Function

什麼是 function

• 一系列動作的包裝
• 把動作定義好，方便後續使用
• 舉例來說，如果我要畫一個圓
  • 先畫一個頭
  • 然後再擦掉一點點畫像的細部
  • 然後1,2,3
  • 一個圓，好了

• 每次都要詳述流程很麻煩
• 我們就把這一系列動作包裝成「畫圓」
• function 就跟「畫圓」一樣，把一系列動作包裝起來

基本語法

def say_hello():   #函數名稱
    print("Hello") #函數內容
    
say_hello()  #呼叫函數

parameters & arguments

• 如果我們希望 function 能根據不同的情形做不同的事情呢?
• 可以善用 parameters(參數) 和 arguments(引數)

def say_hello(a):   
    print(f"Hello from {a}") 
    
say_hello("Enzo")

• 在這個例子中，a 就是parameter，"Enzo" 就是argument

• 一個 function 可以有多個參數，但需要注意他們的順序

def say_hello(a, b):   
    print(f"Hello from {a} to {b}") 
    
say_hello("Alice", "Bob")

• 或是可以利用 key=value 的方式來表達，這樣就不用考慮順序

say_hello(a = "Alice", b = "Bob")
say_hello(a = "Bob", b = "Alice")

• 當我們把int, float, string 傳進 function 時，原本變數的值不會被改變

def f1(num):
    num += 1
 
x = 87
f1(x)
print(x)

• 如果是 list, dict, set 等，則會改變原本的值

def f2(l):
    l[0] += 1
 
y = [87, 88, 89]
f2(y)
print(y)

Why?

• id() 回傳變數存在電腦內的位置
• 回傳的 id 一樣，代表我們會對存在在同個位置的同個東西操作

def f1(num):
    num += 1
    print(f"id of num is {id(num)}")
    
def f2(l):
    l[0] += 1
    print(f"id of l is {id(l)}")
    
x = 87
print(f"id of x is {id(x)}")
f1(x)
 
y = [87,88,89]
print(f"id of y is {id(y)}")
f2(y)
 
print(x, y)

• 所以 function 內外的 list 其實是同一個

回傳值

• 如果想要讓 function 跑完可以產出一個值讓我們後續可以使用，那我們可以善用 function 的回傳值 (return value)

def factorial(n):
    result = 1
    for i in range(1, n + 1):
        result *= i
    return result
 
print(factorial(5)/(factorial(2) * factorial(3)))

• function 遇到 return 後就會直接中止，可以善用這個性質

def is_prime(number):
    for i in range(2, number):
        if number % i == 0:
            return False
    return True
print(is_prime(17))

定義 parameter 和 return value 的資料型態

def say_hello(a: str, b: str) -> str:   
    print(f"Hello from {a} to {b}") 
    
say_hello("Alice", "Bob")

• python 不會檢查 parameter 和 return value 的資料型態是否如同宣稱
• 這個只是提供人類看得，python interpreter 不會理會
• 不知道大作業會不會用到 🙃

我們已經見過的 function 們

sum([1,2,3])
min(2,3)
max(4,5)

type(sum)
type(min)
type(max)
type(print)  # builtin_function_or_method

練習

比24還要好笑的笑話

透過 function ，我們可以…

1. 把需要重複使用的一系列動作包裝起來
2. 呼叫 function 只需要知道它的參數、回傳值和功能是什麼，不用管function內部的實作方式
3. 讓你的程式變得更簡潔，別人也比較容易看懂

def factorial(n):
    result = 1
    for i in range(1, n + 1):
        result *= i
    return result
 
print(factorial(5)/(factorial(2) * factorial(3)))

Questions?

練習

哪裡買TELSA電動車卡便宜

Recursive (遞迴)的概念

• 在一個 function 內部呼叫自己
• 想想看費波納契數列的例子
  

我們可以這樣做

def Fibonacci(n):
    if n == 0:
        return 0
    if n == 1:
        return 1
    return Fibonacci(n-1) + Fibonacci(n-2)

如果想要挑戰…

超級貓貓星際漫遊3

Questions?

s = 0
def plus(a,b):
    s = a + b
    
print(f"s before plus: {s}")
plus(1,2)
print(f"s after plus: {s}")

為什麼s沒有變化？

Scope (範圍)

function 內的變數有兩種形式

• Global Variable（全域變數）：所有地方都能看到的變數
• Local Variable（區域變數）：只有 Function 裡面才能看到的變數

function 內的 local variable 跟外面是隔開的，雖然名字一樣但是互不干擾

s = 0
def plus(a,b):
    s = a + b
    
print(f"s before plus: {s}")
plus(1,2)
print(f"s after plus: {s}")

所以在這個例子，plus() 中的 s 是 local variable，跟外面同樣名字的變數是隔開的

那什麼時候會出現 global variable 呢?

官方說法

What are the rules for local and global variables in Python?
In Python, variables that are only referenced inside a function are implicitly global. If a variable is assigned a value anywhere within the function’s body, it’s assumed to be a local unless explicitly declared as global.

Reference

白話文

• 如果一個變數在function內沒有被賦值 (只有被reference)，那它會被視為 global variable
• 反之，它就是 local variable (除非他被特別宣告成 global variable)

舉個栗子🌰

global_var = 1234
 
def func():
    local_var = 5678
    print(f"global = {global_var}, local={local_var}")
    
func()
print(f"global = {global_var}, local={local_var}")

在這個例子中，global_var 就是全域變數，local_var 是區域變數

所以最後一行會出錯，因為 function 外看不到 local_var

s = 0
def plus(a,b):
    s = a + b
    
print(f"s before plus: {s}")
plus(1,2)
print(f"s after plus: {s}")

再回來看這個例子，因為 plus() 當中 s 這個變數被賦值了，所以就變成 local variable (就算外面也有s這個變數)，跟外面同樣名字的變數是隔開的

s = 0
def plus(a,b):
    global s 
    s = a + b
    
print(f"s before plus: {s}")
plus(1,2)
print(f"s after plus: {s}")

我們也可以強制將應該是 local variable 的變數轉成 global variable

Questions?

懂了之後，告訴你一個小秘密…

以上的狀況只適用於 int, float, bool 等基礎資料型態
至於 list, dict, set 這些資料型態基於跟 parameters & arguments 那段相同的原因，所以不適用

s = [1,2,3]
def plus(a,b):
    s[0] = a + b
    
print(f"s before plus: {s}")
plus(1,2)
print(f"s after plus: {s}")

像這樣

• 盡可能避免使用 global variable，沒正確使用很容易變成地雷
• 如果你考上台大資工，大一修了P教授的計程，請記得不要在考試的時候使用全域變數 (會哭 🥺)

Lambda Function 的概念

假如我要寫一個回傳平方的 function

def square(x):
    return x ** 2
 
print(square(4))

明明是很間單的運算，但是空間卻占的有點多

Lambda Function 的概念

可以用 python 特別的lambda function 簡化

square = lambda x : x ** 2
print(square(4))

也可以有多個 parameter

multiply = lambda a, b : a * b
print(multiply(8,7))

沒有作業，大作業加油🎉