皆さんこんにちは！

ENHANCERのPengです！

今回は「関数」について学んでいこうと思います！

例によってGoogle Colaboratory を開いて学習を進める準備をしてください。

Google Colaboratoryをインストールしていない方はこちらの記事からインストールしましょう。

Google ColaboratoryでPythonを始めよう！

関数

関数とは、命令を実行し、出力値を返すまでの複合文のことです。関数には組み込み関数とユーザー定義関数があるので、しっかりと学んでいきましょう！

関数の基本形としては、

[関数名]（カンマで分かれた （複数の） 引数）

といった形になります。

この時、関数への入力値のことを引数といいます。

例えば、皆さんおなじみ

print("Hello World!")

では、printが関数、"Hello World!"が引数です。

組み込み関数

組み込み関数とは、Pythonに最初から用意されている関数です。

先ほど登場したprint("Hello World!")におけるprintが組み込み関数ですが、そのほかにもPythonには組み込み関数がいくつか用意されています。

例えばlen、str、int、floatがその例です。

それぞれなにをするかというと、、、

len … 文字列の長さといった、オブジェクトの長さを返す。

str … 整数を文字列に変換する。

int … オブジェクトを受け取り、整数オブジェクトを返す。

float … 浮動小数点オブジェクトを返す。

といった感じです！

実際に打ちこんでみましょう！

a = len("Penguin")
b = str(100)
c = int(10.5)
d = float(10)

print(a)
print(b)
print(c)
print(d)

7
100
10
10.0

いかがでしょうか？

組み込み関数はこの他にもたくさんありますので、是非調べてみてください。

ユーザー定義関数

つづいてはユーザー定義関数になります。

ユーザー定義関数はその名の通り、自分で関数を定義して使うことができます。自分で関数を定義する、、ワクワクしますね！

def ［関数名］（［引数］）：  
　　［関数定義］

ユーザー定義関数の大まかな書き方は ↑ のようになっています。

たとえば、

def f(x):
  return x * 3

f(2)

6

のように、f(x)にreturn x * 3という関数の定義を行うことができます。

f(x)はx * 3を出力するので、f(2)とすると「２×３＝６」となり、６が出力されます。

ここでreturnは関数が呼ばれたときに何を出力するか定義しています。そしてこの出力のことを戻り値といいます。

また、関数の戻り値を変数として保存することによって、あとから使えるようにもできます。

def f(x): 
  return x * 3 

e = f(2)

if e == 6:
  print("e is 6")
else:
  print("e is not 6")

e is 6

別にreturnは使用しなくても動作しますが、その場合は戻り値が返ってこないか、print()では”None”が返ってきます。

def f(x):
   x * 3

print(f(2))

None

必須引数とオプション引数

ここでは関数が受ける引数について説明します。

引数とは関数への入力値のことでしたね。

そしてPythonで使う引数には「必須引数」と「オプション引数」の二種類があります。

その名の通り、必須引数は関数を呼び出すときには必須で、省略することはできません。今まで紹介してきたものはすべて必須引数を用いていました。

一方、オプション引数は省略でき、次のような構文で使います。

［関数名］（［引数名］＝［引数名］）

ではオプション変数の例を見ていきましょう。

def f(x = 3):  
  return x ** x

f()
f(2)

27
4

ここでは、デフォルトがx = 3になっているので、f() とするとそのままデフォルトの 3 がｘに代入されて使われます。

しかし、f(2) とすると、ｘに 2 が代入され、戻り値が返されます。このように、オプション関数ではデフォルトの引数を挿入することができます。

また、このように必須引数を先に定義して、そのあとにオプション引数を定義することもできます。

def add(x, y = 5):
  return x * y

add(4) 

20

このとき、add() のなかの数字は必須引数の x の値として代入されます。

スコープ

関数には「スコープ」という機能があり、変数を読み書きできる範囲のことを指します。

読み書きできる範囲ってなんでしょう。変数のスコープは変数がプログラムのどこで定義されているかで決定します。

ここで重要になってくるのが、グローバルスコープ（グローバル変数）、ローカルスコープ（ローカル変数）という考え方です。

【Python初心者】定数と変数

グローバルスコープは関数（またはクラス※今後執筆予定）の外で定義された変数で、プログラムのどこからでも読み書きできます。

一方、ローカル変数は関数（またはクラス）の中で定義され、その関数内でのみ有効な変数です。

では例を見てみましょう。

#グローバルスコープ（グローバル変数）
x = 1
y = 2
z = 3
def my():
  print(x)
  print(y)
  print(z)

my()

1
2
3

#ローカルスコープ（ローカル変数）
def your():
  p = 1
  e = 2
  n = 3

print(p)
print(e)
print(n)

NameError: name ‘p’ is not defined

この書き方だと、関数内でのみ変数が定義されているため、関数の外でprint()を使っても変数を呼び出すことができません。これがローカルスコープの特徴です。

このように書けば変数を呼び出せます。

#ローカルスコープ（ローカル変数）
def your():
  p = 1
  e = 2
  n = 3
  print(p)
  print(e)
  print(n)

your()

#qをグローバルスコープ（変数）として定義
q = 2

#関数を定義
def  gf():
  global q
  q -= 1
  print(q)

gf()