Python入門

Pythonの関数とは？

Pythonの関数は、再利用可能なコードのブロックです。defキーワードで定義し、lambdaで簡潔な無名関数も作成できます。関数を使うことで、コードの整理、重複の削減、テストの容易さが向上します。

defによる関数定義

基本構文

def 関数名(引数リスト):
    """ドキュメンテーション文字列"""
    処理
    return 戻り値

実例：挨拶関数

def greet(name):
    """名前を受け取り挨拶を返す"""
    return f"こんにちは、{name}さん！"
print(greet("太郎"))  # 出力: こんにちは、太郎さん！

引数の種類

1. 位置引数

引数の順序が重要。

def add(a, b):
    return a + b
print(add(3, 5))  # 8

2. キーワード引数

引数名を指定して渡す。順不同。

def introduce(name, age):
    return f"{name}は{age}歳です"
print(introduce(age=20, name="花子"))  # 花子は20歳です

3. デフォルト引数

デフォルト値を設定。

def power(base, exp=2):
    return base ** exp
print(power(3))    # 9 (3^2)
print(power(3, 3)) # 27 (3^3)

4. 可変長引数

*args：タプルとして受け取る。**kwargs：辞書として受け取る。

def sum_all(*args):
    return sum(args)
print(sum_all(1, 2, 3, 4))  # 10
def print_info(**kwargs):
    for key, value in kwargs.items():
        print(f"{key}: {value}")
print_info(name="太郎", age=25)

戻り値

return文で値を返す。複数の値はタプルで返す。

def min_max(nums):
    return min(nums), max(nums)
min_val, max_val = min_max([3, 1, 4, 1, 5])
print(min_val, max_val)  # 1 5

戻り値がない場合はNoneが返る。

スコープと変数の有効範囲

ローカル変数：関数内で定義。外部からアクセス不可。

グローバル変数：関数外で定義。関数内で読み取り可能だが、変更にはglobal宣言が必要。

x = 10  # グローバル変数
def func():
    global x
    x = 20
func()
print(x)  # 20

lambda（ラムダ式）

無名関数を簡潔に書く。

基本構文

lambda 引数: 式

例

<h1>通常の関数</h1>
def add(a, b):
    return a + b
<h1>lambda</h1>
add_lambda = lambda a, b: a + b
print(add_lambda(3, 5))  # 8

高階関数での利用

map、filter、sortedなどと組み合わせて使う。

<h1>map: 各要素を2倍</h1>
nums = [1, 2, 3, 4]
doubled = list(map(lambda x: x * 2, nums))
print(doubled)  # [2, 4, 6, 8]
<h1>filter: 偶数だけ抽出</h1>
evens = list(filter(lambda x: x % 2 == 0, nums))
print(evens)  # [2, 4]
<h1>sorted: タプルの2番目の要素でソート</h1>
pairs = [(1, 'one'), (2, 'two'), (3, 'three')]
sorted_pairs = sorted(pairs, key=lambda pair: pair[1])
print(sorted_pairs)  # [(1, 'one'), (3, 'three'), (2, 'two')]

高階関数とデコレータ

関数を引数にとる、または関数を返す関数。

簡単なデコレータ

def decorator(func):
    def wrapper():
        print("関数実行前")
        func()
        print("関数実行後")
    return wrapper
@decorator
def hello():
    print("Hello!")
hello()
<h1>出力:</h1>
<h1>関数実行前</h1>
<h1>Hello!</h1>
<h1>関数実行後</h1>

実践例

計算機

def calculator(a, b, operation):
    if operation == "add":
        return a + b
    elif operation == "subtract":
        return a - b
    elif operation == "multiply":
        return a * b
    elif operation == "divide":
        if b != 0:
            return a / b
        else:
            return "ゼロで割れません"
    else:
        return "不明な演算"
print(calculator(10, 5, "add"))  # 15

リスト処理

<h1>各要素を2乗し、5より大きいものだけ抽出</h1>
nums = [1, 2, 3, 4, 5]
result = list(filter(lambda x: x > 5, map(lambda x: x**2, nums)))
print(result)  # [9, 16, 25]

まとめ

defで名前付き関数、lambdaで無名関数を定義。

引数は位置、キーワード、デフォルト、可変長を使い分ける。

戻り値はreturnで返し、複数はタプルで。

スコープに注意し、globalは最小限に。

lambdaは高階関数と組み合わせて強力。

関数をマスターして、Pythonプログラミングを効率化しましょう。