【作って学ぶPython】プログラムを書いて、モジュールやパッケージで整理しよう！

レトロ風ゲームを作って学ぶPython入門　第3回

　自動化やAIなどさまざまな分野で活用され、需要が高いPython。この連載では、小さなレトロ風ゲームを作りながら、Pythonを学ぶことができます。第3回は、第2回の続きでPythonの文法として、関数、モジュールとパッケージを学びます。そして、Pygameのさまざまな機能を確認していきます。今回のテーマは、プログラムを「書く」ことと「整理する」ことです。さまざまな処理を関数としてまとめて、モジュールやパッケージで整理していけるようにしましょう！

はじめに

　前回は、次のようなことを学びました。

• Pythonの文法　単純な型
• Pythonの文法　複数の値を格納する型
• Pythonの文法　条件分岐
• Pythonの文法　繰り返し処理
• Pygameの基本コードの読み解き

　今回は、まだ残っているPythonの文法として、関数、モジュールとパッケージを学びます。そして、Pygameのさまざまな機能を確認していきます。

　そして今回のテーマは、プログラムを「書く」ことと「整理する」ことです。さまざまな処理を関数としてまとめて、モジュールやパッケージで整理していけるようにしましょう。

関数

　プログラムでは、自分で関数を定義することで、処理をまとめて使いやすくすることができます。

　関数には、外部から値を受け取る引数と、呼び出し元に結果を返す戻り値があります。関数の基本的な構造は、引数を受け取り、処理をおこない、戻り値を返すというものです。

関数

関数の定義

　Pythonではキーワードdefを使い、関数を定義します。def 関数名(引数名):と書き、次の行からインデントして処理のグループを書きます。複数の引数を受け取るときは、,区切りで並べて書きます。引数は、通常の変数と同じように利用できます。

　関数は、return文が実行されると終了します。return 戻り値と書くことで、値を返すことができます。戻り値を書かなかったときの戻り値はNone（値なし）です。また関数は、処理のグループのインデントが解除されても終了します。

　プログラムの例を示します。2つの数値を足す関数を、定義して利用します。この関数は、引数と戻り値を持ちます。argはargument（引数）の略です。

関数の定義と利用

def add(arg1, arg2):
    res = arg1 + arg2
    return res

print(add(10, 20))  # 「30」と表示

関数

　プログラムの例を示します。引数を型とともに出力する関数です。戻り値を持ちません。

戻り値のない関数

def print_type(arg):
    print(arg, type(arg))

print_type(10)  # 「10 <class 'int'>」と表示

　プログラムの例を示します。1から4までの累乗を返す関数です。引数を持ちません。

引数のない関数

def get_powers():
    data = []
    for i in range(1, 5):   # 1から1ずつ5未満まで（1, 2, 3, 4）
        data.append(i ** i) # 各値の累乗を求める
    return data

print(get_powers())     # 「[1, 4, 27, 256]」と表示

　空の関数を書きたいときはpassを使います。このときの戻り値はNone（値なし）です。

空の関数

def test():
    pass

print(test())   # 「None」と表示

関数の引数

　関数を利用するときは、引数の書いた順番に値を書く以外に、引数名を書いて値を書くこともできます。

　引数名を書くときには、それぞれの順番は前後しても構いません。値だけ書く書き方と混ぜることもできます。ただし混ぜるときは、引数名で書くものをあとにする必要があります。

　プログラムの例を示します。

さまざまな引数の書き方

def print_prof(name, age):
    print(f"名前は{name}、{age}歳です")

print_prof(name = "ポチ", age = 10) # 「名前はポチ、10歳です」と表示
print_prof(age = 9, name = "タマ")  # 「名前はタマ、9歳です」と表示
print_prof("ココア", age = 11)      # 「名前はココア、11歳です」と表示
# print_prof(name = "ミカン", 8) ← こういう順番は駄目

アスタリスク

　Pythonの関数を見ていると、*（アスタリスク）が出てくることがあります。*には、いくつかの使い方があります。

　まずは、関数を呼び出すときの*です。*を使えば、リストや辞書を展開して関数の引数にできます。リストを展開するときは*変数名と書きます。辞書を展開するときは**変数名と書きます。

　プログラムの例を示します。*でリストを展開します。

リストを展開

def add(arg1, arg2):
    res = arg1 + arg2
    return res

data = [10, 20]
print(add(*data))   # 「30」と表示

　プログラムの例を示します。**で辞書を展開します。

辞書を展開

def print_prof(name, age):
    print(f"名前は{name}、{age}歳です")

data = {"name": "きなこ", "age": 6}
print_prof(**data)  # 「名前はきなこ、6歳です」と表示

　次に*の使い方の2つ目を説明します。関数で値を受け取るときの*です。

　引数の前に*を付ければ、引数をリストや辞書の形で受け取れます。リストとして受け取るときは*引数名と書きます。辞書として受け取るときは**引数名と書きます。

　プログラムの例を示します。まずは*を使いリストとして受け取ります。

リストとして受け取る

def add(*args):
    res = 0
    for i in args:  # 引数のリストを1要素ずつ処理
        res += i    # 要素をresに足していく
    return res

print(add(10, 20, 30))   # 「60」と表示

　プログラムの例を示します。次は**を使い辞書として受け取ります。

辞書として受け取る

def print_prof(**kwargs):
    text = ""
    for k, v in kwargs.items():
        text += f"{k}は{v} "
    print(text)

print_prof(name = "ハナ", age = 7)  # 「nameはハナ ageは7」と表示