[CHAPTER 6] 함수

프로그램은 기능이 다양해질수록 점점 더 커지고 복잡해진다.

따라서 프로그램을 이해하기 쉽고 관리하기 쉽도록 작은 조각으로 나눠야 할 필요가 있다.

그 방법들 중 하나가 함수(function)이다.

 

과일을 갈아서 음료를 만드는 기능을 가진 함수에

사과와 레몬을 각각 입력해주면 사과 주스, 레몬 주스가 나올 것이다.

 

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함수의 사용법

정의

먼저 함수를 정의해야 한다.

def 키워드를 사용하여 정의한다.

def 뒤에는 함수의 이름이 오고() 안에는 입력값이 온다.

아래 함수의 이름은 print_adress, 입력값은 없다.

>>> def print_adress():
	print('경상북도')
	print('울릉군 울릉읍')
	print('독도리')

호출

함수의 이름으로 호출을 한다. 입력값은 없게 정의했으므로 () 안에는 아무것도 써주지 않는다.

>>> print_adress()
경상북도
울릉군 울릉읍
독도리

함수 외부에서 함수 안으로 값을 전달할 수 있는데 이 값을 인자라고한다.

입력 값이 있는 함수

name을 인자로 입력받고

이름과 주소를 

저번 장에서 배운 f-string을 이용하여 print를 해주고 있다.

>>> def print_address(name):
	print(f"이름: {name}")
	print(f"서울 특별시 파이썬 빌딩 7층")
    
>>> print_address('홍길동')
이름: 홍길동
주소: 서울 특별시 파이썬 빌딩 7층

입력이 있으면 출력도 있을 것이다.

출력 값이 있는 함수

함수로부터 되돌아오는 값을 반환 값(return value)이라고 한다.

위에서 본 함수들은 반환 값이 없는 함수들이다.

반환 값이 있는 함수를 살펴보자.

 

다음은 원의 넓이를 계산해 주는 함수이다.

>>> def calculate_area(radius):
	area = 3.14 * radius ** 2
	return area
    
>>> circle_area = calculate_area(5.0)
>>> circle_area
78.5

return 키워드를 통해 area를 반환해 주도록 정의했다.calculate_area라는 함수는 radius를 입력받고 원의 넓이를 계산해 area에 저장하고

calculate_area(5.0)을 통해 반지름이 5인 원의 넓이를 계산해준 다음

그 값을 circle_area에 저장하고 값을 확인해 보고 있다.

 

여러 개의 입력

위에서는 하나의 입력, 하나의 출력을 해주는 함수들만을 살펴봤다.

함수는 여러 개의 값을 입력해 줄 수도 있고 여러개의 값을 출력해 줄 수도 있다.

먼저 입력이 여러 개인 경우를 보자.

 

두 개의 값을 입력받는 get_sum함수이다.

>>> def get_sum(start, end):
	s = 0
	for i in range(start, end+1):
		s += i
	return s

>>> print(get_sum(1,10))
55

start, end 값은 각각  1과 10이 된다.get_sum(1, 10)이라고 호출하면

이때, 1과 10은 인자, start와 end는 매개변수라고 한다.

순서대로 적용되는 것이다.

여러 개의 출력

여러 개의 값을 반환해주는 함수를 살펴보자

 

num1과 num2 두 수를 입력받고 사칙 연산의 결과들을 반환해준다.

>>> def calculate(num1, num2):
	add = num1 + num2
	sub = num1 - num2
	mul = num1 * num2
	div = num1 / num2
	return add, sub, mul, div

>>> calculate(6,3)
(9, 3, 18, 2.0)

 

이때 반환되는 값은 튜플(tuple) 자료형인데 이에 관해서는 다음 장에서 다룰 예정이다.

이 값들을 따로따로 저장하고 싶다면 아래와 같이 한다.

>>> t1, t2, t3, t4 = calculate(6,3)

print(f'add : {t1}')
print(f'sub : {t2}')
print(f'mul : {t3}')
print(f'div : {t4}')
add : 9
sub : 3
mul : 18
div : 2.0

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변수의 범위

변수의 종류에는 두 가지가 있다.

변수에 접근할 수 있는 범위를 기준으로 나눈다.

• 전역 변수 : 프로그램 어디에서나 접근이 가능하다.
• 지역 변수 : 함수 내에서만 접근이 가능하다.

지역 변수와 전역 변수

함수 외부에서 counter = 100 (전역 변수)

함수 내부에서 counter = 200 (지역변수)를 선언하였다.

>>> def print_counter():
	counter = 200
	print(f'counter = {counter}')

>>> counter = 100

 

함수 내부에서 출력

>>> print_counter() # 함수 내부에서 출력
counter = 200

즉, 200이 100을 가린다.함수 내부의 counter는 함수 외부의 counter를 가린다고 생각하면 쉽게 생각할 수 있다.

그래서 함수 내부의 counter, 200이 출력된다.

 

함수 외부에서 출력

>>> print(f'counter = {counter}') # 함수 외부에서 출력
counter = 100

그래서 함수 외부의 counter, 100이 출력된다.함수를 빠져나왔을 때는 가리고 있던 200이 사리지게 되고 100이 보이게된다.

global

만약 함수 내부에서 전역변수를 선언하고 싶다면 global 키워드를 사용하면 된다.

>>> def print_counter():
	global counter
	counter = 200
	print(f'counter = {counter}')
	
>>> counter = 100

>>> print_counter()
counter = 200

>>> print(f'counter = {counter}')
counter = 200

하지만 전역변수를 많이 사용할 경우 프로그램에서 어느 부분에서 오류가 발생하였는가를 추척하는 것이 매우어렵다.

따라서 전역 변수의 사용은 최소로 하자.

 

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키워드 인자와 디폴트 인자

햄버거를 주문받는 order함수가 있다.

햄버거 갯수, 피클과 양파의 포함여부를 3개의 인자로 받는다.

 def order(num, pickle, onion):
	print(f'햄버거 {num}개 - 피클:{pickle}, 양파:{onion}')

만약 order함수에 햄버거 갯수만 인자로 전달하면

>>> order(3)
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#72>", line 1, in <module>
    order(3)
TypeError: order() missing 2 required positional arguments: 'pickle' and 'onion'

에러 메시지가 출력된다.

이러한 상황을 방지하고자 하는 것이 디폴트 인자이다.

디폴트 인자(default argument)

함수의 매개변수는 기본 값을 가질 수 있다.

기본 값은 아래와 같이 지정할 수 있다.

>>> def order(num, pickle = True, onion = True):
	print(f'햄버거 {num}개 - 피클:{pickle}, 양파:{onion}')

order함수에 햄버거 갯수만 인자로 전달한다면

>>> order(3)
햄버거 3개 - 피클:True, 양파:True

키워드 인자(keyword argument)

피클과 양파는 기본값인 True를 가지게 된다.

인자가 많을 경우 인자의 순서를 외우고 있는 것은 어려운 일이다.

이러한 혼동을 줄이고 안전한 프로그램을 위해 키워드 인자(keyword argument)를 사용할 수 있다.

 

>>> def order(num, pickle = True, onion = True):
	print(f'햄버거 {num}개 - 피클:{pickle}, 양파:{onion}')

 

키워드 인자를 쓰지 않는 경우는 2번째가 양파인지 3번째가 양파인지 혼란스러울 수 있다.

>>> order(3,False,True)
햄버거 3개 - 피클:False, 양파:True

이러한 경우 키워드 인자를 이용하여 값을 명확하게 전달할 수 있다.

>>> order(3, onion=True, pickle=False)
햄버거 3개 - 피클:False, 양파:True

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재귀함수

재귀함수(recursion)란 함수 내부에서 자기 자신을 호출하는 함수이다.

재귀는 처리 단계를 모두 기술하기 어려운 문제를 직관적이고 간단하게 해결할 수 있다.

 

아래의 그림을 통해 재귀함수를 이해해보자.

재귀함수가 실행되면 Recursive 함수의 복사본을 만들어서 복사본이 실행되는 구조로 이해하면 쉽다.

 

재귀함수를 이용하여 팩토리얼을 계산하는 함수를 작성해보자

>>> def factorial(n):
	if n <= 1 :				# 종료 조건이 반드시 필요
		return 1
	else:
		return n * factorial(n-1)	# n * (n-1)! 정의에 따른 구현

>>> print(f'4! = {factorial(4)}')

실행 과정을 글로 써보았다.

factorial(4) 에서 else 부분이 실행되고 factorial(3)을 호출

factorial(3) 에서 else 부분이 실행되고 factorial(2)을 호출

factorial(2) 에서 else 부분이 실행되고 factorial(1)을 호출

factorial(1) 에서 if 부분이 실행되고 return 1

factorial(2) 에서 return 2 * 1

factorial(3) 에서 return 3 * 2 * 1

factorial(4) 에서 return 4 * 3 * 2 * 1

 

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모듈

모듈이란 파이썬 함수나 변수 또는 클래스들을 모아놓은 스크립트 파일이다.

파이썬 설치와 함계 제공되는 모듈을 파이썬 표준 라이브러리이라고 한다.

파이썬 표준라이브러리를 사용하는 방법은 아래와 같다.

 

파이썬 표준 라이브러리 중 datetime이라는 모듈을 사용하는 방법이다.

import 키워드를 이용하여 모듈을 가져올 수 있다.

 

>>> import datetime		# datetiem 모듈 가져오기
>>> datetime.datetime.now()	# 현재 시간을 나타내는 메소드
datetime.datetime(2021, 5, 22, 20, 47, 17, 45034)

나만의 모듈 만들기

# filename: my_func.py
def mf_print(msg, n = 1):
    print(msg * n)

# filename: main.py
import my_func			#모듈 불러오기
my_func.mf_print('hello', 3)	# my_func모듈의 mf_print() 함수 호출

hellohellohello

모듈이름.함수이름() 형태로 모듈에 있는 함수를 호출할 수 있다.

 

as 키워드를 이용하여 별명을 붙일 수도 있다.

import my_func as mf
mf.mf_print('hello', 3)

hellohellohello

 

from 모듈명 import 함수명 으로 특정 함수를 바로 import 할 수 있다.

from my_func import mf_print
mf_print('hello', 3)

hellohellohello

 

*은 모든 함수를 import 하라는 뜻이다.

from my_func import *
mf_print('hello', 3)

hellohellohello

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지금까지 배운 것들로

 

세 수중 가장 큰수, 가장 작은 수를 반환해주는 프로그램

세 수를 입력받고 가장 큰 수를 반환하는 max3 함수

세 수를 입력받고 가장 작은 수를 반환하는 min3 함수를 작성한다.

def max3(n1, n2, n3):
    if n1 > n2:
        if n1 > n3:
            return n1
        else:
            return n3
    else:
        if n2 > n3:
            return n2
        else:
            return n3


def min3(n1, n2, n3):
    if n1 > n2:
        if n2 > n3:
            return n3
        else:
            return n2
    else:
        if n1 > n3:
            return n3
        else:
            return n1


n1, n2, n3 = map(int, input("3 수를 입력하시오 : ").split())

print("가장 큰 수: ", max3(n1, n2, n3))
print("가장 작은 수: ", min3(n1, n2, n3))

3 수를 입력하시오 : >? 5 10 30 가장 큰 수:  30 가장 작은 수:  5

 

n-각형을 그리는 프로그램

n각형을 그리는 함수를 정의하고

매번 각도를 조금씩 틀어서 그려보도록 하자!

import turtle 
t = turtle.Turtle() 
 
def n_polygon(n, length): 
    for i in range(n): 
        t.forward(length) 
        t.left(360//n)
 
for i in range(10): 
    t.left(20) 
    n_polygon(6, 100)