобы функция вернула не одно значение, а два или более, то для этого функция может вернуть список из двух или нескольких значений:
Тогда результат вызова функции можно будет использовать во множественном присваивании:
3. Рекурсия
Def short_story(): print("У попа была собака, он ее любил.") print("Она съела кусок мяса, он ее убил,") print("В землю закопал и надпись написал:") short_story()
Как мы видели выше, функция может вызывать другую функцию. Но функция также может вызывать и саму себя! Рассмотрим это на примере функции вычисления факториала. Хорошо известно, что 0!=1, 1!=1. А как вычислить величину n! для большого n? Если бы мы могли вычислить величину (n-1)!, то тогда мы легко вычислим n!, поскольку n!=n⋅(n-1)!. Но как вычислить (n-1)!? Если бы мы вычислили (n-2)!, то мы сможем вычисли и (n-1)!=(n-1)⋅(n-2)!. А как вычислить (n-2)!? Если бы... В конце концов, мы дойдем до величины 0!, которая равна 1. Таким образом, для вычисления факториала мы можем использовать значение факториала для меньшего числа. Это можно сделать и в программе на Питоне:
Def factorial(n): if n == 0: return 1 else: return n * factorial(n - 1) print(factorial(5))
Подобный прием (вызов функцией самой себя) называется рекурсией, а сама функция называется рекурсивной.
Рекурсивные функции являются мощным механизмом в программировании. К сожалению, они не всегда эффективны. Также часто использование рекурсии приводит к ошибкам. Наиболее распространенная из таких ошибок - бесконечная рекурсия, когда цепочка вызовов функций никогда не завершается и продолжается, пока не кончится свободная память в компьютере. Пример бесконечной рекурсии приведен в эпиграфе к этому разделу. Две наиболее распространенные причины для бесконечной рекурсии:
- Неправильное оформление выхода из рекурсии. Например, если мы в программе вычисления факториала забудем поставить проверку if n == 0 , то factorial(0) вызовет factorial(-1) , тот вызовет factorial(-2) и т. д.
- Рекурсивный вызов с неправильными параметрами. Например, если функция factorial(n) будет вызывать factorial(n) , то также получится бесконечная цепочка.
Поэтому при разработке рекурсивной функции необходимо прежде всего оформлять условия завершения рекурсии и думать, почему рекурсия когда-либо завершит работу.