Функции в Python и работа с файлами

Представь: в классе 28 учеников, и для каждого нужно посчитать средний балл по шести оценкам. Без функций это шесть строк кода, скопированных 28 раз, — почти 170 строк, в которых легко потерять одну. А когда оценки решат читать из файла data.txt, править придётся все 28 копий подряд. Выход простой: пишем функцию average один раз и вызываем её 28 раз с разными списками. В этом уроке разберём def, параметры и return, коротко заглянем в рекурсию и научим программу читать и записывать файлы.

Функции: def, параметры и return

Функция — это блок кода с именем, который можно вызывать сколько угодно раз. Объявление начинается с ключевого слова def: строка def average(grades): создаёт функцию с именем average, а grades здесь — параметр, имя, в которое при вызове придёт значение. Конкретные значения при вызове называют аргументами: в average([5, 4, 5, 4, 5, 4]) аргумент — этот самый список из шести оценок. Чтобы функция отдала результат наружу, нужен return: return sum(grades) / len(grades) вернёт 27 делить на 6, то есть 4.5. Функций в программе может быть сколько угодно, а return может встречаться в разных ветках if — как только Python дошёл до него, функция завершается.

Локальные переменные и рекурсия

Переменная, созданная внутри функции, локальная: после выхода из функции её не существует — total из average снаружи не виден. Читать глобальную переменную из функции можно и без разрешений, а вот менять — только после строки global: иначе Python создаст локальную с тем же именем, и глобальная останется старой. Вторая важная штука — рекурсия: функция вызывает саму себя. Классический пример — факториал: def fact(n): при n == 1 возвращаем 1, иначе return n * fact(n - 1). Вызов fact(5) запускает цепочку из пяти вызовов: fact(5) просит fact(4), тот — fact(3) и так до fact(1), где срабатывает условие остановки, и значения возвращаются обратно: 1, 2, 6, 24 и наконец 120.

Прогон функции: стек вызовов

Следи за жизнью одного вызова. Программа встречает average([5, 4, 5]) и прыгает в тело функции, положив список в параметр grades. Внутри создаётся локальная переменная, return отдаёт число вызывающей строке — и жизнь функции кончается: её локальные переменные стираются. Если из average вызвать sq, а из sq — abs, получится стек вызовов: стопка, где работает только верхняя «тарелка». Рекурсия строит ту же стопку: fact(5) зовёт fact(4), тот fact(3) — пять вызовов в стопке, затем значения начинают возвращаться снизу вверх: 1, 2, 6, 24, 120. Глубина рекурсии — высота стопки, и у неё есть предел, поэтому рекурсия без условия остановки падает с ошибкой.

Параметры умеют иметь значения по умолчанию: def price(t, k=100) вернёт t · 100, если второй аргумент не передали, и t · k, если передали. Аргументы бывают позиционные — по порядку — и именованные: price(3, k=50) передаёт 3 по позиции и 50 по имени. Именованные делают вызовы читаемыми: видно по имени, что именно передаёшь. А значение по умолчанию вычисляется один раз при объявлении — именно поэтому пустой список в дефолте опасен.

Разбор типовой задачи

Задача в духе ЕГЭ: функция объявлена так — при n = 1 возвращается 1, иначе F(n) = F(n − 1) + 2 · n. Что вернёт F(4)? Считаем от базы вверх по шагам.

Такими функциями на экзамене кодируют даже суммы цифр числа. Разминка на ту же схему: функция D(n) возвращает 0 при n = 0, иначе D(n) = D(n // 10) + n % 10 — сумма цифр. Прогон D(2026): D(202) + 6, затем D(20) + 2, затем D(2) + 0, затем D(0) + 2 — итого 10. База, четыре шага, ответ: полминуты работы. Меняется формула шага — меняется арифметика, но не схема прогона.

return умеет отдавать и несколько значений сразу: return mn, mx вернёт пару, которую вызывающий код распакует в две переменные. А если return не встретился, функция вернёт None — помни это, когда пишешь функцию-«процедуру», которая только печатает результат на экран.

Файлы: читаем данные построчно

Реальные данные приходят файлами, и классическая связка чтения выглядит так:

with open("marks.txt") as f: for line in f: parts = line.strip().split(";") name = parts[0] marks = [int(x) for x in parts[1:]] print(name, sum(marks) / len(marks)) Строка за строкой: strip убирает невидимый перевод строки в конце, split(";") режет строку по точкам с запятой, parts[0] — имя, а срез parts[1:] — оценки, которые int превращает в числа.

Запись зеркальна: with open("result.txt", "w") as f и f.write("4.5") — только перевод строки в файл добавь руками через f.write("\n"). Цикл for по файлу читает его построчно, поэтому даже большой файл не съест память целиком: в ней живёт одна текущая строка.

Если файл маленький, короче прочитать его целиком: numbers = [int(x) for x in open("data.txt").read().split()] — одна строка превращает файл в список чисел. Для больших файлов этот путь расточителен: весь текст ляжет в память сразу, поэтому там остаётся построчный цикл. Выбирай по размеру данных, а не по вкусу.

Словарь урока

def#

ключевое слово объявления функции

Параметр#

имя в скобках при объявлении, принимает значение при вызове

return#

возврат значения и завершение функции

Стек вызовов#

стопка активных вызовов: работает только верхний

Условие остановки#

база рекурсии, где цепочка вызовов заканчивается

Режим файла#

правило открытия: чтение, запись с затиранием или дозапись

Как это спрашивают на контрольной и ЕГЭ

• Что выведет программа с функцией? Первый взгляд — есть ли return внутри.
• Сколько раз вызовется рекурсивная функция? Считай цепочку от аргумента до базы.
• Перепиши повторяющееся вычисление через функцию: вынеси код, верни return.
• Допиши программу чтения файла: with open, цикл по строкам, split по разделителю.
• Найди ошибку: функция возвращает None. Ищи пропущенный return или return не в той ветке.

На экзамене функции редко проверяют в одиночку: они спрятаны внутри задач на файлы, рекурсию и обработку данных. Навык «прочитать объявление, найти базу рекурсии, сделать прогон» экономит время сразу в нескольких заданиях.

Отдельный жанр задач — «найди вывод программы» с вложенными вызовами: f(g(3)), где g возвращает квадрат, а f — половину. Считай изнутри наружу: сначала g(3) даст 9, затем f(9) даст 4.5. Порядок вычислений в таких задачах важнее знаний синтаксиса.

Теперь собери всё вместе. Чтение данных: with open("marks.txt") as f, дальше for line in f: — внутри line.strip() убирает перевод строки, line.split(";") режет строку на части, например имя и шесть оценок. Каждую оценку превращаем в число функцией int, после этого работает обычная average. Запись зеркальна: open("result.txt", "w") и f.write("4.5"), а если результат надо дописывать, а не затирать, берём режим "a". Домашняя задача на сегодня: перепиши программу среднего балла так, чтобы оценки приходили из файла, а результат уходил в другой файл. Это ровно та связка «функции плюс файлы», которую проверяют на экзамене.

Подсказка: клавиши J — следующая тема, K — предыдущая, на телефоне: свайп влево/вправо — соседняя тема