Funktionen

Wenn man ein Problem endlich gelöst hat, wäre es doch schön, diese Lösung immer wieder verwenden zu können. Das geht mit Funktionen!

Funktionen sind Unterprogramme des Hauptprogramms, die eine bestimmte Aufgabe erledigen. Sie können so eigene Befehle kreieren und immer wieder verwenden, wann immer Sie diese Funktion brauchen.

Syntax

Um die Syntax einer Funktion zu verstehen, schauen wir ein Beispiel an: Sagen wir, wir müssen immer wieder den Flächeninhalt eines Quadrats berechnen. Anstatt die Rechnung immer wieder aufzuschreiben, bietet es isch an, eine Funktion zu schreiben. Das könnte so aussehen:

Hier wird eine Funktion flaeche_quadrat definiert, die eine Seitenlänge als Parameter erwartet und dann verarbeitet. Die Funktion nimmt diese Seitenlänge und berechnet damit den Flächeninhalt des Quadrats. Letztlich gibt sie den Wert zurück ans Hauptprogramm.

Beachten Sie:

• Eine Funktion wird mit dem Schlüsselwort def definiert.
• Danach folgt der Name der Funktion, hier also flaeche_quadrat.
• Dann runde Klammern (), um die Parameter zu definieren.
• Danach folgt ein Doppelpunkt :, der den Beginn des Funktionskörpers markiert.
• Der Code, der zur Funktion gehört, wird eingerückt im Körper des Codeblocks geschrieben.
• Mit return geben Sie den Wert zurück, den die Funktion berechnet hat. So können Sie den Wert im Hauptprogramm weiterverwenden.
• Im Hauptprogramm nutzen wir die Funktion, indem wir ihren Namen aufrufen und die Seitenlänge als Argument in den runden Klammern übergeben. Das Argument wird dann in der Funktion ins Parameter seitenlaenge abgefüllt.

Beispiele

Würfeln (eine Funktion ohne Parameter und ohne return-Wert)

Sagen wir, Sie wollen eine Funktion schreiben, die wie ein Würfel Ihnen eine Zufallszahl zwischen 1 und 6 ausdruckt. Das dient als Beispiel, wie Sie eine Funktion ohne Parameter und ohne return-Wert definieren können. Diese Funktion könnte so aussehen:

Jetzt können Sie die Funktion wuerfeln() immer wieder aufrufen, wann immer Sie eine Zufallszahl zwischen 1 und 6 ausdrucken wollen. Das ist wohl einfacher, als immer wieder den gleichen Code zu schreiben.

Flächeninhalt eines Rechtsecks (eine Funktion mit zwei Parametern und mit return-Wert)

Sagen wir, Sie wollen eine Funktion schreiben, die den Flächeninhalt eines Rechtecks berechnet. Diese Funktion könnte so aussehen:

Hier wird eine Funktion flaeche_quadrat definiert, die eine Seitenlänge als Eingabeparameter erwartet. Die Funktion berechnet dann den Flächeninhalt des Quadrats und gibt den Wert zurück ans Hauptprogramm.

Aufgaben

Aufgabe: Volumen eines Würfels

Schreiben Sie eine Funktion, die das Volumen eines Würfels berechnet.

Aufgabe: Volumen eines Quaders

Schreiben Sie eine Funktion, die das Volumen eines Quaders berechnet. Die Funktion soll drei Parameter für die Länge, Breite und Höhe des Quaders haben.

Aufgabe: Volumen eines Kegels

Schreiben Sie eine Funktion, die das Volumen eines Kegels berechnet. Die Funktion soll zwei Parameter für den Radius der Basis und die Höhe des Kegels haben. Die Formel für das Volumen eines Kegels lautet: $V = \frac{1}{3} \pi r^2 h$, wobei Sie für $\pi$ die Konstante math.pi aus dem Modul math verwenden können.

Berechnung des Volumens eines komischen Hauses

Nutzen Sie Ihre zuvor erstellten Funktionen, um das Volumen dieses Hauses zu berechnen.

Aufgabe: Umrechnung von Celsius in Fahrenheit

Schreiben Sie eine Funktion, die eine Temperatur in Celsius in Fahrenheit umrechnet. Die Formel zur Umrechnung lautet: F = C * 9/5 + 32

Aufgabe: Umrechnung von Fahrenheit in Celsius

Schreiben Sie nun die Umkehrfunktion, die eine Temperatur in Fahrenheit in Celsius umrechnet.

Danach versuchen Sie im Hauptprogramm, die beiden Funktionen aneinander zu koppeln, sodass Sie eine Temperatur in Celsius eingeben, in Fahrenheit umgerechnet und ausgegeben wird. Und dann soll der Wert auch gleich wieder zurück in Celsius umwandelt und ausgegeben werden.

Aufgabe: istGerade(zahl) mit booleschem return-Wert

Eine Funktion kann auch einen Wahr/Falsch-Wert als Rückgabewert haben. So können Sie die Funktion direkt in einer if-Selektion gebrauchen.

Schreiben Sie eine Funktion istGerade(zahl), die überprüft, ob eine Zahl gerade ist. Die Funktion soll True zurückgeben, wenn die Zahl gerade ist, und False, wenn sie ungerade ist.

Nutzen Sie die Funktion in einem Hauptprogramm, das alle geraden Zahlen bis 10 ausgibt.

Aufgabe: istPrimzahl(zahl) mit booleschem return-Wert

Schreiben Sie eine Funktion istPrimzahl(zahl), die überprüft, ob eine Zahl eine Primzahl ist. Die Funktion soll True zurückgeben, wenn die Zahl eine Primzahl ist, und False, wenn sie keine Primzahl ist.

Nutzen Sie die Funktion in einem Hauptprogramm, das alle Primzahlen bis 100 ausgibt.

Funktionen aus anderen Dateien importieren

In Python können Sie Funktionen aus anderen Dateien importieren, um Ihren Code zu organisieren und wiederverwendbar zu machen. Dazu speichern Sie Ihre Funktionen in einer separaten Datei, z.B. useful.py, und importieren diese in Ihrem Hauptprogramm.

Hier ist ein Beispiel, wie Sie das machen können:

def flaeche_quadrat(seitenlaenge):
    flaeche = seitenlaenge * seitenlaenge
    return flaeche
def flaeche_rechteck(breite, laenge):
    flaeche = breite * laenge
    return flaeche

Eine Art, diese Funktionen in Ihrem Hauptprogramm zu verwenden, kennen Sie bereits: import useful, genau wie Sie import turtle oder import random verwenden. Dann können Sie die Funktionen unter dem Namen useful aufrufen, z.B. useful.flaeche_quadrat(5).

import useful
 
print("Der Flächeninhalt eines Quadrats mit Seitenlänge 5 ist:", useful.flaeche_quadrat(5))
print("Der Flächeninhalt eines Rechtecks mit Breite 5 und Länge 10 ist:", useful.flaeche_rechteck(5, 10))

Es gibt aber auch eine Art, die Funktionen direkt in Ihr Hauptprogramm zu importieren, sodass Sie sie ohne den Präfix useful. verwenden können. Dazu verwenden Sie das Schlüsselwort from:

from useful import flaeche_quadrat, flaeche_rechteck
 
print("Der Flächeninhalt eines Quadrats mit Seitenlänge 5 ist:", flaeche_quadrat(5))
print("Der Flächeninhalt eines Rechtecks mit Breite 5 und Länge 10 ist:", flaeche_rechteck(5, 10))