함수(function)란 실행문들을 묶어서 하나의 블럭으로 만든 후 이름을 붙인 것을 말한다. 이렇게 수행문들의 집합을 함수로 정의하면 그 수행문들을 동작시킬 때 함수 이름을 이용한 간단한 호출(call)로 반복해서 실행시킬 수 있다.

 파이썬 함수는 다음과 같이 정의된다.

함수의 정의는 항상 def로 시작한다. 함수명은 일반적인 식별자를 사용하며 관례적으로 (변수명과 마찬가지로) 소문자로 시작한다. 그다음에 호출하는 쪽에서 넘겨 받을 인자들의 리스트를 괄호(...)안에 콤마로 구별하여 지정해 주고 콜론(:) 뒤에 함수의 본체를 작성해 주면 된다. 함수의 본체는 반드시 def 의 첫 글자 시작 위치보다 들여 써야 한다.

 간단한 예를 들어보자

이 함수는 ‘hi’라는 문자열을 출력하는 함수이며 함수의 이름은 sayHi()이다. 입력 인자는 없으며 반환값도 없다. 이 함수를 호출하려면 다음과 같이 하면 된다.

구구단을 출력하는 함수를 예로 들어보자.

이 함수는 하나의 입력 인자를 받도록 되어 있다. 다음과 같이 호출한다.

함수명은 함수객체이며 다른 객체와 유사하게 대입이 가능하다. 예를 들어 앞에서 정의한 함수 sayHi()와 gugu()를 하나의 리스트로 묶을 수 있다.

여기서 fl 리스트의 첫 번째 요소는 함수 sayHi 이고 두 번째 요소는 gugu 이다. 따라서 다음과 같은 함수 호출이 가능하다.

또는 함수를 다른 변수에 대입할 수도 있다.

이제 kuku 는 함수이며 gugu()함수와 같은 함수이다. 따라서 다음과 같이 동일하게 호출할 수도 있다.

 가끔 함수의 본체를 구현하지 않고 껍데기만 작성해야 될 경우도 있다. 이럴 경우 다음과 같이 하면 된다.

이 함수는 호출은 할 수 있으나 아무런 일도 수행하지 않는다.

 반복문 안에서 continue 명령은 그 이후의 반복문은 수행하지 않고 즉시로 다음 반복 실행으로 넘어가는 동작을 수행한다.

이 예제에서 lst의 요소가 만약 0 이라면 continue 명령을 만나게 되고 그 이후의 print(n)은 수행되지 않고 다음으로 바로 넘어가게 된다.

 이 예를 while 문으로 작성하면 다음과 같다.

이와 같이 continue 명령은 반복문 안에서 사용되며 그것을 둘러싼 가장 안쪽의 반복문의 다음 단계로 즉시 넘어가는 동작을 수행한다.

 파이썬의 while 명령은 단순 반복을 수행한다.

여기서 조건식이 참이면 실행문을 수행하고 다시 조건을 검사한다. 즉, 조건문이 거짓이 될 때까지 실행문을 반복 수행하는 것이다.

이  예는 10! 을 구하는 프로그램이다. 10!=3628800 이라는 것을 알 수 있다.

 for문과 마찬가지로 while 문도 else 절이 붙을 수 있다.

조건식이 거짓으로 판정되어서 ‘실행문들1’이 수행되지 않을 때 else 절의 ‘실행문들2’가 수행된다. 만약 break 문에 의해서 반복이 끝난다면 (for반복문과 마찬가지로) else절은 수행되지 않고 그 바깥으로 빠져 나가게 된다.

이 예제는 4개의 0이 아닌 정수를 입력 받으면 else 절이 수행된다.

만약 그 전에 0이 입력된다면 else 절이 수행되지 않고 while 반복문을 완전히 종료하게 된다.

for 반복문과 마찬가지로 break 문에 의한 반복 종료인지 아니면 조건문이 False 가 되어서 반복문을 종료하는 지를 구별하여 다른 실행문을 수행할 경우에 while ~ else 절을 사용하면 된다.

이 예는 997이 소수(prime number)인지 아닌지 판별하는 함수이다. 2부터 498까지 차례로 나누어서 나머지가 한번이라도 0이 된다면 break 문에 걸리게 된다. 만약 한 번도 0이 아니라서 반복문이 끝까지 돌았다면 else 절이 수행되어 소수임을 표시한다.(음영진 부분은 seq 형이다.)

 파이썬의 for 반복문 안에서 break 명령을 사용할 수 있는데 이 명령은 즉시 그것이 포함된 가장 안 쪽의 반복문을 빠져 나온다. 다음 반복문을 보자.

이것은 lst 안의 요소들을 차례대로 프린트하다가 0이 발견되면 바로 반복을 멈추는 프로그램이다. 만약 lst=[1,2,3,0,4,5] 라면 1,2,3만 출력되고 반복문은 종료될 것이다. 만약 반복문의 중첩되어 있다면 가장 안쪽의 반복문만 빠져 나온다는 점에 유의해야 한다.

파이썬의 for 반복문은 else 명령과 짝을 이룰 수도 있다.

else 블럭에 포함된 ‘수행문들2’는 for 반복문이 반복형의 마지막 요소까지 모두 반복했을 경우 그 다음에 수행된다. 즉, 모든 반복이 성공적으로 수행된 경우에 한 번 수행된다. 하지만 break문을 만나면 else 구문은 수행되지 않고 for 블럭을 완전히 빠져나간다.

이 예제의 경우 lst 안에 0이 있다면 break를 만나게 되고 따라서  else 블럭은 수행되지 않고 for 반목문을 빠져 나오게 된다.

따라서 for 반복문이 종료된 시점에서 이 종료가 모든 반복을 다 수행한 후의 정상적인 종료인지, 아니면 break 명령에 의한 강제 종료인지에 따라서 수행해야 될 일을 구분할 필요가 있는 경우에 for~else 구문을 사용하면 된다.

 파이썬의 for 반복문은 C/C++의 그것과는 약간 다르다. (JAVA나 C#의 foreach 명령과 유사한 점이 많다.) 기본 적인 문법은 다음과 같다.

여기서 반복형은  열거형(sequence,  range형, 문자열, 리스트, 튜플 등), 딕셔너리 등이 있다.

 예로 기존의 리스트를 이용하여 리스트 요소들 중 짝수의 개수를 세는 프로그램을 작성해 보자.

이 예제는 리스트 lst 의 각 요소가 순서대로 n 변수에 대입되고 반복문이 수행된다.

range()함수와 range 형

 for 구문과 자주 같이 사용되는 파이썬 내장 함수 중에서 range() 함수가 있는데 이 함수는 range 형을 만들어 준다. (range 형은 시퀀스 형에 속한다.) for 반복문과 조합되어서 자주 사용되므로 여기에서 자세히 설명하도록 하겠다. range() 함수는 세 가지 용법이 있다. 다음에서 m, n, s는 정수이다.

한 가지 주의할 점은 파이썬 3.x에서는 range()함수는 range 형을 반환한다. (반면 파이썬 2.x 에서는 리스트를 반환한다.) 따라서 파이썬 3.x에서는 이 rangeg형을 리스트로 만들기 위해서는 list()함수를 반드시 명시적으로 사용해야 한다.

하지만 for문 안에서 range 함수를 사용할 경우 궂이 리스트로 바꿀 필요는 없다. 왜냐면 for 문에는 반복형(iterable)이 사용되며 range 객체는 열거형(sequence)이므로 반복형이기 때문이다.

예를 들어서 ‘hi.’라는 문자열을 다섯 번 출력하는 프로그램을 작성해 보자.

이 반복문은 변수 _ 가 0,1,2,3,4 값을 가지고 각각 반복을 수행하게 된다. 실제 이 변수가 사용되지는 않으므로 그냥 _ 로 지정하였다. (파이썬에서 dummy variable 의 이름은 보통 _ 로 지정한다.)

구구단의 2단을 출력하는 프로그램을 작성해 보자.

여기서 변수 n은 2부터 9까지의 값을 가지고 반복문이 수행된다. range(2,10)은 2부터 9까지의 숫자를 차례로 생성한다.

for 반복문은 중첩해서도 얼마든지 사용할 수 있다. 구구단의 2단부터 9단까지 한꺼번에 출력하려면 다음과 같이 작성하면 될 것이다.

여기에서 print(‘-’*10)은 ‘----------’ 을 출력한다.

 if 명령은 그 뒤에 오는 조건식의 참/거짓 여부에 따라 속한 블럭을 수행할지 말지를 결정하는 명령이다. 가장 기본 문법은 다음과 같다.

여기에서 조건식이 참(True)이면 실행문1, 실행문2 … 가 수행되고 그렇지 않으면 실행되지 않는다. 주의할 점은 if 문에 속한 모든 실행문은 들여쓰기가 같아야 한다는 것이다. 한 칸이라도 틀리면 문법 오류를 발생하게 된다. (보통 한 수준의 들여쓰기는 공백문자 4칸으로 한다.) 또한 조건식 뒤의 콜론(:)도 처음에는 빠뜨리기 쉬우니 조심하자.

 조건식에는 보통 관계연산자와 논리연산자가 사용된다.

[표 1] 조건식에서 사용되는 관계/논리 연산자들

예를 들면 다음과 같다.

이 예는 입력 받은 정수가 짝수일 경우 화면에 ‘even number’라고 출력하고 홀수일 경우는 아무런 일도 하지 않는 것이다.

좀 더 일반적인 if 명령의 문법은 else 와 짝을 이루는 것이다.

이 경우 조건식이 거짓이면 else 블럭(실행문 3, 실행문4…)을 수행하게 된다.

사용자의 나이 입력을 받아서 나이가 30 미만으면 ‘청년’, 30 이상이면 ‘중년’이라고 출력하는 간단한 예제이다.

 일반적인 if 명령의 구조는 다음과 같다.

키워드 elif 는 else if 를 줄인 단어이다. 이 구조에서 조건식1이 참이라면 실행문1을 수행하고 if 블럭을 완전히 빠져나간다. 만약 조건문1이 거짓이라면 조건식2를 판별한다. 그래서 조건식2가 참이면 실행문2를 실행하고 if 블럭을 빠져나간다. 모든 조건이 거짓일 경우 else 문에 속한 실행문n이 실행된다.

파이썬에는 C/C++/JAVA/C# 등에는 있는 switch - case 명령문이 없다. 따라서 비교적 많은 수의 다중 조건을 판단해야 할 경우에도 if - elif- else 문을 조합하여 구성해야 한다.

 가끔 조건문을 판단하고 참 거짓에 따라 행동을 정의 할 때 아무런 일도 하지 않도록 설정을 하고 싶을 때가 생기게 된다. 다음의 예를 보자.

"집에 돈이 있으면 가만히 있고 집에 돈이 없으면 노트북을 팔아라"

위의 예를 pass를 적용해서 구현해 보자.

home이라는 리스트 안에 'money'라는 문자열이 있기 때문에 if 문 다음 문장인 pass가 수행되었고 아무 일도 수행하지 않는 것을 확인 할 수 있다.

위의 예를 보면 if문 다음의 수행할 문장이 한 줄이고 else문 다음에 수행할 문장도 한 줄이다. 이렇게 수행할 문장이 한 줄일 때 조금 더 간편한 방법이 있다. 위에서 알아본 pass를 사용한 예는 다음처럼 간략화할 수 있다.

if 문 다음의 수행할 문장을 ':'뒤에 바로 적어 주었다. else 문 역시 마찬가지이다. 이렇게 하는 이유는 때로는 이렇게 하는 것이 보기에 편하게 때문이다.

4장 연습문제

pb04-01:사용자가 입력한 int형 변수 x와 y에 대해 x를 y로 나눈 몫과 나머지를 화면에 각각 출력하는 프로그램을 작성하라. 단, y가 0이라면 아무 것도 출력하지 않고, 나머지가 0일 경우 몫만 출력해야 한다.

 C++에서 (C언어에서는 지원되지 않음) 함수가 호출될　때 입력 인자에 값이 넘어오지 않는다면 미리 정해진 값을 함수 내부에서 가지도록 할 수 있다. 이렇게 기본값을 가지는 함수의 인자를 기본값 인자(default parameter)라고 하며 함수의 선언부에서 예를 들면 다음과 같이 명시해 주어야 한다.

변수 ia는 호출될 때 값이 넘어오지 않으면 자동으로 0값을 가지도록 선언되었다. 즉, 이 함수를 호출할 때 입력인수를 주어도 되고 안 해도 된다.

 만약 디폴트 입력 인수기능이 없이 함수 중복으로만 이를 구현한다면 다음 그림의 좌측과 같이 두 개의 함수를 별도로 작성해야 할 것이다.

이것을 살펴보면 기본 인자 기능이 프로그램을 상당히 간결히 해주는 유용한 기능임을 알 수 있다.

 다른 예를 들어보면 다음과 같다.

이 함수는 다음과 같이 두 가지로 호출이 가능하다.

기본값 인자가 설정된 변수만 생략 가능하다는 점에 유의해야 한다. 따라서 다음과 같은 호출은 오류를 발생시킬 것이다.

 만약 다음과 같이 디폴트 입력 인수를 두 개 가진 함수라면

다음과 같이 세 가지 방법으로 호출할 수 있다.

 디폴트 입력 인수를 가진 함수를 선언할 때 주의할 점은 이것들이 모두 끝 쪽에 몰려있어야 하며 디폴트 입력 인수를 가지는 변수 다음에 일반 변수는 못 온다는 것이다. 다음 예는 모두 잘못된 것이다.

그리고 다음과 같은 함수 중복도 오류를 발생한다.

그 이유는 두 함수가 입력 인수의 개수와 형이 같기 때문이다. 그리고 다음과 같은 함수 중복도 오류를 발생한다.

두 함수는 분명히 입력 인수의 개수가 다르지만 만약 func(10) 이라고 호출했을 때 두 개 중 어느 것을 호출해도 문제가 없기 때문에 컴파일러는 오류를 발생시킨다.

 C 언어 프로그램은 같은 이름을 갖는 함수를 정의할 수 없으나 C++에서는 가능하다. 이렇게 같은 이름을 갖는 함수들을 작성하는 것을 함수 중복(overloading)이라고 하며 전역 함수와 클래스의  멤버 함수 모두에 가능하다.

 예를 들면 다음과 같다.

이 예제들의 세 개의 print()함수는 모두 같은 이름을 갖지만 입력 인자가 서로 다르므로 모두 다른 함수들이다. 이와 같이 함수의 중복이 가능하려면 각각을 구별해야 하므로 다음의 조건들을 만족해야 한다.

       ❶ 중복되는 함수들의 입력 인자의 개수가 다르거나 타입이 달라야 한다.

       ❷ 반환형만 다르고 입력 인자가 같은 중복은 허용되지 않는다.

따라서 다음의 두 함수는 함수 중복의 요건이 안 되기 때문에 오류를 발생한다.

 함수 중복을 이용하면 같은 종류의 일을 하는 서로 다른 입력 인자를 갖는 함수들을 같은 이름으로 일관성 있게 관리할 수 있으므로 무척 효율적이다. 또한 컴파일러는 함수가 호출될 때 대응되는 함수를 프로그램이 실행될 때가 아니라 컴파일할 때 결정하므로 함수 중복으로 인해서 실행 시간이 지연되는 않는다.

 다음 예를 실행해 보자.

함수 ❷ 내부에서도 함수 ❶을 호출할 수 있음을 유의해서 보자. 사실 두 함수는 이름만 같을 뿐 내부적으로는 완전히 다른 함수로 취급되므로 이러한 상호 호출이 가능하다.