Вспомогательные алгоритмы и функции в Python

Кнопка «Разогрев» на микроволновке делает за тебя целую цепочку: включила печь, завела таймер на минуту, а по концу — звонок и свет. Один раз инженеры записали эту цепочку внутрь прибора, и теперь каждая кнопка запускает её одной строкой — никто не перепрошивает печь ради обеда. В программе то же самое: def упаковывает блок команд под именем, и после этого одно слово-вызов выполняет их все. Такая упаковка называется функция, а в учебнике информатики — вспомогательный алгоритм: маленький алгоритм внутри большого. Выигрыш двойной: код не копируют десять раз, и правка вносится в одном месте — поменяешь текст приветствия в функции, и все вызовы сразу станут новыми. В математике так же работает формула: записали один раз, подставляешь разные числа. В играх так живёт функция «нанести урон»: она одна, а вызывается на каждый удар каждого персонажа — сотни раз за минуту, и везде один и тот же проверенный код.

def: учим программу новое слово

Объявление выглядит так: def privet(): — слово def, имя, круглые скобки и двоеточие. Дальше с отступом идёт тело: def privet(): print("Здравствуйте!") Всё: функция создана, но ещё не выполнена. Python при чтении def только запоминает, что такое privet, и переходит к следующей строке — так же, как ты, прочитав рецепт, не начинаешь жарить блины. Запускает тело вызов — имя со скобками: privet(). Вызови его трижды — privet() privet() privet() — и трижды увидишь приветствие, а код объявления остался один. Имя для функции придумываешь по тем же правилам, что и имя переменной: латиница, без пробелов, не совпадает со служебными словами. Скобки обязательны: privet без скобок — это не вызов, а просто имя, Python его молча пропустит. Отступ в теле работает так же, как в if и циклах: сдвинул строку не туда — она вылетела из функции, и программа сломается с IndentationError. В теле может быть несколько строк — Python выполнит их сверху вниз, как обычную программу. Хочешь, чтобы privet к тому же возвращала число приветствий, — допиши в конец тела return 3: тело функции устроено по тем же правилам, что и вся программа.

Параметры и return

Функция без данных — как калькулятор без кнопок с цифрами. Данные передают через параметры — переменные в скобках при объявлении: def kvad(x): return x * x Здесь x — параметр: заготовка, в которую при вызове подставится конкретное значение. Вызов kvad(5) вернёт 25, kvad(9) вернёт 81, kvad(0) вернёт 0. Значение при вызове называют аргументом, и подставляются аргументы по порядку: у функции с двумя параметрами первый аргумент уйдёт в первый параметр, второй — во второй. Порядок безразличен, пока операция симметричная: summa(3, 2) и summa(2, 3) вернут одно и то же. Но для f(a, b): return a - b порядок решает всё: f(10, 3) вернёт 7, а f(3, 10) — минус 7. Команда return завершает функцию и отдаёт результат той строке, которая вызвала. Соберём формулу Пифагора: def gipotenuza(a, b): return (a*a + b*b) 0.5** — вызов gipotenuza(3, 4) вернёт 5.0. Ноль на конце не опечатка: возведение в степень 0.5 всегда даёт дробный тип float, даже когда результат круглый. Возвращённое значение сразу живёт в выражениях: kvad(3) + kvad(4) даст 25 — девять плюс шестнадцать, — а запись if kvad(x) > 100: работает в условиях как обычное сравнение. Функция — это почти новая команда языка.

Разбор сложного примера: функция внутри цикла

Соберём всё вместе: функция, цикл и накопитель результата. Программа считает сумму удвоенных чисел от 0 до 3: def dv(x): return x * 2 k = 0 for i in range(4): k = k + dv(i) print(k) Трассируем по кругу. i = 0: вызов dv(0) возвращает 0, в k всё ещё 0. i = 1: dv(1) вернёт 2, k = 0 + 2 = 2. i = 2: dv(2) вернёт 4, k = 6. i = 3: dv(3) вернёт 6, k = 12. Цикл кончился — print печатает 12. Заметь: в k копится не результат одного вызова, а сумма результатов — каждый вызов отдавал своё число, и мы прибавляли его к общему котлу. Такой приём — накопление в цикле через функцию — встречается везде: подсчёт суммы заказов, средней температуры за неделю, общего счёта в игре.

Собираем программу из функций

Смысл функций не в экономии строк, а в порядке: большая задача распадается на шаги с именами, и программа читается как список дел. Магазин считает итог со скидкой: def itog(price, sale): return price - price * sale / 100 print(itog(400, 25)) На экране появится 300.0: скидка 25 процентов от 400 рублей — это 100 рублей, 400 − 100 = 300, а деление добавило дробный хвост. Функции вызывают из других функций и из циклов: for i in range(3): privet() трижды выполнит тело. Цикл умеет копить и результаты: если написать k = 0, а внутри цикла k = k + kvad(i), то после трёх шагов в k окажется 0 + 1 + 4 = 5 — квадраты чисел 0, 1, 2 собрались в сумму. Переменные, созданные внутри функции, — локальные: снаружи их не видно, поэтому имя x в функции не конфликтует с x в основной программе. Именно поэтому большие программы не разваливаются: каждый кусок живёт в своих скобках со своим набором имён. Функции сцепляются в конвейер: сделай chek(price, sale), которая вызывает itog и печатает «К оплате:», — и логика расчёта отделена от его показа на экране: поменял оформление чека — расчёт не тронул, и наоборот. И хороший тон: держи объявления функций в начале файла, выше основного кода, — тогда любой вызов ниже найдёт своё имя.

Как это выглядит в контрольных

Задания на функции в проверочных работах делятся на три вида. Первый — «что выведет программа»: трассируй вызовы на бумажке, как в шагах выше, и следи за порядком аргументов — в f(10, 3) десятка уйдёт в первый параметр, а не во второй. Второй — «найди ошибку»: чаще всего забыли вызвать функцию, потеряли скобки (privet вместо privet()), вернули результат без return или вызвали функцию выше её def. Третий — «напиши функцию»: читай условие как спецификацию — имя, параметры, что возвращать; задача «посчитай площадь прямоугольника» прямо диктует def plosh(a, b): return a * b. Проверяй себя вызовом с простыми числами: plosh(3, 4) обязана вернуть 12, иначе ищи ошибку в теле.

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