Python-Funktionen meistern: Syntax, Typen & praktische Beispiele

Python-Funktionen

In diesem Artikel lernen Sie Funktionen kennen: was eine Funktion ist, die Syntax, Komponenten und Typen von Funktionen. Außerdem lernen Sie, eine Funktion in Python zu erstellen.

Video: Einführung in Python-Funktionen

Was ist eine Funktion in Python?

In Python ist eine Funktion eine Gruppe zusammengehöriger Anweisungen, die eine spezifische Aufgabe ausführt.

Funktionen helfen, unser Programm in kleinere, modulare Stücke zu zerlegen. Je größer unser Programm wird, desto organisierter und handhabbarer macht es Funktionen.

Zudem vermeidet es Wiederholungen und macht den Code wiederverwendbar.

Syntax einer Funktion

def function_name(parameters):
    """docstring"""
    statement(s)

Oben gezeigte Funktionsdefinition besteht aus folgenden Komponenten.

1. Schlüsselwort def, das den Funktionsheader einleitet.
2. Ein Funktionsname zur eindeutigen Identifikation. Die Benennung folgt denselben Regeln wie Bezeichner in Python.
3. Parameter (Argumente), über die wir Werte an eine Funktion übergeben. Sie sind optional.
4. Ein Doppelpunkt (:) zum Markieren des Funktionsheader-Endes.
5. Optionaler Dokumentationsstring (Docstring) zur Beschreibung der Funktionsaufgabe.
6. Eine oder mehrere gültige Python-Anweisungen, die den Funktionskörper bilden. Anweisungen müssen dieselbe Einrückungsebene haben (üblicherweise 4 Spaces).
7. Optionale return-Anweisung zum Rückgabe eines Werts aus der Funktion.

Beispiel einer Funktion

def greet(name):
    """ This function greets to the person passed in as a parameter """
    print("Hello, " + name + ". Good morning!")

Wie ruft man eine Funktion in Python auf?

Sobald wir eine Funktion definiert haben, können wir sie von einer anderen Funktion, einem Programm oder sogar der Python-Eingabeaufforderung aufrufen. Um eine Funktion aufzurufen, geben wir einfach den Funktionsnamen mit passenden Parametern ein.

>>> greet('Paul')
Hello, Paul. Good morning!

Führen Sie den obigen Code im Python-Programm mit der Funktionsdefinition aus, um die Ausgabe zu sehen.

def greet(name):
    """ This function greets to the person passed in as a parameter """
    print("Hello, " + name + ". Good morning!")
greet('Paul')

Hinweis: In Python sollte die Funktionsdefinition immer vor dem Funktionsaufruf stehen. Andernfalls erhalten wir einen Fehler. Zum Beispiel:

# Funktionsaufruf
greet('Paul')
# Funktionsdefinition
def greet(name):
    """ This function greets to the person passed in as a parameter """
    print("Hello, " + name + ". Good morning!")
# Error: name 'greet' is not defined

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Docstrings

Der erste String nach dem Funktionsheader heißt Docstring und ist kurz für Documentation String. Er wird kurz verwendet, um zu erklären, was eine Funktion tut.

Obwohl optional, ist Dokumentation eine gute Programmierpraxis. Es sei denn, Sie können sich erinnern, was Sie letzte Woche zum Abendessen hatten, dokumentieren Sie immer Ihren Code.

Im obigen Beispiel haben wir einen Docstring direkt unter dem Funktionsheader. Wir verwenden allgemein dreifache Anführungszeichen, damit der Docstring sich über mehrere Zeilen erstrecken kann. Dieser String steht uns als __doc__-Attribut der Funktion zur Verfügung.

Zum Beispiel:

Führen Sie Folgendes in der Python-Shell aus, um die Ausgabe zu sehen.

>>> print(greet.__doc__)
This function greets to the person passed in as a parameter

Um mehr über Docstrings in Python zu erfahren, besuchen Sie Python Docstrings.

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Die return-Anweisung

Die return-Anweisung wird verwendet, um eine Funktion zu verlassen und an den Ort zurückzukehren, von dem sie aufgerufen wurde.

Syntax von return

return [expression_list]

Diese Anweisung kann einen Ausdruck enthalten, der evaluiert wird und dessen Wert zurückgegeben wird. Wenn kein Ausdruck in der Anweisung vorhanden ist oder die return-Anweisung selbst nicht in der Funktion vorhanden ist, gibt die Funktion das None-Objekt zurück.

Zum Beispiel:

>>> print(greet("May"))
Hello, May. Good morning!
None

Hier ist None der Rückgabewert, da greet() direkt den Namen ausgibt und keine return-Anweisung verwendet.

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Beispiel für return

def absolute_value(num):
    """This function returns the absolute value of the entered number"""
    if num >= 0:
        return num
    else:
        return -num
print(absolute_value(2))
print(absolute_value(-4))

Ausgabe

2
4

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Wie Funktionen in Python funktionieren

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Gültigkeitsbereich & Lebensdauer von Variablen

Der Gültigkeitsbereich einer Variable ist der Teil eines Programms, in dem die Variable erkannt wird. Parameter und Variablen, die innerhalb einer Funktion definiert sind, sind von außerhalb der Funktion nicht sichtbar. Daher haben sie einen lokalen Gültigkeitsbereich.

Die Lebensdauer einer Variable ist der Zeitraum, in dem die Variable im Speicher existiert. Die Lebensdauer von Variablen innerhalb einer Funktion dauert so lange, wie die Funktion ausgeführt wird.

Sie werden zerstört, sobald wir aus der Funktion zurückkehren. Daher erinnert sich eine Funktion nicht an den Wert einer Variable aus früheren Aufrufen.

Hier ist ein Beispiel zur Veranschaulichung des Gültigkeitsbereichs einer Variable innerhalb einer Funktion.

def my_func():
    x = 10
    print("Value inside function:", x)
x = 20
my_func()
print("Value outside function:", x)

Ausgabe

Value inside function: 10
Value outside function: 20

Hier sehen wir, dass der Wert von x initial 20 ist. Obwohl die Funktion my_func() den Wert von x auf 10 änderte, beeinträchtigte dies den Wert außerhalb der Funktion nicht.

Das liegt daran, dass die Variable x innerhalb der Funktion anders ist (lokal zur Funktion) als die außerhalb. Obwohl sie denselben Namen haben, sind es zwei verschiedene Variablen mit unterschiedlichen Gültigkeitsbereichen.

Andererseits sind Variablen außerhalb der Funktion von innen sichtbar. Sie haben einen globalen Gültigkeitsbereich.

Wir können diese Werte von innerhalb der Funktion lesen, aber nicht ändern (schreiben). Um den Wert von Variablen außerhalb der Funktion zu modifizieren, müssen sie als globale Variablen mit dem Schlüsselwort global deklariert werden.

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Funktionstypen

Grundlegend können wir Funktionen in folgende zwei Typen unterteilen:

1. Built-in functions – Funktionen, die in Python eingebaut sind.
2. User-defined functions – Funktionen, die von Benutzern selbst definiert werden.