03 Function

前面講到，datetime module 裡面的now() 或 today() 都是那個模組的功能，其實我們也可以自己寫功能
這些功能就叫 function
function 就是有 input (輸入) 就會給出 output (輸出) 的東西(跟數學一樣吧)

Syntax and Usage

function 用 def 來創造，創造出來之後，要用時再呼叫
下面這是一個最簡單的function

def main():
    print("this is a simple function")

main()

上面 def 是指宣告建立一個 function
main() 是指這個 function 的名稱叫 main，
括號內是這個 function 可以用的參數，現在沒有東西。
print 那一行是 main() 所執行的事情
最下面 main() 是呼叫這個 function
也就是說，如果沒有被呼叫，那麼main()裡面的東西就永遠不會跑

例如

def print1():
    print("1")

def print2():
    print("2")

def print3():
    print("3")

print1()
print2()
print3()

也可以把 function 的內容改成其他東西試試看唷

關於程式，還有一個重點叫「要寫可以重複使用的code」
例如一個打招呼的程式，要怎麼寫呢?

print("Hi")

嗎?
那現在如果要加名字呢?

確實我們也可以使用不同的變數
例如以下

name1 = "Iriii"
name2 = "Lilia"
name3 = "Tom"
print("hi")
print(name1)
print("hi")
print(name2)
print("hi")
print(name3)

但這樣重複性太高了，我們目的是要寫可以重複多次使用的東西
所以這時候 function 就很好用了

剛剛提到括號內的東西是那個 function 可以用的

def printName(name):
    print("Hi")
    print(name)


printName("Iriii")
printName("Lilia")
printName("Tom")

這樣就可以印出和上面相同的效果囉

第一行的 name 是一個可以代入的東西，function 裡有出現 name 的時候，
都是指呼叫 function 的那個當下填入的東西

現在用上面的 printName() 和一個 for loop 寫出一個要求三個使用者輸入名字，
然後會跟輸入名字打招呼的程式吧
(例如我輸入LILIA，程式會說 Welcome LILIA!，然後接著繼續要我輸入其他名字)

Scope

現在來看看下面的code
猜猜看會跑出什麼呢?

def printAnyThing():
    print(a)

def main():
    a = "sdfghjk"
    print(a)
    printAnyThing()


main()

咦咦咦咦怎麼回事，怎麼出現
NameError: name 'a' is not defined

我們要來講一個很重要的概念囉
就是 scope!!!

Scope是什麼呢?

簡單來說，在記憶體的認知裡，每個東西都有自己的壽命
試想如果所有東西都一直佔新的記憶體，應該會像開太多程式一樣卡吧w

電腦決定東西在記憶體中存活的時間就是靠scope
(Google說scope的中文是範圍)
一旦出了那個東西屬於的scope，那個變數就會被忘記

Scope一般可以用縮排判斷

例如 for loop 裡，for i in range(10) 的 i 就是一個變數
這個 i 在跑完這個 for loop 的時候就會被忘記

上面例子裡，a 屬於 main() 裡面，所以一旦出了他的 scope，就會不存在了
那有沒有可以用在所有scope裡的變數呢?

有!

就是最外層創立的變數!

這些在最外層(不用縮排)的變數叫: Global variable
而屬於自己的 scope 的則叫: Local variable

Local variable 如果和 Global variable 撞名，
這時候系統會假裝自己忘記 Global variable 存在，而去使用 Local 的那個
這個叫 shadowing
可以允許發生，但非常不建議

上面那個範例裡，還用了 main() 把主要的程式碼都包起來
事實上，這是接下來我們都要用的寫法喔

把所有主要驅動程式的 code 放在 main() 裡面有很多好處
除了可以減少不必要的記憶體浪費，也能讓整個程式架構更清楚

簡單來說，最外面那層可以放的東西只有

import module
Global variable (BAD)
各種 def function()
def main() 必要!
main() 必要!
之後會學的class 等

現在我們的程式總算有該有的樣子了:)))

Return Statement

現在讀讀看下面程式，會有error嗎? 為什麼?

a = "sdfghjk"
def printAnyThing():
    print(a)

def main():
    print(a)
    printAnyThing()


main()

那這個呢?

def myFunc():

    a = 50
    print(a)

def main():
    myFunc()
    print(a)

main()

NameError: name 'a' is not defined

現在來講關於 function 最後一個重點吧

既然所有 function 裡的東西在那個 function 的 scope 結束時都會消失
那總得有個方法留下資料吧

每一個 function 都需要一個 return
用法就像下面

def myFunc():
    a = 50
    return a

def main():
    
    print(myFunc())

main()

一看到 return ，這個 function 會立刻結束在那一行
並回傳 return 的唯一內容
這個值會成為那個 function 唯一留下的東西

嘗試理解下面 code 吧
會印出什麼呢?

def myFunc(a, b):
    ans = a + b
    return ans

def main():
    
    print(myFunc(3, 4))

main()

現在寫一個猜數字的遊戲吧

要能

向使用者拿一個範圍
隨機產生一個範圍內的數字
讓使用者一直猜直到猜對

記住要有以下要素

如果使用者輸入的不是 int 要求重新輸入

(提示: while loop)
產生出來的亂數必須包含使用者輸入的上限
要有 main()
決定數字是否正確的部分要是另一個名為 guessNumber() 的 function

其中一個可以參考的架構例如以下

def guessNumber(ans, num):
    if ans 大於或小於 num:
        print(太大/太小)
        return 一個東西
    else:
        猜對
        return 另一個東西


def main():
    向使用者取得範圍
    隨機產生那個正確數字

    while(一個條件):
        要求使用者猜數字
        guessNumber(答案, 使用者的輸入)

main()

Additional Readings

chapter 6 Functions https://runestone.academy/ns/books/published/thinkcspy/Functions/toctree.html

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