Συναρτήσεις - Συνέχεια

Παράδειγμα.

def sumsq(n):
    if n <= 0:
        return 0
    s = 0
    for i in range(1, n+1):
        s += i*i
    return s

print('Sum of the squares of the first four integers =', sumsq(4))

Το σώμα μιας συνάρτησης μπορεί να περιέχει οποιαδήποτε εντολή της Python, συμπεριλαμβανομένης, φυσικά, και της εντολής ανάθεσης. Το σώμα της παραπάνω συνάρτησης sumsq κάνει χρήση δύο μεταβλητών, των i και s. Η πρώτη είναι η μεταβλητή της ανακύκλωσης for και η δεύτερη περιέχει το τρέχων άθροισμα. Είναι σημαντικό να καταλάβουμε ότι αυτές οι μεταβλητές είναι "τοπικές" με την έννοια ότι είναι άγνωστες στο υπόλοιπο μέρος του προγράμματός μας. Αν, για παράδειγμα, προσπαθούσαμε να τυπώσουμε και την τιμή του μετρητή της ανακύκλωσης, εκτός του σώματος της συνάρτησης, θα παίρναμε το μήνυμα σφάλματος  NameError: name 'i' is not defined. Το ίδιο ακριβώς συμβαίνει και με τα τυπικά ορίσματα μιας συνάρτησης: συμπεριφέρονται ως τοπικές μεταβλητές, είναι άγνωστες δηλαδή εκτός του σώματος της συνάρτησης.

Ας γράψουμε τον κώδικα για τη συνάρτηση sumsq με έναν διαφορετικό (και ισοδύναμο) τρόπο:

def sumsq(n):
    if n <= 0: return 0
    s = 0
    while n > 0:
        s += n*n
        n -= 1
    return s

print('Sum of the squares of the first four integers =', sumsq(4))

Επιπλέον, εκτός του σώματος της συνάρτησης sumsq μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε το όνομα n ως όνομα μεταβλητής και η οποία δεν έχει καμμία απολύτως σχέση με το τυπικό όρισμα της sumsq με το ίδιο όνομα.

def sumsq(n):
    if n <= 0: return 0
    s = 0
    while n > 0:
        s += n*n
        n -= 1
    return s

n = 7
print('Sum of the squares of the first', n, 'integers =', sumsq(n))

Η τιμή της n εντός της συνάρτησης έχει αρχικά την τιμή 7 αλλά έχει την τιμή 0 όταν τελειώνει η εκτέλεση της συνάρτησης. Στο κύριο πρόγραμμα η τιμή της n είναι πάντα ίση με 7.

Παρατήρηση.

Παράδειγμα.

def f(x):
    y = 1
    x = x + y
    print('x =', x, 'y =', y)
    return x

x = 3
y = 2
z = f(x)
print('x =', x)
print('y =', y)
print('z =', z)

Παρατηρούμε ότι το όνομα x εμφανίζεται τόσο ως τυπικό όρισμα της συνάρτησης f αλλά και στον κώδικα ο οποίος περιέχει την κλήση της συνάρτησης (κύριο πρόγραμμα). Επίσης, το σώμα της συνάρτησης περιέχει την μεταβλητή y η οποία εμφανίζεται επίσης και εκτός του σώματος της συνάρτησης.

Αν εκτελέσουμε το πρόγραμμα θα δούμε τα παρακάτω αποτελέσματα

x = 4 y = 1
x = 3
y = 2
z = 4

τα οποία δείχνουν ότι οι μεταβλητές x, y εντός του σώματος της συνάρτησης είναι διαφορετικές από τις μεταβλητές x, y στο κύριο πρόγραμμα (βρίσκονται σε διαφορετικούς χώρους ονομάτων (namespace).):

Παράδειγμα.

def height(t):
    g = 9.81
    h = 0.5*g*t**2
    return h

# Main program
g = 10.0
time = float(input("Give time: "))
print(time,height(time))

Οι μεταβλητή g η οποία χρησιμοποιείται στο κύριο πρόγραμμα είναι διαφορετική από την μεταβλητή g η οποία χρησιμοποιείται στην συνάρτηση height.

• Οι υπολογισμοί στην συνάρτηση height γίνονται με την τιμή g=9.81.
• Εάν τυπώσουμε την g στο τέλος του κυρίου προγράμματος (μετά την κλήση της συνάρτησης) θα δούμε την τιμή g=10.0.

Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε μέσα στην συνάρτηση την τιμή g=10.0 η οποία δίνεται στο κύριο πρόγραμμα με τον κώδικα:

def height(t):
    h = 0.5*g*t**2
    return h

# Main program
g = 10.0
time = float(input("Give time: "))
print(time,height(time))

Μπορούμε να καθορίσουμε ότι αναφερόμαστε σε μία συγκεκριμένη μεταβλητή σε διαφορετικά τμήματα του προγράμματος (π.χ., στο κύριο πρόγραμμα και σε μία συνάρτηση) δηλώνοντάς την με την εντολή global. Τότε το όνομα που δηλώνεται στην global αντιστοιχεί στην ίδια μεταβλητή στην συνάρτηση και στο κύριο πρόγραμμα.

def height(t):
    global g
    g = 9.81
    h = 0.5*g*t**2
    return h

# Main program
g = 10.0
time = float(input("Give time: "))
print(time,height(time))

Εάν τυπώσουμε την g στο τέλος του κυρίου προγράμματος (μετά την κλήση της συνάρτησης) θα δούμε την τιμή g=9.81.

Παράδειγμα.

# Functions
def physicalParams():
    global g,v0
    g = 10.0
    v0 = 1.0

def height(t):
    y = v0*t-0.5*g*t**2
    return y

# Main program
physicalParams()
time = float(input("Give time: "))
print(time,height(time))

Εισαγωγή.

Παράδειγμα.

>>> help(len)
Help on built-in function len in module builtins:

>>> help('math.exp')

Help on built-in function exp in math:

math.exp = exp(...)
    exp(x)
    
    Return e raised to the power of x.

Όταν γράφουμε μία συνάρτηση μπορούμε να καθορίσουμε τις προδιαγραφές της σε κείμενο το οποίο γράφουμε στις επόμενες γραμμές μετά την εντολή def και το οποίο περιέχεται ανάμεσα σε σύμβολα """. (Το κείμενο αυτό λέγεται docstring.)

Παράδειγμα.

def organizeName(firstName, lastName, reverse):
    """firstName, lastName are strings, reverse is a boolean
    if reverse==False returns firstName lastName
    if reverse==True returns lastName, firstName"""

    if reverse == True:
        s = lastName + ', ' + firstName
    else:
        s = firstName + ' ' + lastName

    return s

Αφού τρέξουμε την συνάρτηση (ή το πρόγραμμα που περιέχει την συνάρτηση) μπορούμε να ανακαλέσουμε τις προδιαγραφές της συνάρτησης:

>>> help(organizeName)

organizeName(firstName, lastName, reverse)
    firstName, lastName are strings, reverse is a boolean
    if reverse==False returns firstName lastName
    if reverse==True returns lastName, firstName

Γραφική επανάληψη

Παράδειγμα.

def dateString(day, month, year, america):
    if america:
	return str(month) + '-' + str(day) + '-' + str(year)
    else:
        return str(day) + '-' + str(month) + '-' + str(year)

Η συνηθισμένη μορφή για την ημερομηνία (για εμάς) είναι η day-month-year. Η python μας δίνει τη δυνατότητα να απλοποιήσουμε την κλήση της συνάρτησης για αυτή την περίπτωση χρησιμοποιώντας προεπιλεγμένες τιμές για ένα ή περισσότερα ορίσματα (default parameter values).

def dateString(day, month, year, america=False):
    if america:
	return str(month) + '-' + str(day) + '-' + str(year)
    else:
        return str(day) + '-' + str(month) + '-' + str(year)

Η απουσία του ορίσματος america είναι ισοδύναμη με την κλήση της συνάρτησης με το όρισμα america=False. Έτσι, όλες οι παρακάτω κλήσεις της dateString είναι επιτρεπτές:

dateString(12, 10, 2016)
dateString(12, 10, 2016, True)
dateString(12, 10, 2016, america=True)

Η πρώτη θα επιστρέψει την ακολουθία χαρακτήρων '12-10-2016' ενώ οι επόμενες δύο την ακολουθία χαρακτήρων '10-12-2016'.

Παρατήρηση.

[Προαιρετικό]

Εισαγωγή.

dateString(year=2016, month=10, day=12, america=True)
dateString(day=12, year=2016, month=10, america=True)
dateString(america=True, day=12, year=2016, month=10)

Δείτε όμως ότι η κλήση dateString(12, month=10, 2016, False) παράγει ένα μήνυμα σφάλματος:

>>> dateString(12, month=10, 2016, False)
SyntaxError: positional argument follows keyword argument

ενώ η κλήση dateString(12, 10, 2016, america=False) επιστρέφει την ημερομηνία χωρίς μήνυμα σφάλματος:

>>> dateString(12, 10, 2016, america=False)
'12-10-2016'

Παρατήρηση.

Παράδειγμα.

def organizeName(firstName, lastName, reverse = False):

    if reverse == True:
        s = lastName + ', ' + firstName
    else:
        s = firstName + ' ' + lastName

    return s

# - - - Main program - - -

fName = input("Give your first name: ")
lName = input("Give your last name: ")

# call function with default argument
s = organizeName(fName,lName)
print(s)

# call using keyword arguments
s = organizeName(reverse=True, firstName='Nick', lastName='Papadakis')
print(s)

Χρησιμοποιήσατε ένα προεπιλεγμένο όρισμα (reverse). Καλέσαμε τη συνάρτηση αφήνοντας την προεπιλεγμένη τιμή στο προεπιλεγμένο όρισμα. Επίσης, καλέσαμε τη συνάρτηση χρησιμοποιώντας keyword arguments με τη σειρά προτίμησής μας (και όχι με τη σειρά που εμφανίζονται τα ορίσματα στον ορισμό της συνάρτησης).

Ερώτηση.

Βιβλιογραφία

1. Δημήτριος Καρολίδης, Μαθαίνετε εύκολα python (Εκδόσεις Καρολίδη, 2016).
2. Κ. Μαγκούτης, Χ. Νικολάου, Εισαγωγή στον αντικειμενοστραφή προγραμματισμό με Python, (Αποθετήριο "Κάλλιπος", 2016) - Κεφάλαιο 4. Συναρτήσεις και εκτέλεση υπό συνθήκη.
3. J.V. Guttag, Υπολογισμοί και προγραμματισμός με την python, Κεφάλαιο 4.
4. Σημειώσεις Μ. Πλεξουσάκη.