簡介

有些程式語言將函式稱為「 方法 」、「 程序 」或「 副程式 」。

函式的作用？

將一段『 具有某種功能 』或『 重複使用的敘述 』寫成獨立的程式單元，然後給予名稱，供後續呼叫使用，以『 簡化程式、提高可讀性 』。

為何需要學函式？

將程式碼包裝在一個區塊中，方便隨時呼叫使用！

函式的優缺點

• 優點
  • 可重複使用，程式會變得比較精簡。
  • 可讀性提高，容易偵錯、修改與維護。
• 缺點
  • 多了一道呼叫的手續，使程式的執行速度減慢。

Python 常見函式分為四種

1. 內建函式
2. 自訂函式
3. 匿名函式 lambda
4. 遞迴函式 (Recursive function)

全域變數 與 區域變數

💡 指的是 變數的有效生存範圍。

全域變數 (Global Variable)

定義於 函式區塊外 的變數，可作用於整份 Python Script 的範圍。

#全域變數
i = 10
def f():
    print(i)

f()           #10
print(i)      #10

區域變數 (Local Variable)

定義於 函式區塊內 的變數，僅能作用於函式區塊內。

def a1():
    #區域變數，無法傳到外面
    x = 1
    print(x)

print(x)       #NameError: name 'x' is not defined

內建函式

• Python 針對常見的用途所提供，但不一定能夠滿足所有需求。
• e.g. print()、 input()、 eval()、 type()、 int() 、 join() …

自訂函式

• 若要客製化一些功能，就要自行定義函式。
• 語法
  • 定義函式

      def functionName([parameters]):
          """
          通常函式的註解會寫在這裡！
          """
          statement
          [return value]
    

  • 呼叫函式

      functionName([parameters])
    

規範

• 定義(建立)函式 必須置於呼叫(使用)函式之前！
• 函式的名稱「 不能重複 」！
• 函式的 parameters，可以為 0 個、1 個或多個。
  • 若沒有 parameters， ( ) 仍須保留。
  • 若有多個 parameters，以 , 逗號隔開。parameters 個數及順序均不能弄錯。
• 函式 return 的 value，可以為 0 個、1 個或多個。
  • 若 沒有 return value，即 此函式 無回傳值 的意思，但其實 隱含了回傳一個 None， 可省略不寫。
  • 若有多個 return value，以 , 逗號隔開。return value 個數及順序均不能弄錯。

補充

• 如果想看到函式的註解，可以使用 print(functionName.__doc__)

• 假如想暫時空著且不讓執行時出錯，可使用 pass (佔位語句，表示不做任何事，是為了保持程式碼結構的完整性)。

    def functionName([parameters]):
        pass
  
    functionName([parameters])
  

範例：基本版

#定義函式：定義一個印出 Hello 的程式
def sayhello():
    """
    通常函式的註解會寫在這裡！
    """
    print("Hello")

#呼叫函式：呼叫上方定義的函式
sayhello()

#印出函式內的註解
print(sayhello.__doc__)

範例：0 個、1 個或多個函式 parameters

• parameter：用來傳遞資料給函式。
• 沒有回傳值 = 沒有 return value，即 此函式 無回傳值 的意思，但其實 隱含了回傳一個 None， 可省略不寫。

• 若沒有 parameters， ( ) 仍須保留。

    #定義函式 (沒有 parameters, 沒有回傳值)
    def sayhello():
        print("Hello")
  
    #呼叫函式
    sayhello()
  

• 若有多個 parameters，以 , 逗號隔開。parameters 個數及順序均不能弄錯。

    #定義函式 (有 1 個 parameters, 沒有回傳值)
    def say(msg):
        print(msg)
  
    #呼叫函式
    say("Hello Python")
    say("Hi ~ ")
  

    #定義函式 (有 N 個 parameters, 沒有回傳值)
    def add(n1, n2):
        result = n1 + n2
        print(result)
  
    #呼叫函式
    add(3, 4)
    add(8, 9)
  

範例：0 個、1 個或多個函式 return value

• return：離開函式，返回呼叫函式的地方。
• 基本上，Python 的函式都有回傳值。當我們用一個變數來接無回傳值函式的結果時，從執行結果可以看到 Python 隱含回傳了一個 None。

• 若有多個 return value，以 , 逗號隔開。return value 個數及順序均不能弄錯。

    #定義函式 (有 1 個 回傳值)
    def checkscore(score):
        if score < 0 or score > 100:
            return "分數超過範圍！"
        elif score >= 60:
            return "及格！"
        else:
            return "不及格！"
  
    s = eval(input("請輸入分數："))
  
    #呼叫函式
    print(checkscore(s))
  

    #定義函式 (有 N 個 回傳值)
    def divmod(x, y):
        div = x // y
        mod = x % y
        return div, mod
  
    #呼叫函式
    a, b = divmod(100, 7)
    print("100除以7的商數為", a, "餘數為", b)
    c, d = divmod(200, 13)
    print("200除以13的商數為", c, "餘數為", d)
  

匿名函式 lambda

lambda arg1, arg2, … : *expression*
lambda 參數 : 運算式

• 用來建立小的 匿名函式 (沒有名稱的函式)。
• 注意！lambda 運算式 不能有區塊，所以只能處理簡單的工作。
  • 對於 比較複雜的工作，還是要 使用 def 定義函式 才行。
• lambda 運算式會產生一個 函式物件。
  • arg1, arg2, … 相當於函式定義的參數。
  • expression 相當於函式定義的主體 (statements)。

範例

1. 作為簡單的運算式

    add = lambda x, y : x + y
   
    print(add(1, 2))              #3
    print(add("abc", "de"))       #abcde
   

2. 當作鍵值索引

    pairs = [(1, "one"), (2, "two"), (3, "three"), (4, "four")]
   
    # 根據 pair[1] 來排序："one", "two", "three", "four"
    pairs.sort(key=lambda pair: pair[1])                    # 方法一
    new_pairs = sorted(pairs, key=lambda pair: pair[1])     # 方法二
   
    # Output: [(4, 'four'), (1, 'one'), (3, 'three'), (2, 'two')]
   

遞迴函式 (Recursive function)

• 遞迴函式：可以不斷地自己呼叫自己本身的函式。

• 優點：邏輯性、可讀性及彈性均比迴圈來得好。

    n = eval(input("n = "))
  
    def factorial(n):
        if n == 0:
            return 1
        elif n > 0:
            return n * factorial(n - 1)
        else:
            return "錯誤輸入！"
  
    print(n, "! = ", factorial(n))
  

    💡 遞迴函式通常可以被 for 或 while 迴圈取代。
  
    n = eval(input("n = "))
     
    result = 1
    for i in range(1, n + 1):
        result = result * i
  
    print(n, "! = ", result)
  

References

1. Variable Scope in Python
2. 函式 function
3. 補充教材：模組（Module）& 套件/封包（Package）
4. 補充教材：函式 Function