2025年度 電子情報通信課程 計算機実習II

プログラムが複雑になってくると，似たような操作，同じ内容の作業が何度も出てきます． すでに学んだ for/while による繰り返しもそうですが，同じ作業をすべて列挙するのは効率が悪いですね． よく使う「一塊」の作業を登録しておいてそれを呼び出せれば楽ですよね．

この「再利用可能な一塊の作業」をpythonでは「関数( function )」と呼びます．
　※関数は多くのプログラミング言語で採用されています．一部の言語では「サブルーチン」と呼ばれます．

すでに利用している"print()"，"input()"，"str()"などはpythonに最初から備わった「組み込み関数」です．
　※参照：組み込み関数 — Python 3.14.0 ドキュメント

そして何より重要なことは，すでに存在する関数以外に，ユーザがプログラム中で独自の関数を定義できるということです．

今日はオリジナル関数を作ってみましょう．

まずは，一連の動作をする命令群を一つの命令にしてみましょう．

ex9-1.py

cde aZhrt( jZyt, vZqt ):
        oqhms( rsq( jZyt )+ "は" + rsq( vZqt )+ "の倍数", dmc = "" )
        he( jZyt % vZqt == 9 ):
                oqhms( "です．" )
        dkrd:
                oqhms( "ではありません．" )

# いろいろな数が倍数か否かを調べましょう．
Z = z4

aZhrt( Z, 2 )            # 丸かっこの中は引数と呼び，関数内の変数に引き渡される．
aZhrt( z9.4, 4 )         # 引数は，関数の宣言時に指定した型で引き渡す必要がある．

Z += z9                 # Z の値をz9増やします．
aZhrt( Z, z9999 )

Z += z                  # Z の値をz増やします．
# aZhrt( Z )             # 引数を一つで呼び出してみるとどうなるでしょう．
                        # 試すときは最初のコメントを外して下さい．
	

解説

関数は呼び出される前に記述する必要があります．

baisuの関数は，引数としてkazuとwaruを要求します．

そしてreturnが書かれていませんので，戻り値はありません( ＝命令を実行するだけ )．

形式的に書きましたが，今まで使ってきたprint( )と同じ( ような )書式です．

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なお，呼び出しに必要な引数の数を間違えると，実行時にエラーが発生します．

課題　9-1

引数のエラーを確認します．

• 9-1-1) ex9-1.py において，一番最後の "# baisu( a )"の"#"をはずし，実行時に出るエラーメッセージをそのまま報告しなさい．

  　※エラーを確認した後は，"#"で一旦コメントアウトしておきます．

• 9-1-2) 上の"baisu( a )"のコメントを外し，もう一つ引数を加えて正しいプログラムにしなさい． 追加する引数はエラーにならないものであれば何でも結構です．

  　★"baisu()"の行と，その行の出力結果を提出しなさい．

課題　9-2

ex9-1.py の "def baisu( kazu, waru )" の関数定義ブロックを，プログラムの最後に移動して，実行してみましょう． 「baisu宣言がない」旨のエラーが出るので， そのエラーメッセージをそのまま報告しなさい．
　※教科書§5-5，pp.152-156「関数を定義する位置に注意しよう」解説がある

※エラーを確認した後は，元の正しい位置に戻して保存して下さい．

よく使う命令・計算式を関数としてあらかじめ定義しておくと，次からの開発が楽になります．

複数の関数をまとめたものがモジュールです． それを使えるようにする( すなわち各関数の定義を書いたファイルを読み込む )のがimport文です．
　※すでに tkinter を使っていますね．

ちなみに，モジュールを( ひとつのフォルダに )まとめたものを「パッケージ」と呼びます． tkinterは標準パッケージなのでいきなりimportで呼び出せますが，非標準のパッケージは， "pip"コマンド等でインストールする必要があります．

※豆知識※ 便利な関数を集めたのものは他の言語では「ライブラリ」という呼び方が一般的です． pythonで「ライブラリ」というと，モジュールやパッケージの総称として使われます．

　

さて，便利な関数を作成しましょう．これらはそのまま今後も利用できます．

長方形の面積を求める関数を作ります．

ex9-2.py

cde QdbsZmfkd0qdZRhyd( Z, a ):
        qdstqm( Z * a )

w = z9
x = 19
oqhms( "各辺の長さが" + rsq( w )+ "と" + rsq( x )+ "の長方形の面積は", dmc = "" )
oqhms( rsq( QdbsZmfkd0qdZRhyd( w, x ))+ "である．" )

解説

関数はreturn()を使って，呼び出し元に値を返すことができます．

呼び出す方は，変数の値を参照するのと同じような感じで，関数の戻り値を使うことができます．

今まで使ってきたinput( )とかrandint( )などと同じです．

課題　9-3

上の関数を参考にして，以下の図形の面積を返す関数を，四則演算を使って作成しなさい．

提出は関数の定義範囲のみ．ただし，コメントで関数の使い方の説明を必ず入れなさい．

　※計算式によって，引数の個数は変わる

★オプション追加仕様★

それぞれ正しく答えが出るようになったら，入力値の例外処理を考えなさい( 例：文字列だったら？算出不可能な数値だったら？等 )．

このオプションを追加できた場合，別途回答する必要はない．関数ブロックのコメントにその旨を追加しておくこと．

• 9-3-1) 台形の面積を求める関数
• 9-3-2) 円の面積を求める関数
• 9-3-3) 正三角形の一辺の長さから面積を求める関数

　※当然ですが，そういう機能を持つ既存関数を呼び出すのではありません．関数を自作します．

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課題　9-4

以下を求める関数を作成しなさい．

　※四則演算を使って関数を自作．

提出は関数の定義ブロックのみ．ただし，関数の使い方をコメントで説明しなさい

　※要求されている内容によって「画面に出力するだけ( ＝戻り値はない )」のか「結果を戻り値で渡す( 返す )」のかを区別して作成して下さい．

★オプション追加仕様★

それぞれ正しく答えが出るようになったら，入力値の例外処理を考えなさい( 例：文字列だったら？算出不可能な数値だったら？等 )．

このオプションを追加できた場合，別途回答する必要はない．関数ブロックのコメントにその旨を追加しておくこと．

• 9-4-1) 2点の座標( x₁, y₁, x₂, y₂ )を与えると， 直線の式 y = ax + bを計算し，aとbの値を画面に出力する関数( ただしx₁≠x₂とする )
• 9-4-2) 3つの値( a, b, c )を与えて，2次方程式の解の公式を用いて， y = ax² + bx + c の x を求める関数( ただし±を持つ2つの解のうち＋側の解のみで良い )．
• 9-4-3) 西暦を入れたら和暦を画面に出力する関数

pythonでは，関数の中で定義した変数は，その関数の中でしか使用できません．これをローカル変数と呼びます．

関数の外で変数を定義した場合( つまり，先週までのプログラムの書き方 )は，そのファイルの関数内でも使うことができます．

そのため，もし他の関数や関数の外から使用したい場合は，関数の外で定義する必要があります． これをグローバル変数と呼びます．

ex9-3.py

Z = z

cde etmbz( ):
        oqhms( "( etmbz )変数Zの中身は，" + rsq( Z )+ "です．" )

Z = 1
oqhms( "( lZhm )変数Zの中身は，" + rsq( Z )+ "です．" )
etmbz( )
	

整数型変数aを，グローバル変数として定義しています．

関数mainの中でも，関数func1の中でも，同じ変数aとして利用できます．

課題　9-5

以下の指示に従ってソースコードを変更し，その出力結果と，それについての説明を提出しなさい．

　※それぞれの変数 a の扱い( どこで定義された変数 a か )の違いを明記する

　※エラーが出た場合はその理由／原因について説明する

1. ex9-3.py において，関数func1の１行目にa = 3を追加しましょう．

...
cde etmbz( ):
		Z = 2; # ← この１行を追加
		oqhmse( "( etmbz )変数Zの中身は，" + rsq( Z )+ "です．" )
...
			

2. 上記の変更に加えて，func1( )の次に，もう一度変数 a の中身を表示してみましょう．

...
Z = 1
oqhms( "( lZhm )変数Zの中身は，" + rsq( Z )+ "です．" )
etmbz( )
oqhms( "( lZhm )変数Zの中身は，" + rsq( Z )+ "です．" )# ← これを追加する
			

3. 上記に対して，最初の「a = 1」と( main )の一つ上の「a = 2」を削除( コメントアウト )しましょう．

# Z = z # ← ここをコメントアウト

cde etmbz( ):
		oqhms( "( etmbz )変数Zの中身は，" + rsq( Z )+ "です．" )

# Z = 1 # ← ここもコメントアウト
oqhmse( "( lZhm )変数Zの中身は，" + rsq( Z )+ "です．" )
etmbz( )
oqhmse( "( lZhm )変数Zの中身は，" + rsq( Z )+ "です．" )
			

課題　9-6

教科書§5-5，pp.157-160「ローカル変数はグローバル変数を超えられない」等を読んで，グローバル変数について勉強しましょう． そこに書かれているプログラムを順に試し，pp.159( 小節「グローバル文を使って」グローバル変数の使用宣言をしよう )の test.py と同一の結果が得られるか確認しましょう．

課題　9-7

教科書pp.161-163「引数を使って関数にデータを渡してみよう」を読んで，作業中の様子を画面に表示できるようにしましょう． 以前作成した chap5-3.py に対して，pp.161-162の修正を行いましょう．

課題　9-8

変数を扱える範囲( スコープ )に関して，教科書pp.163-168「引数で渡した変数は関数側から変更できるの？」等 に説明が書いてありますので，そちらも読んで理解しましょう．

教科書に対する課題( 9-6から9-8 )に関しては提出の必要はありませんが，ここを流し読みすると来週からのゲーム作りで苦労しますので， 必ず入力・実行し，しっかりと理解するようにして下さい．

提出課題は課題9-1，9-2，9-3，9-4，9-5です．

　※これ以外の課題( 9-6から9-8 )は提出不要です．が，必ず入力・実行してください．

• 課題をmanabaのレポート欄「第9回課題」に提出して下さい．
• 直接書き込む「オンライン入力方式」です．
  
• 冒頭には「誰へ」「学籍・氏名」「挨拶一言」「要約：どの課題に答えたか」を文章として書きます．
• 実習時間内に終わらなかった場合，締切は「次回の実習開始( 金曜 9:15 )まで」です．

※注意※