Last modified: September 21, 2024

This article is written in: 🇵🇱

Funkcje

Funkcje są blokami instrukcji zamkniętymi pod jedną nazwą i pozwalającymi na kontrolowanie z zewnątrz poprzez przekazywanie argumentów. Definicja funkcji polega na określeniu, które instrukcje należą do ciała funkcji, ile argumentów oczekuje funkcja oraz jaką nazwą będzie ona wywoływana w innych miejscach kodu. Definicja sama w sobie nie uruchamia jeszcze żadnych instrukcji - potrzebne jest użycie nazwy funkcji wraz z wartościami argumentów w innym miejscu kodu, aby instrukcje zostały wykonane.

Koncepcja i potrzeba funkcji

W matematyce funkcja może wyglądać tak:

$$f(x) = x^2 + 1$$

Tutaj funkcja f przyjmuje argument x, wykonuje operację ( x^2 + 1 ) i zwraca wynik. W programowaniu funkcje działają na podobnej zasadzie, ale zamiast operacji matematycznych mogą wykonywać dowolny kod.

Główne powody używania funkcji w programowaniu to:

1. Funkcje pozwalają na podział kodu na mniejsze fragmenty, co znacząco wspiera modularność programu, ułatwiając zarządzanie poszczególnymi jego elementami.
2. Dzięki zastosowaniu funkcji, możliwe jest wielokrotne wykorzystanie tych samych fragmentów kodu w różnych częściach programu, co znacznie poprawia reużywalność.
3. Ponadto, funkcje pomagają uporządkować kod w taki sposób, że staje się on bardziej zrozumiały, co przekłada się na lepszą czytelność oraz łatwiejsze jego utrzymanie.
4. Poprzez stosowanie funkcji można również ukryć szczegóły implementacji, co pozwala użytkownikowi skupić się tylko na kluczowych aspektach działania, wspierając tym samym abstrakcję kodu.

Definicja funkcji

Funkcje mają następującą postać:

def nazwa_funkcji(argumenty):
    kod # ciało funkcji

Ciało funkcji może być dowolnie rozbudowane, ale zaleca się dzielenie większych funkcji na mniejsze, które mają jasno określony cel. W ten sposób zmniejsza się złożoność kodu i ułatwia jego czytanie.

Wywołanie funkcji

Zdefiniowaną funkcję wywołujemy w kodzie poprzez jej nazwę. Poniżej znajduje się podstawowy przykład wywołania funkcji.

# w tym miejscu definiujemy funkcję
def ryba():
    print('rybka')

# w tym miejscu wywołujemy funkcję
ryba()
# wyświetli: rybka

Funkcje z argumentami

Funkcje mogą mieć dowolną ilość argumentów - możliwe jest stworzenie funkcji bez argumentów lub funkcji z wieloma argumentami. Argumenty te pozwalają na przekazywanie danych do funkcji, które mogą być wykorzystywane w jej wnętrzu. Poniżej znajduje się przykład funkcji z jednym argumentem.

def ryba(argument):
    # oczekujemy, że argument będzie liczbą naturalną
    for i in range(argument):
        print('ryba')

# wywołanie funkcji z argumentem 3
ryba(3)

# wyświetli:
# ryba
# ryba
# ryba

Słowo kluczowe return

Słowo kluczowe return powoduje opuszczenie funkcji (instrukcje umieszczone poniżej nie są wykonywane). Return pozwala również na przekazanie wartości z wnętrza funkcji do reszty programu. Taka wartość po wywołaniu funkcji jest często zapisywana w zmiennej w innym miejscu programu. Na przykład:

def suma_trzech(a, b, c):
    return a + b + c

suma_a = suma_trzech(3, 6, 2)
suma_b = suma_trzech(4, 1, 7)

print(suma_a)  # wyświetli 11
print(suma_b)  # wyświetli 12

Funkcje z domyślnymi argumentami

Możemy również zdefiniować funkcję z domyślnymi argumentami, które zostaną użyte, jeśli nie zostaną przekazane żadne inne. Domyślne argumenty muszą być umieszczone po argumentach obowiązkowych, a ich ilość nie może przekroczyć ilości argumentów obowiązkowych. Przykład:

def suma_trzech(a, b, c=0):
    return a + b + c

suma_a = suma_trzech(3, 6)  # a + b + c = 3 + 6 + 0 = 9
suma_b = suma_trzech(4, 1, 7)  # a + b + c = 4 + 1 + 7 = 12

print(suma_a)  # wyświetli 9
print(suma_b)  # wyświetli 12

Funkcje z nieograniczoną liczbą argumentów

Istnieje sposób na zdefiniowanie funkcji z nieograniczoną liczbą argumentów obowiązkowych, przy czym nie możemy ich użyć w połączeniu z argumentami domyślnymi. Przykład:

def suma_n(*args):
    return sum(args)

suma_a = suma_n(1, 2, 3, 4)  # 1 + 2 + 3 + 4 = 10
suma_b = suma_n(10, 20, 30)  # 10 + 20 + 30 = 60

print(suma_a)  # wyświetli 10
print(suma_b)  # wyświetli 60

Funkcje z argumentami nazwanymi

Argumenty nazwane, przekazywane w postaci słownika za pomocą **kwargs, pozwalają na elastyczne i czytelne wywoływanie funkcji, szczególnie gdy mamy do czynienia z dużą liczbą opcjonalnych parametrów. **kwargs jest używane do przekazywania zmiennej liczby argumentów nazwanych do funkcji. Umożliwia to tworzenie bardziej uniwersalnych i wielokrotnego użytku funkcji, które mogą przyjmować różne zestawy argumentów w zależności od potrzeb wywołania.

Przykład:

def zbuduj_adres(**kwargs):
    adres = ""
    if "ulica" in kwargs:
        adres += kwargs["ulica"] + ", "
    if "miasto" in kwargs:
        adres += kwargs["miasto"] + ", "
    if "kod_pocztowy" in kwargs:
        adres += kwargs["kod_pocztowy"] + ", "
    if "kraj" in kwargs:
        adres += kwargs["kraj"]
    return adres

# Przykład wywołania z pełnym zestawem argumentów
adres1 = zbuduj_adres(ulica="Kwiatowa 15", miasto="Warszawa", kod_pocztowy="00-001", kraj="Polska")
print(adres1)  # wyświetli: Kwiatowa 15, Warszawa, 00-001, Polska

# Przykład wywołania z brakującym argumentem "kod_pocztowy"
adres2 = zbuduj_adres(ulica="Kwiatowa 15", miasto="Warszawa", kraj="Polska")
print(adres2)  # wyświetli: Kwiatowa 15, Warszawa, Polska

# Przykład wywołania z brakującym argumentem "miasto" i "kod_pocztowy"
adres3 = zbuduj_adres(ulica="Kwiatowa 15", kraj="Polska")
print(adres3)  # wyświetli: Kwiatowa 15, Polska

W powyższym przykładzie, funkcja zbuduj_adres przyjmuje dowolną liczbę argumentów nazwanych. Argumenty te są następnie używane do zbudowania pełnego adresu, ale tylko te, które zostały przekazane do funkcji. Dzięki **kwargs, funkcja jest bardzo elastyczna i może być używana z różnymi zestawami argumentów bez konieczności ich wcześniejszego definiowania. Zalety używania **kwargs

• Funkcje oferują dużą elastyczność, ponieważ mogą przyjmować dowolną liczbę argumentów, co jest szczególnie przydatne w sytuacjach, gdy liczba lub nazwy argumentów mogą się zmieniać w trakcie działania programu.
• Rozbudowa funkcji o nowe argumenty jest bardzo prosta, a jej struktura nie wymaga większych modyfikacji, co zdecydowanie wspiera łatwość rozszerzania i ułatwia przyszłe zmiany.
• Zastosowanie mechanizmu kwargs pozwala na przekazywanie argumentów jako nazwanych par, co pomaga unikać błędów związanych z nieprawidłową liczbą lub kolejnością argumentów, zwiększając niezawodność kodu.

Dokumentowanie funkcji

Dokumentowanie funkcji jest kluczowe dla utrzymania przejrzystości i zrozumienia kodu. Python pozwala na dodawanie docstringów, które są specjalnymi komentarzami umieszczonymi bezpośrednio pod definicją funkcji. Przykład:

def oblicz_pole_prostokata(dlugosc, szerokosc):
    """
    Funkcja oblicza pole prostokąta.

    Args:
        dlugosc (float): Długość prostokąta.
        szerokosc (float): Szerokość prostokąta.

    Returns:
        float: Pole prostokąta.
    """
    return dlugosc * szerokosc

pole = oblicz_pole_prostokata(5.0, 3.5)
print(pole)  # wyświetli: 17.5