آموزش رایگان توابع پایتون مکتب خونه

توابع پایتون: راهنمای جامع و کاربردی برای مبتدیان و حرفه‌ای‌ها

آیا می‌خواهید کدنویسی پایتون را سریع‌تر، خواناتر و کارآمدتر کنید؟ توابع پایتون کلید این کار هستند! در این مقاله، به دنیای جذاب توابع پایتون قدم می‌گذاریم و هر آنچه را که برای استفاده حرفه‌ای از آن‌ها نیاز دارید، به شما آموزش می‌دهیم. فرقی نمی‌کند که یک تازه‌کار مشتاق باشید یا یک برنامه‌نویس باتجربه، این راهنما به شما کمک می‌کند تا قدرت توابع را در پروژه‌های خود به کار گیرید.

چرا توابع پایتون مهم هستند؟

تصور کنید در حال نوشتن یک برنامه بزرگ هستید و نیاز دارید یک سری دستورات را چندین بار تکرار کنید. آیا واقعاً می‌خواهید هر بار همان کد را بنویسید؟ قطعاً نه! توابع پایتون به شما این امکان را می‌دهند که یک بلوک کد را یک بار بنویسید و هر چند بار که نیاز داشتید، آن را فراخوانی کنید. این کار مزایای زیادی دارد:

صرفه‌جویی در زمان: دیگر نیازی به نوشتن کدهای تکراری ندارید.
کد خواناتر: برنامه شما ساختار بهتری پیدا می‌کند و درک آن آسان‌تر می‌شود.
نگهداری آسان‌تر: اگر نیاز به تغییر یا رفع اشکال در یک قسمت از کد دارید، فقط کافی است تابع مربوطه را ویرایش کنید.
قابلیت استفاده مجدد: می‌توانید توابع خود را در پروژه‌های مختلف استفاده کنید.
سازماندهی: توابع به سازماندهی و ساختاردهی کد کمک کرده و درک آن را آسان‌تر می‌کنند.

پس منتظر چه هستید؟ بیایید شروع کنیم!

تعریف و فراخوانی توابع در پایتون

تعریف یک تابع در پایتون بسیار ساده است. کافی است از کلمه کلیدی `def` استفاده کنید، نامی برای تابع انتخاب کنید، پارامترهای ورودی (در صورت نیاز) را مشخص کنید و سپس بدنه تابع را بنویسید.

سینتکس تعریف تابع:

“`python
def نام_تابع(پارامتر1, پارامتر2, …):
“””توضیحات مربوط به عملکرد تابع”””

بدنه تابع

return مقدار_بازگشتی

اختیاری

“`

مثال:

“`python
def سلام_دنیا():
“””این تابع یک پیام خوشامدگویی چاپ می‌کند.”””
print(“سلام دنیا!”)

فراخوانی تابع

سلام_دنیا()

خروجی: سلام دنیا!

“`

در این مثال، ما یک تابع به نام `سلام_دنیا` تعریف کردیم که هیچ پارامتری نمی‌گیرد و فقط یک پیام ساده را چاپ می‌کند. برای فراخوانی تابع، کافی است نام آن را به همراه پرانتز () بنویسید.

پارامترها و آرگومان‌ها: انتقال اطلاعات به توابع

توابع می‌توانند پارامترهایی را به عنوان ورودی دریافت کنند تا بتوانند با داده‌های مختلف کار کنند. وقتی یک تابع را فراخوانی می‌کنید، مقادیری را به عنوان آرگومان به آن ارسال می‌کنید.

مثال:

“`python
def جمع_اعداد(عدد1, عدد2):
“””این تابع دو عدد را با هم جمع می‌کند و حاصل را برمی‌گرداند.”””
حاصل = عدد1 + عدد2
return حاصل

فراخوانی تابع با آرگومان

نتیجه = جمع_اعداد(5, 3)
print(نتیجه)

خروجی: 8

“`

در این مثال، تابع `جمع_اعداد` دو پارامتر به نام‌های `عدد1` و `عدد2` دارد. هنگام فراخوانی تابع، ما آرگومان‌های 5 و 3 را به آن ارسال می‌کنیم. تابع این دو عدد را با هم جمع می‌کند و حاصل را به عنوان نتیجه برمی‌گرداند.

آیا می‌توان نوع داده پارامترها و مقدار بازگشتی را مشخص کرد؟

بله، از پایتون 3.5 به بعد، شما می‌توانید نوع داده پارامترها و مقدار بازگشتی را با استفاده از annotation مشخص کنید:

“`python
def جمع_اعداد(عدد1: int, عدد2: int) -> int:
“””این تابع دو عدد صحیح را با هم جمع می‌کند و حاصل را برمی‌گرداند.”””
حاصل = عدد1 + عدد2
return حاصل
“`

این کار به خوانایی کد کمک می‌کند و می‌تواند توسط ابزارهای تحلیل کد برای شناسایی خطاها استفاده شود.

انواع آرگومان‌ها در پایتون

توابع پایتون می‌توانند انواع مختلفی از آرگومان‌ها را بپذیرند:

آرگومان‌های موقعیتی: این آرگومان‌ها به ترتیب تعریف پارامترها به تابع ارسال می‌شوند.
آرگومان‌های پیش‌فرض: این آرگومان‌ها دارای مقادیر پیش‌فرض هستند که اگر در هنگام فراخوانی تابع مقدار دیگری ارائه نشود، از آن‌ها استفاده می‌شود.
آرگومان‌های کلیدواژه‌ای: این آرگومان‌ها با استفاده از نام پارامترها به تابع ارسال می‌شوند و ترتیب آن‌ها مهم نیست.
آرگومان‌های دلخواه (args): این آرگومان‌ها به تابع اجازه می‌دهند تا تعداد متغیری از آرگومان‌های غیرکلیدی را بپذیرد. آرگومان‌ها به صورت یک تاپل به تابع ارسال می‌شوند.
آرگومان‌های کلیدواژه‌ای دلخواه (kwargs): این آرگومان‌ها به تابع اجازه می‌دهند تا تعداد متغیری از آرگومان‌های کلیدواژه‌ای را بپذیرد. آرگومان‌ها به صورت یک دیکشنری به تابع ارسال می‌شوند.

مثال:

“`python
def تابع_من(a, b=10, args, kwargs):
“””این تابع انواع مختلف آرگومان‌ها را می‌پذیرد.”””
print(“a:”, a)
print(“b:”, b)
print(“args:”, args)
print(“kwargs:”, kwargs)

تابع_من(1, 2, 3, 4, name=”علی”, age=30)

خروجی:

a: 1

b: 2

args: (3, 4)

kwargs: {‘name’: ‘علی’, ‘age’: 30}

“`

دستور `return`: بازگرداندن مقادیر از توابع

دستور `return` برای خروج از یک تابع و برگرداندن یک مقدار به فراخواننده تابع استفاده می‌شود. اگر تابع هیچ دستور `return` نداشته باشد، مقدار `None` را برمی‌گرداند.

مثال:

“`python
def محاسبه_مساحت_دایره(شعاع):
“””این تابع مساحت دایره را محاسبه می‌کند و برمی‌گرداند.”””
import math
مساحت = math.pi شعاع 2
return مساحت

مساحت_دایره = محاسبه_مساحت_دایره(5)
print(“مساحت دایره:”, مساحت_دایره)
“`

Docstring: مستندسازی توابع

Docstring یک رشته چند خطی است که به عنوان اولین عبارت در یک تابع قرار می‌گیرد و برای مستندسازی عملکرد تابع استفاده می‌شود. Docstring باید شامل توضیحات مربوط به هدف تابع، پارامترهای ورودی، مقدار بازگشتی و هر اطلاعات مرتبط دیگری باشد.

مثال:

“`python
def محاسبه_میانگین(لیست_اعداد):
“””
این تابع میانگین یک لیست از اعداد را محاسبه می‌کند.

پارامترها:
لیست_اعداد (list): لیستی از اعداد

مقدار بازگشتی:
float: میانگین لیست اعداد
“””
if not لیست_اعداد:
return 0
مجموع = sum(لیست_اعداد)
تعداد = len(لیست_اعداد)
میانگین = مجموع / تعداد
return میانگین

دسترسی به Docstring

print(محاسبه_میانگین.__doc__)
“`

توابع تودرتو: توابع درون توابع

در پایتون، شما می‌توانید توابع را در داخل توابع دیگر تعریف کنید. این توابع داخلی به متغیرهای موجود در محدوده تابع بیرونی دسترسی دارند.

مثال:

“`python
def تابع_بیرونی(x):
“””این تابع شامل یک تابع داخلی است.”””
def تابع_داخلی(y):
“””این تابع داخلی مقدار x را با y جمع می‌کند.”””
return x + y
return تابع_داخلی(5)

نتیجه = تابع_بیرونی(10)
print(نتیجه)

خروجی: 15

“`

توابع لامبدا: توابع بی‌نام

توابع لامبدا توابع بی‌نامی هستند که می‌توانند در یک خط کد تعریف شوند. توابع لامبدا معمولاً برای ایجاد توابع کوچک و ساده استفاده می‌شوند.

سینتکس:

“`python
lambda پارامترها: عبارت
“`

مثال:

“`python

تابع لامبدا برای محاسبه مربع یک عدد

مربع = lambda x: x 2

print(مربع(5))

خروجی: 25

“`

ارسال بر اساس مقدار و ارسال بر اساس ارجاع

در پایتون، وقتی یک شیء (مانند یک لیست یا دیکشنری) را به عنوان آرگومان به یک تابع ارسال می‌کنید، یک ارجاع به آن شیء ارسال می‌شود. این بدان معناست که اگر شیء را در داخل تابع تغییر دهید، تغییرات در خارج از تابع نیز اعمال می‌شوند.

اما اگر یک شیء تغییرناپذیر (مانند یک عدد یا رشته) را به عنوان آرگومان ارسال کنید، یک کپی از آن شیء ایجاد می‌شود و تغییرات در داخل تابع تاثیری بر شیء اصلی ندارند.

آموزش کار با توابع در پایتون: سوالات متداول

چگونه یک تابع را بدون هیچ آرگومانی تعریف کنیم؟

“`python
def تابع_بدون_آرگومان():
“””این تابع هیچ آرگومانی نمی‌پذیرد.”””
print(“این تابع بدون آرگومان است.”)
“`
چگونه یک تابع را با آرگومان‌های پیش‌فرض تعریف کنیم؟

“`python
def تابع_با_آرگومان_پیشفرض(نام, سن=30):
“””این تابع نام و سن را می‌پذیرد. سن دارای مقدار پیش‌فرض است.”””
print(“نام:”, نام)
print(“سن:”, سن)
“`
چگونه یک تابع را با آرگومان‌های کلیدواژه‌ای فراخوانی کنیم؟

“`python
def تابع_با_آرگومان_کلیدواژه(نام, سن):
“””این تابع نام و سن را می‌پذیرد.”””
print(“نام:”, نام)
print(“سن:”, سن)

تابع_با_آرگومان_کلیدواژه(سن=30, نام=”علی”)
“`
چگونه یک تابع را با تعداد نامشخصی از آرگومان‌ها تعریف کنیم؟

“`python
def تابع_با_تعداد_نامشخص_آرگومان(args):
“””این تابع تعداد نامشخصی از آرگومان‌ها را می‌پذیرد.”””
for arg in args:
print(arg)
“`
چگونه یک تابع را با آرگومان‌های کلیدواژه‌ای اختیاری تعریف کنیم؟

“`python
def تابع_با_آرگومان_کلیدواژه_اختیاری(kwargs):
“””این تابع آرگومان‌های کلیدواژه‌ای اختیاری را می‌پذیرد.”””
for key, value in kwargs.items():
print(key, “:”, value)
“`
چگونه می‌توان یک مقدار را از یک تابع برگرداند؟

“`python
def تابع_برگرداننده_مقدار(عدد1, عدد2):
“””این تابع مجموع دو عدد را برمی‌گرداند.”””
مجموع = عدد1 + عدد2
return مجموع
“`
چگونه یک تابع را به عنوان آرگومان به یک تابع دیگر ارسال کنیم؟

“`python
def تابع_مرتبه_بالاتر(تابع, عدد):
“””این تابع یک تابع و یک عدد را به عنوان آرگومان می‌پذیرد و تابع را با عدد فراخوانی می‌کند.”””
return تابع(عدد)

def مربع(عدد):
“””این تابع مربع یک عدد را برمی‌گرداند.”””
return عدد 2

نتیجه = تابع_مرتبه_بالاتر(مربع, 5)
print(نتیجه)

خروجی: 25

“`
چگونه یک تابع بازگشتی تعریف کنیم؟

“`python
def فاکتوریل(عدد):
“””این تابع فاکتوریل یک عدد را محاسبه می‌کند.”””
if عدد == 0:
return 1
else:
return عدد فاکتوریل(عدد – 1)
“`
چگونه می‌توان یک تابع لامبدا تعریف کرد؟

“`python
مربع = lambda x: x 2
“`
چگونه می‌توان از تابع لامبدا در یک لیست استفاده کرد؟

“`python
اعداد = [1, 2, 3, 4, 5] مربع_اعداد = list(map(lambda x: x 2, اعداد))
print(مربع_اعداد)

خروجی: [1, 4, 9, 16, 25]

“`
آیا می‌توان متغیرهای محلی را در خارج از تابع دسترسی داد؟ خیر، متغیرهای محلی فقط در داخل تابعی که در آن تعریف شده‌اند قابل دسترسی هستند.
آیا می‌توان متغیرهای سراسری را در داخل تابع تغییر داد؟ بله، اما شما باید از کلمه کلیدی `global` برای اعلام اینکه می‌خواهید یک متغیر سراسری را تغییر دهید استفاده کنید.
“`python
x = 10

def تغییر_متغیر_سراسری():
global x
x = 20

تغییر_متغیر_سراسری()
print(x)

خروجی: 20

“`
چگونه می‌توان توابع را در ماژول‌ها سازماندهی کرد؟ برای سازماندهی بهتر کد، شما می‌توانید توابع خود را در ماژول‌های جداگانه ذخیره کنید و سپس آن‌ها را در برنامه‌های خود import کنید.

“`python

فایل: my_module.py

def تابع_من():
print(“این تابع در یک ماژول تعریف شده است.”)

فایل: main.py

import my_module

my_module.تابع_من()

خروجی: این تابع در یک ماژول تعریف شده است.

“`
چگونه درک بهتری از نحوه عملکرد و ساختار یک تابع داشته باشیم؟ شما می‌توانید کدها را خط به خط دیباگ کنید و به نوع ورودی و خروجی متغیرها و عملکرد توابع نگاه کنید.
تفاوت ارسال با مقدار و ارسال با ارجاع چیست؟ ارسال با مقدار یک کپی از متغیر اصلی را به تابع ارسال می‌کند، در حالی که ارسال با ارجاع یک اشاره‌گر به متغیر اصلی را ارسال می‌کند.
چگونه توابع پایتون می‌توانند در یادگیری ماشین و علوم داده مورد استفاده قرار گیرند؟ توابع می‌توانند برای تعریف مدل‌ها، پردازش داده‌ها و ارزیابی عملکرد استفاده شوند.

سخن پایانی

در این مقاله، ما به طور جامع به آموزش کار با توابع در پایتون پرداختیم. امیدواریم این راهنما به شما کمک کند تا توابع را به طور موثر در پروژه‌های خود به کار گیرید و کدنویسی پایتون خود را به سطح بالاتری ارتقا دهید. با تمرین و تکرار، شما می‌توانید به یک متخصص در استفاده از توابع پایتون تبدیل شوید و برنامه‌های قدرتمند و کارآمدی را ایجاد کنید.