Python for Beginners (16)｜函式 (Functions)

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程式設計師習慣用有效率的方式來編寫程式碼，最常見的方法之一就是將常用的功能寫在一個區塊當中並幫它命名，您無需在每次需要時輸入整段程式碼，只需鍵入其名稱即可， 這些命名的程式區塊稱為函式。在本篇文章中，我們將探索 Python 中的函式 (Functions) 並學習如何使用它。

1. 函式 (Functions)

函式 (Functions)是一段用來封裝任務的實用程式碼，而封裝是指用簡單的命令執行一系列步驟的方式。

我們試著利用下面製作蛋糕的過程來理解函式(Functions)的用途：

• 將所有的指令及流程步驟封裝到一個叫做 Bake_Cake  函式中
• 只要我們想製作蛋糕，不用關心具體細節，就可以使用 Bake_Cake 函式

函式用於結構化程式，將相同功能的程式獨立出來，僅在需要時呼叫使用。而程式設計師只要將函式寫好，可以利用此函式做相同動作，並可達到程式碼不重複。Python 函式可分為內建函式(built-in functions)及自訂函式(user-defined functions)

2. 內建函式 (built-in functions)

Python 內建函式，除了 input() 及 print() 之外，還有許多常見的內建函式，例如取得長度的 len()、找最大值的 max() 等等。如果想要知道有那些內建函式可用，可利用 dir(__builtins__) 來列出所有內建函式的名稱。

範例 1：內建函式使用 – input()及print()

範例 2：利用dir(builtins)列出所有內建函式名稱

假如我們想知道某個函數的用法，可以使用 help() 查詢

範例 3：利用 help() 查詢 len 函式用法

3. 自訂函式 (user-defined functions)

因開發需求而自行建立的函式，例如自訂計算三角形面積、圓柱體體積等等。

3.1 函式 (Function) 語法

自訂函式架構：

1. def (關鍵字)：def 標記函式標頭的開始。
2. function name(函式名稱)：函式命名規則跟變數一樣。
3. parameter (參數)：我們透過這些參數將值傳遞給函式，它們是依情況可做選擇的。
4. : (冒號)：標記函式標頭的結尾。
5. Docstrings (文檔字串)：函式說明字串，用來描述函式功能，可利用help()來顯示說明內容，此部分是可選擇的。
6. statements (敘述語句)：由一個或多個有效的python敘述語句所組成，敘述語句必須有縮排(通常為4個空格)。
7. return (返回)：主要是用於從函式返回值，此部分是可選擇的。

範例 4：自訂「攝氏轉華氏」函式

範例 5：自訂「華氏轉攝氏」函式

範例 6：使用 help() 查詢函式用法

範例 7：自訂「計算圓面積」函式

範例 8：自訂「計算圓周長」函式

範例 9：根據參數決定回傳圓面積還是圓周長

範例 10：函式可根據需求傳回多個輸出值

3.2 變數範圍

• 變數範圍可分為區域變數(local variables)與全域變數(global variables)
• 在函式內都能夠使用此兩種類型的變數，但在函式外則只能使用全域變數

範例 11：函式外不能使用區域變數 ans

範例 12：區域變數及全域變數用法

3.3 lambda 函數

在 Python 中您可以使用 lambda 表達式來建立匿名函式(即沒有名稱的函式)，而在語法最前面的 lambda 不是函式名稱，而是指令。lambda 表達式非常適合快速建立在程式碼以後不會用到的函式，lambda 函式的語法如下：
lambda arguments : expression

我們來比較一下函式的結構和 lambda 表達式的結構：

範例 13：區域變數

範例 14：區域變數

通常 lambda 函式會搭配 filter() 和 map() 這二個內建函式使用：

• filter() 函式是用來從資料組中篩選出想要的資料，它需要二個參數，第一個是函式，第二個是資料組。
• map() 函式的運作原理和 filter() 函式非常相似，它們都是利用一個指定的函式來處理資料組中的資料，最後得到一個新的資料組。

範例 15：利用 filter() 搭配 lambda

範例 16：利用 map() 搭配 lambda

本文中，我們討論了 Python 函式的用法，了解內建函式及自訂函式的使用方式，同時也介紹非常好用的 lambda。希望本篇文章能幫助您理解 Python 中函式的觀念及重要性。並透過一些範例來進行動手練習，後續會持續分享 Python 相關學習文章給有興趣的初學者。

4. Python 練習

學習環境：Google Colab (學習請按我)

練習範例：有 (本文提供)

Quiz：有 (測驗請按我)

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