Definice funkcí #

Dříve jsme volali funkce, které napsal někdo jiný:

print('Ahoj světe!')

Dnes si ukážeme, jak psát funkce vlastní.

K čemu jsou funkce? #

Často se stává, že kód, který dělá nějakou jednoduchou věc, není úplně jednoduchý. Jako příklad uvedu nám už známý kód, který v určitém řetězci zamění znak na dané pozici:

zacatek = slovo[:pozice]
konec = slovo[pozice + 1:]
nove_slovo = zacatek + novy_znak + konec

Z takového kódu není na první pohled jasné, co přesně dělá. Zvlášť když kód použiješ ve složitějším programu.

Dá se to vyřešit komentářem: ten, kdo bude program číst, si může přečíst co to má dělat. Samotný složitější kód pak může ignorovat.

# Ve slově `slovo` zaměnit znak na pozici `pozice` za `novy_znak`;
# výsledek bude v proměnné `nove_slovo`.
zacatek = slovo[:pozice]
konec = slovo[pozice + 1:]
nove_slovo = zacatek + novy_znak + konec

Ještě lepší ale bude si vytvořit funkci, která tenhle složitější postup provede. Jakmile takovou funkci vytvoříš, ve složitějším programu pak můžeš místo kódu výše psát jen:

nove_slovo = zamen(slovo, pozice, novy_znak)

Podobně fungují funkce, které už znáš: můžeš zavolat print(123), aniž bys potřeboval/a znát jakékoli detaily postupu, kterým se číslo převede na jednotlivé číslice a ty se pak vykreslí na obrazovce. Nebo řekneš želvě forward(100) a nezatěžuješ se tím, jak si želva „pamatuje“ svůj aktuální úhel natočení nebo jak se vlastně kreslí čára.

Funkce umožňuje pojmenovat nějaký kousek programu, který se pak dá použít pomocí jména bez detailních znalostí toho, jak to vevnitř funguje.

Definice funkce #

Protože už znáš if a for, které mají jednořádkovou hlavičku a odsazené tělo příkazu, neměl by ti zápis funkce připadat příliš zvláštní:

def zamen(slovo, pozice, novy_znak):
    """V daném slově zamění znak na dané pozici za daný nový znak."""
    zacatek = slovo[:pozice]
    konec = slovo[pozice + 1:]
    nove_slovo = zacatek + novy_znak + konec
    return nove_slovo

print(zamen('kočka', 1, 'a'))
print(zamen('kačka', 2, 'p'))

Jak to funguje?

Funkce se definuje příkazem def, za nějž napíšeš jméno funkce, pak do závorky seznam parametrů, které funkce bere, a pak dvojtečku.

Potom následuje odsazené tělo funkce – příkazy, které funkce provádí.

Tělo může začít dokumentačním řetězcem (angl. docstring), který popisuje co funkce dělá. To může být jakýkoli řetězec, ale tradičně se uvozuje třemi uvozovkami (i v případě že je jen jednořádkový).

Příkazem return pak můžeš z funkce vrátit nějakou hodnotu.

Při volání funkce se hodnoty, se kterými funkci zavoláš, přiřadí jednotlivým parametrům. Takže když zavoláš třeba zamen('kočka', 1, 'a'), můžeš si představit, že se provede toto:

# Nastavení proměnných podle zadaných argumentů
slovo = 'kočka'
pozice = 1
novy_znak = 'a'

# Samotné tělo funkce
zacatek = slovo[:pozice]
konec = slovo[pozice + 1:]
nove_slovo = zacatek + novy_znak + konec
return nove_slovo

Už víš, že volání zamen('kočka', 1, 'a') je výraz. Aby ho Python vyhodnotil, udělá celý postup výše a jako hodnotu výrazu dosadí návratovou hodnotu – tedy to, co následuje po return.

Tělo funkce může mít více příkazů – včetně podmínek, cyklů a podobně. Následující procedura třeba vypíše skóre daného hráče a k tomu hlášku:

def napis_hlasku(nazev, skore):
    """Popíše skóre. Název má být přivlastňovací přídavné jméno."""

    print(nazev, 'skóre je', skore)
    if skore > 1000:
        print('Světový rekord!')
    elif skore > 100:
        print('Skvělé!')
    elif skore > 10:
        print('Ucházející.')
    elif skore > 1:
        print('Aspoň něco')
    else:
        print('Snad příště.')

napis_hlasku('Tvoje', 256)
napis_hlasku('Protivníkovo', 5)

Cvičení #

Zkus napsat funkci, která vrátí obsah obdélníka daných rozměrů. Příslušný vzoreček je S = a×b, kde a a b jsou délky stran.

Funkci zavolej a výsledek vypiš.

def obsah_obdelnika(a, b):
    return a * b

print('Obsah obdélníka se stranami 3 cm a 5 cm je', obsah_obdelnika(3, 5), 'cm2')

Vracení ukončuje funkci #

Speciální příkaz return, který jde použít jenom ve funkcích, vrátí danou návratovou hodnotu ven z funkce a zároveň ukončí provádění funkce.

Chová se tedy trochu jako break, jen místo cyklu opouští celou funkci.

Podobně jako break se dá použít v případech, kdy potřebuješ od uživatele dostat odpověď – a opakuješ dotaz tak dlouho, dokud požadovanou odpověď nedostaneš. Třeba, chceš-li odpověď „ano“ nebo „ne“:

• Takhle se zjišťuje odpověď ano (Pravda) nebo ne (Nepravda) na danou otázku:
  • Pořád dokola:
    • Zeptej se na otázku; zapamatuj si odpověď.
    • Je-li odpověď „ano“:
      • Výsledek je Pravda. Hotovo; dál nepokračuj.
    • Jinak, je-li odpověď „ne“:
      • Výsledek je Nepravda. Hotovo; dál nepokračuj.
    • Pouč uživatele, ať odpoví „ano“ nebo „ne“.
      (a zkus to znovu – viz „Pořád dokola“)

def ano_nebo_ne(otazka):
     """Vrátí True nebo False podle odpovědi uživatele"""
    while True:
        odpoved = input(otazka)
        if odpoved == 'ano':
            return True
        elif odpoved == 'ne':
            return False

        print('Nerozumím! Odpověz "ano" nebo "ne".')

# Příklad použití
if ano_nebo_ne('Chceš si zahrát hru? '):
    print('OK! Ale napřed si ji musíš naprogramovat.')
else:
    print('Škoda.')

Vrátit nebo vypsat? #

Podívejme se teď na následující program, který vypíše obsah elipsy:

from math import pi

def obsah_elipsy(a, b):
    return pi * a * b

print('Obsah elipsy s poloosami 3 a 5 je', obsah_elipsy(3, 5), 'cm2')

Takový program se teoreticky dá napsat i s procedurou, tedy funkcí, která nic nevrací. Procedura může výsledek třeba vypsat na obrazovku:

from math import pi

def obsah_elipsy(a, b):
    print('Obsah je', pi * a * b)  # Pozor, `print` místo `return`!

obsah_elipsy(3, 5)

Program takhle funguje, ale přichází o jednu z hlavních výhod funkcí: možnost vrácenou hodnotu použít i jinak jež jen v print.

Funkci, která vrací výsledek, můžeš použít v dalších výpočtech:

def objem_eliptickeho_valce(a, b, vyska):
    return obsah_elipsy(a, b) * vyska

print(objem_eliptickeho_valce(3, 5, 3))

... ale s procedurou, která výsledek přímo vypíše, by to nešlo. Proto je dobré psát funkce, které spočítané hodnoty vrací, a zpracování výsledku (např. vypsání) nechat na kód mimo funkci.

Další důvod proč hodnoty spíš vracet než vypisovat je ten, že jedna funkce se dá použít v různých situacích. Proceduru s print by nešlo rozumně použít tehdy, když nás příkazová řádka vůbec nezajímá – třeba v grafické hře, webové aplikaci, nebo pro ovládání robota.

Podobně je to se vstupem: když použiju v rámci své funkce input, bude se moje funkce dát použít jen v situacích, kdy je u počítače klávesnice a za ní člověk. Proto je lepší funkcím potřebné informace předávat jako argumenty a volání input (nebo čtení textového políčka či měření čidlem robota) nemít ve funkci, ale vně, v kódu, který funkci volá:

from math import pi

def obsah_elipsy(a, b):
    """Vrátí obsah elipsy s poloosami daných délek"""
    # Jen samotný výpočet:
    return pi * a * b

# print a input jsou "venku":
x = float(input('Zadej délku poloosy 1: '))
y = float(input('Zadej délku poloosy 2: '))
print('Obsah je', obsah_elipsy(x, y))

Samozřejmě existují výjimky: procedura, která přímo vytváří textový výpis (např. tabulku), může používat print; funkce, která načítá textové informace (jako ano_nebo_ne výše), zase input. Když ale funkce něco počítá, nebo když si nejsi jistý/á, je dobré ve funkci print ani input nemít.

None #

Když funkce neskončí příkazem return, automaticky se vrátí hodnota None.

Je to hodnota zabudovaná přímo do Pythonu, podobně jako True nebo False, a znamená „nic“.

def nic():
     """Tahle funkce nic nedělá """

print(nic())

Lokální proměnné #

Gratuluji, umíš definovat vlastní funkce! Zbývá ještě vysvětlit jednu věc: lokální a globální proměnné.

Funkce může používat proměnné „zvnějšku“:

pi = 3.1415926

def obsah_kruhu(polomer):
    return pi * polomer ** 2

print(obsah_kruhu(100))

Ale všechny argumenty a všechny proměnné, do kterých funkce přiřazuje, jsou úplně nové proměnné, které nemají nic společného s tím, co je „venku“ kolem funkce.

Těm úplně novým proměnným se říká lokální proměnné (angl. local variables), protože existují jen místně, v rámci volání jedné jediné funkce. Takže tohle nebude fungovat tak, jak se zdá:

x = 0

def nastav_x(hodnota):
    x = hodnota  # Přiřazení do lokální proměnné!

nastav_x(40)
print(x)

Proměnné, které nejsou lokální, jsou globální – ty existují v celém programu. (Jen ve funkcích, které mají náhodou lokální proměnnou stejného jména, „nejsou vidět“ – to jméno označuje lokální proměnnou.)

Pojďme si to ukázat. Než spustíš tenhle program, zkus předpovědět, co bude dělat. Pak ho pusť, a pokud dělal něco jiného, zkus vysvětlit proč. Pozor, je tam chyták!

from math import pi
obsah = 0
a = 30

def obsah_elipsy(a, b):
    obsah = pi * a * b  # Přiřazení do `obsah`
    a = a + 3  # Přiřazení do `a`
    return obsah

print(obsah_elipsy(a, 20))
print(obsah)
print(a)

Zkus odpovědět na tyto otázky:

• Je proměnná pi lokální, nebo globální?
• Je proměnná obsah lokální, nebo globální?
• Je proměnná a lokální, nebo globální?
• Je proměnná b lokální, nebo globální?

Jestli ti to celé připadá zmatené a složité, dá se tomu zatím vyhnout dodržováním jednoho pravidla: nepřiřazuj ve funkcích do proměnných, které existují i vně funkce. (Parametr funkce se počítá jako přiřazení.)

Domácí úkol #

Přepiš program na kontrolu rodného čísla tak, aby odpovídal následujícímu zadání. Chování programu z pohledu uživatele by mělo zůstat stejné, změní se jenom zápis kódu uvnitř.

Napiš tyto funkce. Každá z nich dostane jako argument řetězec s rodným číslem a nějak ho zanalyzuje:

• (a) Je ve správném formátu: 6 číslice, lomítko, 4 číslice? (vrací True nebo False)
• (b) Je dělitelné jedenácti? (vrací True nebo False)
• (c) Jaké datum narození je v čísle zakódováno? (vrací trojici čísel – den, měsíc, rok)
• (d) Jaké pohlaví je v čísle zakódováno? (vrací 'muž' nebo 'žena')

Pro účely úkolu stačí, když bude program umět zpracovat čísla vydávaná od roku 1985. Reálná rodná čísla můžou být složitější :)

Napiš program který se uživatele zeptá na rodné číslo a vypíše výsledky.