Back to the topics list

визначення функцій

Визначення функцій

На цьому уроці ми дізнаємося про функції. Функція — це невеликий блок інструкцій, як-от рецепт, який повідомляє комп’ютеру, що робити. Функції допомагають нам розбивати великі проблеми на маленькі частини. Вони роблять нашу роботу легшою, а наші програми зрозумілішими. Сьогодні ми побачимо, що таке функції, чому ми їх використовуємо та як вони допомагають нам створювати програми простим способом.

вступ

Уявіть, що у вас є іграшкова машина, яка завжди виконує ту саму роботу. Коли ви натискаєте кнопку, машина співає пісню. Подібним чином працює функція комп’ютерної програми. Це набір інструкцій, які можна використовувати знову і знову. Ви визначаєте функцію один раз, а потім можете викликати її щоразу, коли вам потрібно її використовувати. Ця ідея полегшує розуміння програм і пришвидшує створення.

У повсякденному житті ми виконуємо кроки, щоб щось робити. Наприклад, коли ви чистите зуби або готуєте бутерброд, ви виконуєте прості кроки по порядку. Функція схожа на ті кроки. Замість того, щоб щоразу нагадувати собі, як виконувати цю роботу, ви запам’ятовуєте кроки або натискаєте кнопку, яка робить це за вас.

Що таке функція?

Функція — це іменований блок коду, який виконує певне завдання. Ви можете розглядати це як міні-програму всередині вашої більшої програми. Функції написані для виконання однієї невеликої задачі. Вони можуть додавати цифри, привітатися з кимось або навіть малювати картинки на екрані. Ідея полягає в тому, щоб приховати деталі завдання всередині функції. Таким чином, вам потрібно лише викликати функцію за її іменем, коли вам потрібно виконати завдання.

Наприклад, проста функція може виглядати як вимикач світла. Коли ви перемикаєте вимикач, вмикається світло. Так само, коли ви викликаєте функцію, комп’ютер виконує дії всередині неї. Це зберігає вашу роботу акуратною та полегшує пошук і вирішення будь-яких проблем.

Чому ми використовуємо функції?

Є багато вагомих причин для використання функцій у програмуванні. По-перше, функції допомагають нам організувати нашу роботу. Замість того, щоб писати ті самі інструкції багато разів, ми пишемо їх один раз у функції, а потім викликаємо функцію, коли це необхідно. Це економить час і запобігає помилкам. По-друге, функції допомагають нам повторно використовувати код. Після визначення функції її можна використовувати в багатьох частинах нашої програми. По-третє, функції полегшують читання програм. Коли завдання розбивається на менші функції, ви можете переглянути назви функцій, щоб зрозуміти, що робить програма.

Уявіть, що ви будуєте великий LEGO-замок. Ви використовуєте маленькі блоки, щоб побудувати весь замок. Кожен маленький блок схожий на функцію, яка виконує певну роботу. Коли всі блоки зібрані, ви отримаєте повний замок. Таким же чином окремі функції складають повну програму.

Як визначити функцію

Ми можемо визначити функцію за допомогою спеціального коду. У багатьох мовах програмування ми використовуємо ключове слово, яке повідомляє комп’ютеру, що ми створюємо функцію. Однією з популярних мов для навчання програмуванню є Python. У Python ми використовуємо слово def для запуску функції. Ось простий приклад:

приклад:

 def say_hello():
    print("Привіт, друже!")
  

У цьому прикладі функція називається say_hello . Слово def повідомляє комп'ютеру, що ми визначаємо функцію. Ця функція робить одне: друкує дружнє повідомлення на екрані.

Як тільки ми визначили цю функцію, ми можемо використовувати її пізніше в нашій програмі. Це називається викликом функції. Комп’ютер виконуватиме всі кроки всередині функції під час кожного її виклику.

Прості приклади функцій

Тепер ми розглянемо три простих приклади функцій. Вони прості для розуміння та допомагають нам засвоїти основні ідеї.

Приклад 1: Функція привітання

У першому прикладі ми створюємо функцію, яка вітає когось по імені. Коли ми викликаємо функцію, вона скаже привіт другу.

код:

 def greet(name):
    print("Привіт, " + ім'я + "!")
  
# Виклик функції з іменем "Аліса"
привітати ("Аліса")
  

Покрокове пояснення:

• Функція greet визначається одним параметром під назвою name .
• Коли функція викликається, вона приймає значення, яке ви передаєте (наприклад, "Alice"), і друкує "Hello, Alice!" на екрані.
• Функцію можна викликати будь-яким іменем, і вона завжди покаже дружнє привітання.

Приклад 2: Функція додавання

У другому прикладі ми пишемо функцію, яка додає два числа. Це як міні-калькулятор, який додає числа.

код:

 def add_numbers(num1, num2):
    результат = num1 + num2
    print("Сума дорівнює:", результат)
  
# Виклик функції з числами 3 і 5
add_numbers(3, 5)
  

Покрокове пояснення:

• Функція add_numbers визначається двома параметрами: num1 і num2 .
• Усередині функції два числа додаються разом. Ця сума зберігається в змінній, що називається result .
• Потім функція друкує «Сума дорівнює:», а потім значення результату .
• Коли ми викликаємо add_numbers(3, 5) , функція додає 3 і 5, щоб отримати 8, яке потім друкується.

Приклад 3: Функція множення

У третьому прикладі ми створимо функцію, яка множить число на 2. Ця функція показує, як функція може повернути значення для подальшого використання.

код:

 def multiply_by_two(x):
    нове_значення = x * 2
    повернути нове_значення
  
# Виклик функції та збереження результату
результат = помножити_на_два(4)
print("4 помножити на 2 є", результат)
  

Покрокове пояснення:

• Функція multiply_by_two визначається одним параметром x .
• Усередині функції значення x множиться на 2 і зберігається в змінній під назвою new_value .
• Функція використовує ключове слово return для передачі результату туди, де була викликана функція.
• Коли ми викликаємо multiply_by_two(4) , функція обчислює, що 4, помножене на 2, дорівнює 8, і повертає це значення.
• Повернене значення зберігається у змінній з іменем result , яка потім друкується.

Розуміння параметрів і повернених значень

Функції можуть приймати інформацію ззовні через параметри . Параметр — це змінна, яка містить дані під час виклику функції. У наших прикладах name , num1 , num2 і x є параметрами.

Деякі функції повертають значення. Повернене значення — це результат, який повертає функція після виконання своєї роботи. У прикладі 3 функція multiply_by_two повертає значення, яке потім зберігається в змінній.

Ідея використання параметрів і значень, що повертаються, робить функції гнучкими та потужними. Ви можете змінити вхідні дані, щоб отримати різні результати, так само як зміна інгредієнтів у рецепті може призвести до різних смаків.

Модульне програмування: розбиття проблем на частини

Функції є ключовою ідеєю модульного програмування . Модульне програмування означає поділ великої програми на менші керовані частини або модулі. Кожна функція схожа на модуль, який виконує одне просте завдання. Коли всі модулі працюють разом, вони утворюють повну програму.

Подумайте про створення головоломки. Кожен шматочок маленький і простий. Але коли зібрати всі частини разом, ви побачите цілісну картину. У програмуванні використання функцій дозволяє працювати над одним невеликим фрагментом за раз. Таким чином легше створювати, розуміти та виправляти програми.

Модульне програмування допомагає зменшити повторення. Якщо частина вашої програми повинна виконувати ту саму роботу знову і знову, ви пишете для неї функцію. Тоді кожного разу, коли вам потрібно виконати цю роботу, ви просто викликаєте функцію замість того, щоб писати той самий код.

Такий підхід схожий на те, що маєте помічника, який знає, як зав’язувати шнурки, тому вам не доведеться вчитися робити це щоразу, коли ви отримуєте нову пару взуття.

Відносні повсякденні приклади

Давайте порівняємо функції з повсякденною діяльністю. Уявіть, що у вас багато справ вдома. Однією з ваших обов’язків є полив рослин. Замість того, щоб кожен раз думати про всі кроки, ви можете згадати: «Полийте рослини». Кожного разу, коли ви працюєте з рослинами, ви використовуєте свою власну функцію.

Інший приклад - приготування бутерброда. Спочатку ви берете дві скибки хліба. Потім ви додаєте масло, сир і, можливо, скибочку шинки. Нарешті, ви складаєте дві скибочки разом. Кожен крок зрозумілий і простий, як рядки функції. Щоразу виконуючи кроки, ви створите смачний бутерброд, не думаючи про кожен крок з нуля.

Ці щоденні приклади показують, що функції допомагають нам виконувати багато завдань, розбиваючи їх на зрозумілі прості частини.

Докладніше про визначення функцій

Коли ви починаєте вивчати функції, ви помітите, що кожна функція має назву , список параметрів у круглих дужках і блок коду всередині. Це може виглядати так у простому форматі:

Загальна структура:

 def ім'я_функції(параметр1, параметр2, ...):
    # блок коду
    повернути деяке_значення # якщо потрібно
  

Тут function_name — це ім’я функції. Параметри – це вхідні дані, які використовує функція. Блок коду — це набір інструкцій, які виконуватиме функція. Нарешті, return повертає результат.

Іноді ви можете бачити функції, які не мають жодних параметрів. Якщо функція не потребує додаткової інформації, ви все одно пишете дужки, але вони залишаються порожніми. Так само багато функцій виконують такі дії, як друк повідомлень, і не повертають жодного значення.

Суттєві властивості функцій

Ось кілька важливих властивостей функцій, які ви повинні пам’ятати:

• Можливість повторного використання: коли функцію визначено, ви можете використовувати її багато разів без повторного написання того самого коду.
• Модульність: функції допомагають розбити програму на менші частини. Кожна частина виконує певну роботу.
• Ремонтопридатність: якщо є помилка або потрібні зміни, ви можете виправити лише одну функцію замість багатьох рядків коду.
• Чіткість: завдяки функціям програму легко читати. Замість того, щоб читати багато коду, ви бачите чіткі назви функцій, які повідомляють вам, що робить кожна частина.

Дотримуючись цих властивостей, програмісти можуть створювати програми, які легше розуміти, налагоджувати та покращувати з часом. Подібно до підтримки порядку у вашій кімнаті, сортуючи іграшки по коробках, функції забезпечують акуратність і організованість програм.

Варіації та більш просунуті ідеї

У міру того, як ви звикли з ідеєю функцій, ви можете зіткнутися з кількома варіаціями. Іноді функції нічого не повертають; вони лише виконують дії. В інших випадках функції можуть викликати інші функції. Це відомо як функції вкладення або композиція функції.

Наприклад, функція може викликати функцію привітання перед тим, як почне виконувати інше завдання. Такий розподіл функцій дозволяє створювати складні програми з багатьох невеликих простих завдань.

Пізніше ви можете дослідити такі теми, як рекурсивні функції . Рекурсивна функція — це функція, яка викликає сама себе. Хоча ця ідея звучить трохи складно, це просто ще один спосіб розбити проблеми на менші частини. Наразі достатньо знати, що функції допомагають писати розумний і акуратний код.

Додаткові приклади та покрокові рішення

Давайте розглянемо два докладніших приклади, які крок за кроком показують, як працюють функції.

Приклад 4: функція для перевірки парних чисел

 def is_even(число):
    # Перевірте, чи число парне
    якщо число % 2 == 0:
        повертає True
    ще:
        повернути False

# Використання функції для перевірки числа 6
результат = is_even(6)
print("Чи 6 парне?", результат)
  

Покрокове пояснення:

• Функція is_even приймає один параметр під назвою number .
• Він перевіряє, чи число, поділене на 2, не має залишку за допомогою оператора модуля % .
• Якщо залишку немає, функція повертає True , що означає, що число парне.
• Якщо є залишок, функція повертає False .
• Коли is_even(6) викликається, функція перевіряє та виявляє, що 6 парне, тому повертає True .

Приклад 5: Функція для обчислення площі квадрата

 def area_of_square(side_length):
    # Обчисліть площу за формулою: площа = довжина_сторони * довжина_сторони
    площа = довжина_сторони * довжина_сторони
    область повернення

# Використання функції для обчислення площі квадрата зі стороною 5
квадратна_площа = площа_квадрата(5)
print("Площа квадрата дорівнює", square_area)
  

Покрокове пояснення:

• Функція area_of_square використовує side_length як параметр.
• Усередині функції вона множить довжину сторони на саму себе. Це відповідає математичній формулі \(\textrm{Площа} = \textrm{сторона\_довжина} \times \textrm{сторона\_довжина}\) .
• Потім обчислена площа повертається до основної частини програми.
• Коли ми викликаємо area_of_square(5) , функція обчислює \(5 \times 5\) щоб отримати 25.

Приклад 6. Функція для визначення більшого з двох чисел

 def larger_number(a, b):
    # Порівняйте два числа та поверніть більше
    якщо a > b:
        повернення a
    ще:
        повернення b

# Використання функції для пошуку більшого числа між 7 і 10
найбільше = більше_число(7, 10)
print("Більше число є", найбільше)
  

Покрокове пояснення:

• Функція larger_number приймає два параметри: a і b .
• Він порівнює два числа.
• Якщо a більше b , повертається a . В іншому випадку він повертає b .
• У прикладі larger_number(7, 10) повертає 10, оскільки 10 більше за 7.

Чому функції важливі для модульності

Функції — це потужний інструмент, який допомагає нам створювати програми за модульним принципом. Використовуючи функції, ви можете створювати окремі частини вашої програми, які працюють незалежно. Це означає, що якщо одна частина вашої програми має помилку або потребує вдосконалення, вам потрібно виправити лише цю одну функцію, а не переглядати велику масу коду.

Модульне програмування схоже на будівництво з кубиків LEGO. Кожен блок незалежний і може бути з’єднаний різними способами для створення різних структур. Якщо один блок зламається, ви можете замінити його, не відновлюючи весь замок. За допомогою функцій кожен невеликий розділ вашої програми можна створити, протестувати та виправити окремо.

Такий спосіб програмування допомагає краще зрозуміти проблеми та полегшує виконання складних завдань. Це також навчить вас логічно мислити над проблемами та вирішувати їх крок за кроком.

Резюме ключових моментів

• Визначення: функція — це блок коду, який виконує певне завдання.
• Багаторазове використання: коли функцію визначено, її можна використовувати багато разів у програмі.
• Структура: функції визначаються за допомогою спеціального ключового слова (наприклад, def у Python) і можуть містити параметри та значення, що повертаються.
• Прості приклади: ми розглянули функції, щоб привітати когось, додати числа, помножити число на два, перевірити, чи число парне, обчислити площу та порівняти два числа.
• Модульне програмування: функції допомагають розбити велику проблему на менші, прості частини. Це полегшує написання, читання та виправлення програм.
• Повсякденне порівняння: подібно до виконання рецепта або використання маленьких блоків LEGO для побудови великої конструкції, функції допомагають нам організовувати завдання у нашому повсякденному житті.
• Гнучкість: параметри дозволяють функціям працювати з різними входами, а значення, що повертаються, дають нам можливість використовувати результати.
• Вплив у реальному світі: функції та модульне програмування є будівельними блоками сучасних технологій, які використовуються в іграх, програмах і багатьох системах повсякденного життя.

Підсумовуючи, функції є важливою частиною програмування. Вони дозволяють нам писати чистий, зрозумілий і простий для розуміння код. Використовуючи функції, ми можемо вирішувати великі проблеми, розділяючи їх на маленькі, керовані завдання. Незалежно від того, чи це вітання друга, виконання обчислень або перевірка парності числа, функції допомагають зробити наші програми простими та цікавими.

Завжди пам’ятайте: кожне велике завдання можна полегшити за допомогою маленьких кроків, і ці маленькі кроки є функціями вашої програми.

Продовжуйте вчитися, досліджувати та отримуйте задоволення від програмування. Функції - це перший крок у написанні творчого та корисного коду!