Funktioner Linda Mannila 13.11.2007
Vad kan vi nu? Primitiva datatyper Tal, strängar, booleska värden Samlingsdatatyp Listan Utskrift Indata Felhantering Intro till funktioner och moduler Villkorssatsen if Looparna for och while
Denna föreläsning Egna funktioner och moduler
grattis_v1.py print "Happy Birthday, dear Emma."
Vad är en funktion? Ett miniprogram inne i ett program Indata Utdata min_funktion
grattis_v2.py Funktionshuvud def grattis_emma(): print "Happy Birthday, dear Emma." Funktionskropp Definierar en ny funktion: ger betydelse till namnetgrattis_emma
grattis_v2.py def grattis_emma(): print "Happy Birthday, dear Emma." print "Happy Birthday to you! Testkörning: Inget händer...?
Att använda funktioner Att definiera en funktion är som att skapa en variabel den finns där för framtida bruk, men man måste explicit säga när man vill använda den När man använder en funktion säger man att man anropar den Anropet består av funktionens namn följt av en parentes Om vi bara anger funktionens namn utan parenteser tror Python att vi vill få information om den >>> grattis_emma <function grattis_emma at 0x015612F0> >>> grattis_emma() Happy Birthday to you! Happy Birthday to you! Happy Birthday, dear Emma. Happy Birthday to you! >>>
grattis_v3.py def grattis_emma(): print "Happy Birthday, dear Emma." print "Happy Birthday to you! grattis_emma() grattis_emma() Testkörning: Happy Birthday to you! Happy Birthday to you! Happy Birthday, dear Emma. Happy Birthday to you! Happy Birthday to you! Happy Birthday to you! Happy Birthday, dear Emma. Happy Birthday to you!
grattis_v4.py def grattis_emma(): print "Happy Birthday, dear Emma." def grattis_bo(): print "Happy Birthday, dear Bo."
grattis_v5.py def grattis_emma(): print "Happy Birthday, dear Emma." def grattis_bo(): print "Happy Birthday, dear Bo." print "Happy Birthday to you! def main(): grattis_emma() print grattis_bo() main()
Att ge indata till en funktion Funktioner blir mer användbara om man kan ge dem indata T.ex. en funktion som beräknar en rektangels area -> mer användbart att i anropet kunna ange längden på sidorna i stället för att ha en funktion som beräknar arean av samma rektangel (t.ex. med sidorna 6 och 7) De data en funktion vill ha som input när den anropas, definieras i funktionshuvudets parameterlista
grattis_v6.py Parameter def grattis(person): print "Happy Birthday, dear %s. % person def main(): grattis( Emma ) print grattis( Bo ) Argument main() Parametrar är platshållare för verkliga värden Parametrar kallas också formella parametrar Argument kallas också aktuella parametrar
grattis_v7.py def grattis(person): print "Happy Birthday, dear %s." % person def main(): namn = raw_input("mata in födelsedagshjältens namn: ") grattis(namn) main() När funktionen grattis anropas får parametern person det värde som namn har Alltså: parametern får argumentets värde!
Allmänna riktlinjer Ofta bra att separera den interna dataprocesseringen från interaktionen med användaren med hjälp av funktioner. T.ex. i grattis_v7.py sköts interaktionen i main medan data manipuleras i grattis Ett argument (en aktuell parameter) kan vara ett uttryck. I sådana fall evalueras uttrycket före det skickas till funktionen. En variabel är det enklaste exemplet på ett uttryck då en variabel skickas som parameter till en funktion evalueras den så att den byts ut mot dess värde. Eftersom det bara är värdet på argumentet/den aktuella parametern som skickas med inte själva namnet är det helt ok att den aktuella och formella parametern har olika namn. I det här exemplet heter den formella parametern person medan den aktuella heter namn.
grattis_v8.py def grattis(fornamn, efternamn): print "Happy Birthday, dear %s %s." % (fornamn, efternamn) def main(): fnamn = raw_input("mata in födelsedagshjältens förnamn: ") enamn = raw_input( Mata in födelsedagshjältens efternamn: ) grattis(fnamn, enamn) main() Flera parametrar Separeras med kommatecken både i funktionshuvudet och anropet
Indatafel i funktioner Att anropa en funktion utan att sända med de indata den kräver (argument, parametrar), resulterar i ett fel, t.ex: Att sända argument till en funktion som inte skall ha några parametrar Att inte sända argument till en funktion som kräver indata Att sända argument av fel typ Att sända fel antal argument till en funktion Att sända rätt antal argument till en funktion men i fel ordning
Fel! def inkrementera(tal): print tal + 1 >>> inkrementera() # inget argument Traceback (most recent call last): File "<pyshell#11>", line 1, in -toplevelinkrementera() TypeError: inkrementera() takes exactly 1 argument (0 given) >>> inkrementera(3,4) # fel antal argument Traceback (most recent call last): File "<pyshell#12>", line 1, in -toplevelinkrementera(3,4) TypeError: inkrementera() takes exactly 1 argument (2 given)
Hur fungerar funktioner? När en funktion anropas övergår Python till att köra den kod som finns i funktionskroppen Ifall anropet innehåller argument kopieras de in som parametrar till funktionen Det är som om man satte in funktionkroppens satser i det anropande programmet på den plats där funktionen anropades. Om funktionen returnerar ett värde, returneras värdet till det anropande programmet när funktionen körts till slut. Det anropande programmet fortsätter där det slutade, dvs. med den sats som kommer efter funktionsanropet.
Funktionsanrop Varje avlång stapel representerar en Python-sats Kontrollen överförs def min_funktion(par): Funktionen anropas min_funktion(arg) Funktionen avslutas
Att använda resultat från funktioner Alla funktioner vi skrivit hittills har skrivit ut resultatet på skärmen direkt Ofta vill man använda resultatet från en funktion någon annanstans i programmet Jfr. matematik f(x) = 2x 2 + 3x 4*f(3) = 4 * (2*9 + 3*3) = 4 * 27 = 108 Vi använder resultatet av funktionen f i en annan beräkning (f(3))
Att använda resultat från funktioner Motsvarande kod i Python: def f(x): svar = 2*(x**2) + 3*x uttryck = 4*f(3) print uttryck Men - hur få resultatet från funktionen f till beräkningen av uttryck?
Retursatser Entré nyckelordet return def f(x): svar = 2*(x**2) + 3*x return svar uttryck = 4*f(3) print uttryck
Jämför p1.py def f(x): svar = 2*(x**2) + 3*x return svar uttryck = 4*f(3) print 'f', uttryck p2.py def g(x): svar = 2*(x**2) + 3*x uttryck = 4*svar print 'g', uttryck g(3) Båda programmen använder funktioner skriver ut något Men utskriften sker på olika ställen I p1 sker utskriften i det anropande programmet (dvs. på den yttre nivån) I p2 skrivs resultatet ut direkt inne i funktionen
Alla funktioner returnerar något Vi testar att skriva ut resultatet av ett anrop till en funktion som inte innehåller någon retursats p3.py def h(x): svar = 2*(x**2) + 3*x uttryck = 4*svar print h', uttryck print h(3) Den önskade utskriften sker fortfarande inne i funktionen Dessutom får vi en extra utskrift: None Även om h-funktionen inte explicit returnerar något (dvs. vi har inte skrivit in någon retursats) får vi ändå ett returvärde (None) Detta gäller för alla funktioner Python gör så att varje funktion returnerar något om inget annat angivits, så returneras None Detta är ett vanligt fel om du får ett None i en utskrift där du inte förväntat dig det kan det hända att du försökt komma åt ett returvärde för en funktion som inte explicit returnerar något.
Funktioner med returvärden def ink (tal): return tal + 1 >>> ink(19) # Inget händer >>> resultat = ink(19) # Inget synligt händer >>> print resultat 20
Att använda returnerade värden Returvärdet kan tilldelas till en variabel ord_langd = len("hej") Returvärdet kan skrivas ut print Hej har %d tecken % len("hej") Returvärdet kan sändas som argument till en annan funktion min(len("hello"), len("hi"))
Exempel >>> length = len('how long am I?') >>> print length 14 >>> ord = "Filifjonka" >>> print %s innehåller %d tecken % (ord, len(ord)) Filifjonka innehåller 10 bokstäver
Funktionsanrop med return Varje avlång stapel representerar en Python-sats Kontrollen överförs def min_funktion(): Funktionsanrop resultat = min_funktion() return X Funktionen avslutas och returnerar värdet X. Detta värde tilldelas variabeln resultat, dvs. variabeln resultat har härefter värdet X.
Att använda funktioner Den som använder en redan existerande funktion behöver känna till: Funktionens namn Parametrarna (deras antal, ordning och typ) Vad som returneras eller vad resultatet av funktionen är
Variabler med samma namn Vad händer om en variabel i en funktion ges samma namn som en annan variabel som används på annan plats i programmet, utanför funktionen?
Vilka värden har summa? def add_one(x): summa = x+1 print 'Inne i funktionen: summa =', summa summa = 9 add_one(9) print 'Utanför funktionen: summa =', summa Provkörning Inne i funktionen: summa = 10 Utanför funktionen: summa = 9
Variablers räckvidd (scope) Lokala variabler Variabler som initialiseras och används inne i en funktion är osynliga utanför funktionen och för andra funktioner Gäller också parametrar Existerar bara lokalt inne i funktionen kan inte ses eller användas utanför den Tänk på funktioner som stängda lådor som det anropande programmet inte kan se in i det anropande programmet vet inte vad som händer inne i en funktion Globala variabler variabler som används på yttersta nivån, utanför funktioner och andra strukturer Det är dålig programmeringsstil att referera till globala variabler inne i en funktion använd i stället parametrar och returvärden
Exempel def add_one_bad(): print sum + 1 def add_one_ok(x): print x + 1 sum = 9 add_one_bad() add_one_ok(sum) Provkörning: 10 10
Exempel def main(): x = 3 minfunktion () def minfunktion(): print x # minfunktion känner inte till x main() Traceback (most recent call last): File "localscope.py", line 8, in <module> main() File "localscope.py", line 3, in main minfunktion () File "localscope.py", line 6, in minfunktion print x # minfunktion känner inte till x NameError: global name 'x' is not defined >>>
Använd parametrar och returvärden Om du vill använda lokala data från en funktion i en annan använd parametrar: def main(): x = 3 minfunktion (x) def minfunktion(x): print x main() Kom ihåg att parametern och argumentet inte behöver ha samma namn, dvs. funktionsdefinitionen kunde lika väl ha sett ut så här: def minfunktion(whatever): print whatever
Dokumentera Använd dokumentationssträngar för att dokumentera dina funktioner Förklara vad funktionen gör i en lång kommentar (tredubbla citattecken) som kommer genast efter funktionshuvudet, dvs. efter raden som börjar med def Varför? Används för att generera dokumentation automatiskt Ser snart exempel på hur!
Exempel hej.py hejalternativ.py inkrement.py fitness_wo_functions.py fitness.py
Exempel def hej (): Skriver hej på skärmen print Hej >>> hej() Hej >>> help(hej) Help on function hej in module main : hej() Skriver hej på skärmen
Ett till def skriv_rad(): Skriver ut en rad på skärmen print '-------------------' >>> skriv_rad() ------------------- >>> help(skriv_rad) Help on function skriv_rad in module main : skriv_rad() Skriver ut en rad på skärmen
Att skapa egna moduler Varje program är en modul! hello.py Linda Mannila 11.11.2004 Programmet skriver ut Hello World på skärmen print Hello World
Att använda egna moduler >>> import hello Hello World >>> help(hello) Help on module hello: NAME hello FILE c:\hello.py DESCRIPTION hello.py Linda Mannila 2007 Programmet skriver ut Hello World på skärmen
Egen modul med funktioner ''' fitness.py Linda Mannila 2007 A collection of fitness related functions. ''' def bmi(length, weight): '''Calculates the body mass index (bmi). Length in meters, weight in kg.''' print weight/(length**2) def waisthip(waist, hip): '''Calculates the waist-hip-ratio''' print waist/hip def maxheartrate(age): '''Estimates the maximum heart rate (MHR)''' print 220-age def VO2(distance): '''Estimates VO2 based on the Cooper test result''' print (distance-504.9) / 44.73
Att använda egna moduler med funktioner >>> import fitness >>> help(fitness) Help on module fitness: NAME fitness FILE \proggk07\forel11\kodexempel\fitness.py DESCRIPTION fitness.py Linda Mannila 2007 A collection of fitness related functions. FUNCTIONS VO2max(distance) Estimates VO2 max based on the ran distance in a Cooper test bmi(weight, length) Calculates the body mass index (bmi). Length in meters, weight in kg. maxheartrate(age) Estimates the maximum heart rate (MHR) waisthip(waist, hip) Calculates the waist-hip-ratio >>> fitness.bmi(78, 1.75) 25.4693877551