【Python初心者】関数（ユーザー定義関数）【リスキリング】

Programming
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Pythonを勉強するために本を買ったけど，積読してる．
あらかじめPythonに入っている「組み込み関数」「組み込みメソッド」を使うことはあるけど，自分で好きなように関数を作りたい．
自分で関数を作るにはどうすればいい？

　そんな方が，関数を作れるようになるための記事です．
 

本記事の内容

 

　Pythonであらかじめ用意された関数－組み込み関数について，以前紹介しました．今回は，ご自身で関数を作成，実行する方法を紹介します．これまでの記事と同様に，コードを打ちながら学んで行きましょう．余力のある方は，部分的にコードを変更して実験してみましょう．
 

 

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組み込み関数の復習

　組み込み関数についてはこちらの記事をご覧ください．

【Python初心者】関数とメソッド【リスキリング】
Pythonの勉強を始めたけど，積読，挫折していませんか？関数とメソッドについて，解説しています．また，よく使う関数とメソッドをまとめました．Pythonを学びたい方、学び直したい方は，ぜひご一読ください．
hakenblog.com

 

 

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ユーザー定義関数


　書籍などでは，「ユーザー定義関数」などと呼ばれていますが，「組み込み関数」と異なり，自分で定義する関数という意識を持っておく程度で良いです．
変数と同様に，よく使うプログラムを関数にしておくことで，繰り返し使用できるというメリットがあります．
 

関数の定義（書き方）

　def（define（定義する）という意味です．）続いて半角スペースを挟んで，関数名を書き，関数に対する引数を入力する丸括弧を書いて，最後にコロンをつけます．次のブロックに，処理を記述します．

def 関数名(引数):
　処理

 

　関数名のつけ方は，変数名の付け方と同じルールに従っています．

【Python初心者】変数【リスキリング】
Pythonを勉強するために本を買ったけど，積読，挫折していませんか？変数について，その概念から分かりやすく解説しています．Pythonを学びたい方，学び直したい方，より深く学びたい方は，ぜひご一読ください．
hakenblog.com

 

　呼び出し方は前述の組み込み関数の時と同じです．

関数名（引数1, 引数2, 引数3,・・・）

 

まず，引数の無い簡単な関数の例がこちらです．

def shelf_py():
  print("棚からPytnon")

shelf_py()
棚からPytnon

 

 

引数について

実引数と仮引数

　関数定義内の引数を「仮引数」，呼び出し元の引数を 「実引数」と呼びます．実引数は，関数内に対応する仮引数にコピーされます．
　
この例では，変数nameが仮引数で，呼び出す際に()に入力した”Python”が実引数です．

def shelf_py(name):　
  print("棚から",name)

shelf_py("Python")　
棚から Python

 

 

デフォルト引数

　仮引数に，= で値を指定することによって，デフォルトの引数を指定できます．実引数が与えられない場合に使われます. 

def circle (radius, pi = 3.14):
  area = radius * radius * pi
  print(area)

circle(2)
12.56

 

piを3とした場合

circle(2, 3)
12

 

 

可変長引数

　一般に，個数が可変の引数を可変長引数と呼びます．

　仮引数(args)の先頭に（＊）をつけて，引数の数を制限なく渡すことができます．渡された引数はタプルとして表示されます．

def func_args(*args):
  print(args)

list_num = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]
func_args(*list_num)
(0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8)

 

　仮引数の前に（＊＊）をつけて，複数のキーワード引数を渡すことができます．渡された引数は辞書型（キーと値の組）として表示されます．
　キーワード引数とは，前から順に引数を渡すほかに「引数の変数名=値」という形式で，特定の引数だけ値を渡すことができます. 

def func_kwargs(**kwargs):
  print(kwargs)

func_kwargs(one=1, two=2, three=3, four=4, five=5)
{‘one’: 1, ‘two’: 2, ‘three’: 3, ‘four’: 4, ‘five’: 5}

 

 

ローカル変数とグローバル変数

ローカル変数
　関数内で定義された(代入された)変数です．関数内でのみ使用できます．関数の(毎回の)実行ごとに関数の実行が終了すれば失われ，関数の外から参照できません．前述のname, radius, pi, args, kwargsがローカル変数です．


グローバル変数
　関数外で定義されている変数は値を読み取ることのみ可能です. 前述のlist_numのように関数の外で定義されている変数です．
 

 

戻り値について

　関数を実行し，その結果として，関数の呼び出し元に返す値のことを，戻り値や返り値 などと呼びます．
 

return文

　return に続く式の評価結果を，関数の結果として呼び出し元に返して，関数を終了するという意味を持ちます．一般的に関数定義の最後に書きますが、if文など関数の途中で記述することもできます．

def 関数名(引数):
　処理
　return 結果

 

　ここまで，関数の結果を印字するために，便宜的にprint()を使ってきました．しかし，関数が値を返す場合は，必ず return を使いましょう．関数内で値を印字しても，関数の戻り値として利用することはできません．
 

　次のように円の面積を求めた関数circleに半径2を引数として，印字したものに，4をかけても球の面積は計算されません．

def circle (radius, pi = 3.14):
  area = radius * radius * pi
  print(area)

circle(2) * 4
12.56
—————————————————————————
TypeError Traceback (most recent call last)
in ()
—-> 1 circle(2) * 4

TypeError: unsupported operand type(s) for *: ‘NoneType’ and ‘int’

 

　関数にreturnを記述することで，球の面積を求めることができます．

def circle (radius, pi = 3.14):
  area = radius * radius * pi
  return area

circle(2) * 4
50.24

 

 

　条件分岐や繰り返しを関数に含めることで，さらに柔軟性が増します．

　タンパク質のアミノ酸配列からN型糖鎖の配列を抽出するプログラムです．N型糖鎖の配列はAsn-X-Ser/Thr（Xは任意のアミノ酸残基）です．

def n_glyco(seq):
  if seq[seq.index("N") + 2] == "S" or "T":
    return seq[seq.index("N"):seq.index("N")+3]

hercep_seq = "EEQYNSTYRVVS"
n_glyco(hercep_seq)
‘NST’

 

 

def fibo(n):
  """整数nまでのフィボナッチ数列を出力する"""
  a, b = 0, 1
  while a < n:
    print(a, end=' ')
    a, b = b, a+b
  return

fibo(100)
0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89

 

 

－読みやすさは大切だ－

「"""整数nまでのフィボナッチ数列を出力する"""」のように，関数本体の先頭に文字列を組み込めば，関数定義にドキュメントをつけることができます．これは組み込み関数help()の引数として関数名を渡すと戻ってきます．

help(fibo)
Help on function fibo in module __main__:

fibo(n)
整数nまでのフィボナッチ数列を出力する.

 

関数について，基本を学べましたでしょうか？
次はモジュールについて学びましょう！

最後まで読んでくださり，ありがとうございます☺️
 

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