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Function

함수란?
함수의 정의
함수의 사용
함수의 필요성
Call By Assignment
Math Module

함수란?

y = f(x)

이것이 바로 수학에서 흔히 사용하는 “함수”입니다.
프로그래밍에서도 마찬가지입니다.

함수는 어떤 입력값(들)을 적절히 연산하여 출력값을 만들어내는 코드 묶음입니다.

함수의 정의

어떤 함수를 만드는 것을 “함수를 정의한다”라고 부릅니다.
따라서 함수는 아래와 같이 정의할 수 있습니다.

def function_name():
    #function code
    return

def : 함수를 정의한다는 의미의 파이썬 키워드입니다.
function_name : 함수의 이름입니다.
return : 함수를 종료시키는 파이썬 키워드입니다. (물론 엄밀하게는 다른 의미입니다.)
단, 여기서 return은 반환값이 없는 경우 생략 가능합니다. (반환값에 대해서는 아래에서 다루겠습니다.)

함수명은 다음과 같은 조건을 만족해야합니다.
특수 문자는 언더바(_)만 허용합니다.
공백을 포함하면 안 됩니다. (언더바로 대체하세요)
파이썬 키워드를 사용하면 안 됩니다. (ex return, int …)
숫자로 함수명을 시작할 수 없습니다.
함수명은 웬만하면 영어로, 간결하지만 직관적이게 작성하세요.
함수명을 중복하여 사용하지 마세요.

#function code 부분에는 그 함수가 어떤 행동을 할지 정의할 수 있습니다.
이 공간은 그 함수만을 위한 공간으로, 그 함수 내부에서 사용된 변수는 외부의 어떤 것과도 상호 작용하지 않습니다.
따라서 아래와 같은 코드에서

a = 10
def f():
    a = 0
f()

언뜻 보면 a가 0으로 바뀌었을 것 같지만, 외부에 정의된 a는 여전히 10입니다. (직접 출력해보세요.)

함수 내부의 내용 (return 포함)은 무조건 함수의 정의 부분 (def function_name():) 보다
한 번 들여써야 합니다. (tab 키로 들여쓸 수 있습니다.)

def f():
    <함수 내용1>
    <함수 내용2>
    <함수 내용3>
    ...
<함수 외부>

이것이 아주 기본적인 파이썬 함수의 형태입니다.
하지만 함수는 앞에서 언급했듯 출력값을 만들어낼 수 있습니다. (f(x)에서 f(x)가 의미하는 값 같은 역할)
여기서 return의 새로운 기능이 등장합니다.

return return_value

return을 통해 어떤 값을 반환하고 (뱉어내고) 함수를 종료시킬 수 있습니다.
즉 아무것도 없이 return을 쓰면 이는 즉 아무것도 반환하지 않고 종료한다는 의미입니다.

여러 언어들은 반환값을 하나만 허용하지만, 파이썬은 예외적으로 여러개의 반환값을 허용합니다.

return return_value_1, return_value_2, return_value_3 ...

참고로 이를 대입받을 때에는 아래와 같이 쓸 수 있습니다.

a, b, c, ... = function()

함수는 입력값을 받아올 수 있습니다. (마치 f(x)의 x같은 역할)
이를 프로그래밍 용어로 “매개 변수(parameter)”라고 부릅니다.

def function_name(parameter1, parameter2, ...) :

매개 변수는 여러 개를 받아올 수 있습니다.
(매개 변수는 변수입니다. 따라서 변수명 조건을 따른다면 자유롭게 설정할 수 있습니다.)
이렇게 받아온 매개변수는 함수 내에서 자유롭게 활용할 수 있습니다.

함수의 사용

아래의 함수는 받아온 2개의 매개 변수를 서로 더하여 반환하는 함수입니다.

def add(a, b):
    return a + b

이 함수는 함수 자기 자신 밖에서 아래와 같이 사용할 수 있습니다.
이러한 과정을 “함수를 호출한다”라고 부릅니다.

result = add(3, 5)

즉, 위 코드는 아래와 똑같은 코드입니다.

result = 3 + 5

서로 다른 함수라면 어떤 함수 안에서 다른 함수를 호출해도 아무 문제가 없습니다.
하지만 어떤 함수 안에서 그 함수 자기 자신을 호출하면 매우 특이한 현상이 일어납니다.
이건 13차시의 재귀 (Recursion) 파트에서 알아봅시다.
(참고로 재귀는 CS1 범위 밖의 내용입니다.)

함수를 사용하기 위해서는 위에 반드시 그 함수가 정의되어 있어야 합니다.
오류 코드 : NameError: name ‘[함수명]’ is not defined

함수의 필요성

그렇다면 이러한 함수는 어째서 필요할까요?
함수는 여러번 쓰이는 어떤 기능을 매우 간편하게 사용할 수 있도록 해줍니다.
원래였으면 어떤 코드를 그대로 복붙하여 여러번 써야했겠지만,
이를 함수로 만들어놓으면, 필요할 때 함수만 호출하면 그 코드를 복붙해놓은 것 같은 효과를 줍니다.
또한, 그 기능을 수정해야할 때, 함수 내용만 바꾸면 그 함수가 쓰인 모든 부분이 한꺼번에 바뀌는 효과를 낼 수 있습니다.

이와 더불어 코드를 기능적으로 분류해 함수화 해놓으면 코드가 덜 복잡해집니다.
코드는 그 자체가 의미하는 바를 해석하기 난해한 경우가 굉장히 많습니다. (그래서 주석을 사용합니다)
하지만 함수를 활용하면, 이 난해한 코드를 묶어 적절한 함수명을 통해 직관적으로 바꿀 수 있습니다.

말로 표현해봤자 함수의 중요성을 알려주기는 힘듭니다.
함수의 강력함은 직접 활용하며 깨닫길 바랍니다.

Call By Assignment

이 내용은 CS1에서 다루지는 않지만
문제를 풀다가 분명히 실수할 것 같아 넣었습니다.
(편하게 읽고 넘어가세요)

a = 0
def add1(x): #입력된 x의 값을 1 증가시키는 함수
    x += 1
add1(a) #a에 1을 더하기 위해 add1 함수 호출
print(a)

언뜻 보면 1이 출력될 것 같습니다. 하지만 실제로 출력해보면 출력값은 0(!!!)입니다.

그렇지만 만약에 x가 int타입 변수 (정수 타입 변수)가 아닌
list (9주차 내용), class 객체 (CS2 내용), dict, set 같은 변수였다면
저런 코드로 그 값을 바꿀 수 있습니다.

이것은 파이썬이 Call By Assignment라는 체계를 사용하기 때문입니다.
이 체계는 마치 int, float, str 등은 Call By Value,
list, class 객체 등은 Call By Reference 체계처럼 동작합니다.
물론 엄밀하게 말하면 진짜로 Call By Value 또는 Call By Reference 인 것은 아닙니다.
하지만 파이썬의 메모리 관리 체계 때문에 위 방식과 비슷하게 동작하죠.

Call By Value
이 방식은 매개 변수에 값을 전달 할 때
오직 그 값만 전달합니다.
즉, 위 코드에서는 a를 전달한게 아닌, a에 들어있는 값만 전달해서
그 값을 그대로 x에 넣고 x값을 바꾼겁니다.
x와 a는 독립적이니 결론적으로 a는 바뀌지 않습니다.
Call By Reference
이 방식은 매개 변수에 값을 전달 할 때
그 변수 자체를 전달합니다.
즉, 위 같은 상황에서는 a라는 변수로 x를 통째로 치환해버렸다고 생각하면 편합니다.
그러니 x가 바뀌면 x는 a를 의미하니 원본인 a도 바뀝니다.

이렇게 복잡한 방식을 사용하는 이유는
파이썬의 메모리 관리 방식 때문입니다.
더 깊은 내용이 궁금하다면 멘토한테 물어보거나 이 게시글을 참고하세요.

Math Module

복잡한 수학적 연산은 지금까지 배운 연산자로는 해결할 수 없습니다.
이를 해결하는 방법을 소개해드리도록 하겠습니다.

import math

심화된 수학 연산 기능을 활용하기 위해서는 math라는 모듈을 임포트 해야합니다.

모듈은 어떤 기능들 (함수, class 객체 등)을 정리하여 모아둔 것을 의미합니다.

math가 제공하는 함수 형태의 연산자
제곱근 : y = math.sqrt(x)
삼각 함수 : y = math.sin(x), y = math.cos(x), y = math.tan(x) 등 (역삼각함수도 지원)
자연 로그 : y = math.log(x)
상용 로그 : y = math.log10(x)
내림 : y = math.floor(x)
올림 : y = math.ceil(x)
반올림 : y = math.round(x)
[추가 내용]

math 모듈은 아니지만 알아두면 좋은 함수 형태의 연산자

절댓값 : y = abs(x)