8. 함수 정의하고 사용하기
학습 목표
이 챕터를 완료하면 여러분은 파이썬 함수를 능숙하게 다룰 수 있게 됩니다. 함수의 기본 개념부터 시작해서 매개변수 활용, 반환값 처리, 변수의 스코프, 그리고 현대적인 타입 힌트까지 체계적으로 학습하게 됩니다. 이를 통해 코드의 재사용성을 높이고 더 체계적인 프로그램을 작성할 수 있는 능력을 기르게 됩니다.
8-1 함수란 무엇인가?
함수는 특정한 작업을 수행하는 코드의 묶음입니다. 마치 요리할 때 사용하는 믹서기처럼, 재료(입력값)를 넣으면 원하는 결과(출력값)를 만들어주는 도구라고 생각하면 됩니다. 함수를 사용하면 같은 코드를 반복해서 작성할 필요가 없어지고, 프로그램을 더 체계적으로 구성할 수 있습니다.
파이썬에는 이미 많은 내장 함수들이 있습니다. print(), len(), input() 등이 모두 함수입니다. 이제 우리만의 함수를 만들어 보겠습니다.
# 간단한 인사 함수
def greet():
print("안녕하세요!")
print("파이썬 함수를 배워봅시다.")
# 함수 호출
greet()
함수를 정의할 때는 def 키워드를 사용하고, 함수 이름 뒤에 괄호를 붙입니다. 함수의 내용은 들여쓰기로 구분합니다.
8-2 함수 정의와 호출
함수를 정의하는 기본 문법은 다음과 같습니다:
def 함수이름():
실행할 코드
실행할 코드
함수를 호출할 때는 함수 이름 뒤에 괄호를 붙여서 호출합니다.
def introduce_myself():
print("제 이름은 파이썬입니다.")
print("저는 1991년에 태어났습니다.")
print("만나서 반가워요!")
def calculate_area():
width = 5
height = 3
area = width * height
print(f"가로 {width}, 세로 {height}인 직사각형의 넓이는 {area}입니다.")
# 함수 호출
introduce_myself()
print("-" * 30)
calculate_area()
함수는 정의만 해서는 실행되지 않습니다. 반드시 호출해야 함수 안의 코드가 실행됩니다.
8-3 매개변수와 인수
매개변수(parameter)는 함수가 입력받을 값의 이름이고, 인수(argument)는 함수를 호출할 때 실제로 전달하는 값입니다.
def greet_person(name): # name은 매개변수
print(f"안녕하세요, {name}님!")
def introduce(name, age): # name과 age는 매개변수
print(f"제 이름은 {name}이고, 나이는 {age}살입니다.")
def calculate_rectangle_area(width, height):
area = width * height
print(f"가로 {width}, 세로 {height}인 직사각형의 넓이는 {area}입니다.")
# 함수 호출 (괄호 안의 값들이 인수)
greet_person("김파이") # "김파이"는 인수
introduce("이썬", 25) # "이썬"과 25는 인수
calculate_rectangle_area(10, 7) # 10과 7은 인수
매개변수를 사용하면 함수를 더 유연하게 만들 수 있습니다. 같은 함수로 다양한 값을 처리할 수 있기 때문입니다.
8-4 return문과 반환값
함수는 작업을 수행한 후 결과값을 돌려줄 수 있습니다. 이를 반환값이라고 하며, return 문을 사용합니다.
def add_numbers(a, b):
result = a + b
return result # 결과값을 반환
def multiply(x, y):
return x * y # 계산 결과를 바로 반환
def get_circle_area(radius):
pi = 3.14159
area = pi * radius * radius
return area
# 반환값을 변수에 저장
sum_result = add_numbers(5, 3)
print(f"5 + 3 = {sum_result}")
multiply_result = multiply(4, 6)
print(f"4 × 6 = {multiply_result}")
# 반환값을 바로 사용
print(f"반지름이 5인 원의 넓이: {get_circle_area(5)}")
# return문이 없는 함수는 None을 반환
def just_print():
print("출력만 하는 함수")
result = just_print()
print(f"반환값: {result}") # None이 출력됨
return 문을 만나면 함수는 즉시 종료되고 값을 반환합니다. return 문이 없는 함수는 자동으로 None을 반환합니다.
8-5 지역변수와 전역변수
변수의 스코프(scope)는 변수가 사용될 수 있는 범위를 의미합니다.
# 전역변수 (프로그램 어디서든 사용 가능)
global_var = "전역 변수입니다"
def local_variable_example():
# 지역변수 (함수 내에서만 사용 가능)
local_var = "지역 변수입니다"
print(local_var)
print(global_var) # 전역변수도 접근 가능
def modify_global():
global global_var # global 키워드로 전역변수 수정
global_var = "전역 변수가 수정되었습니다"
print(global_var)
local_variable_example()
# print(local_var) # 오류! 지역변수는 함수 밖에서 접근 불가
modify_global()
print(global_var)
# 매개변수와 지역변수
def calculate_tax(price, tax_rate):
# price와 tax_rate는 지역변수
tax = price * tax_rate
total = price + tax
return total
result = calculate_tax(1000, 0.1)
print(f"세금 포함 가격: {result}원")
지역변수는 함수가 끝나면 사라지고, 전역변수는 프로그램이 끝날 때까지 유지됩니다.
8-6 기본값 매개변수
매개변수에 기본값을 지정하면, 인수를 전달하지 않아도 함수를 호출할 수 있습니다.
def greet(name, greeting="안녕하세요"):
print(f"{greeting}, {name}님!")
def calculate_power(base, exponent=2): # 제곱을 기본값으로
return base ** exponent
def create_profile(name, age, city="서울"):
print(f"이름: {name}")
print(f"나이: {age}")
print(f"거주지: {city}")
# 다양한 호출 방법
greet("김파이") # 기본값 사용
greet("이썬", "좋은 아침입니다") # 기본값 대신 다른 값 사용
print(f"2의 제곱: {calculate_power(2)}") # 기본값 사용 (2^2)
print(f"3의 4제곱: {calculate_power(3, 4)}") # 기본값 대신 4 사용
create_profile("박파이", 30) # city는 기본값 "서울" 사용
create_profile("최썬", 25, "부산") # 모든 값 직접 지정
기본값이 있는 매개변수는 기본값이 없는 매개변수보다 뒤에 위치해야 합니다.
8-7 가변 매개변수 (*args, **kwargs)
때로는 함수에 전달할 인수의 개수를 미리 알 수 없는 경우가 있습니다. 이때 가변 매개변수를 사용합니다.
# *args: 여러 개의 위치 인수를 튜플로 받음
def sum_all(*numbers):
total = 0
for num in numbers:
total += num
return total
# **kwargs: 여러 개의 키워드 인수를 딕셔너리로 받음
def create_student(**info):
print("학생 정보:")
for key, value in info.items():
print(f" {key}: {value}")
# 둘 다 사용하는 함수
def flexible_function(required_arg, *args, **kwargs):
print(f"필수 인수: {required_arg}")
print(f"추가 위치 인수: {args}")
print(f"키워드 인수: {kwargs}")
# 사용 예제
print(f"합계: {sum_all(1, 2, 3, 4, 5)}")
print(f"합계: {sum_all(10, 20)}")
create_student(name="김파이", age=20, grade="A+")
flexible_function("필수값", 1, 2, 3, name="이썬", city="서울")
*args는 여러 개의 위치 인수를, **kwargs는 여러 개의 키워드 인수를 받을 때 사용합니다.
8-8 타입 힌트 완전 활용
타입 힌트는 함수의 매개변수와 반환값의 타입을 명시하여 코드의 가독성과 안정성을 높여줍니다.
from typing import List, Dict, Optional, Union
# 기본 타입 힌트
def add_numbers(a: int, b: int) -> int:
return a + b
def greet_person(name: str) -> str:
return f"안녕하세요, {name}님!"
# 리스트와 딕셔너리 타입 힌트
def calculate_average(scores: List[int]) -> float:
return sum(scores) / len(scores)
def create_student_record(name: str, grades: Dict[str, int]) -> Dict[str, Union[str, float]]:
average = sum(grades.values()) / len(grades)
return {
"name": name,
"average": average
}
# Optional (None이 될 수 있는 값)
def find_student(students: List[str], name: str) -> Optional[int]:
try:
return students.index(name)
except ValueError:
return None
# Union (여러 타입 중 하나)
def process_id(user_id: Union[int, str]) -> str:
return f"사용자 ID: {user_id}"
# 사용 예제
result = add_numbers(5, 3)
print(f"결과: {result}")
greeting = greet_person("김파이")
print(greeting)
scores = [85, 92, 78, 96, 88]
avg = calculate_average(scores)
print(f"평균 점수: {avg:.1f}")
student_data = create_student_record("이썬", {"수학": 95, "영어": 87, "과학": 91})
print(f"학생 기록: {student_data}")
students_list = ["김파이", "이썬", "박코드"]
index = find_student(students_list, "이썬")
print(f"이썬의 인덱스: {index}")
print(process_id(12345))
print(process_id("user123"))
타입 힌트를 사용하면 IDE에서 더 나은 자동완성과 오류 검출을 제공받을 수 있습니다.
실습: 계산기 함수 만들기
간단한 계산기 프로그램을 함수들로 구성해보겠습니다. 이 예제는 지금까지 배운 모든 개념을 종합적으로 활용합니다.
from typing import Union
def add(a: float, b: float) -> float:
"""두 수를 더합니다."""
return a + b
def subtract(a: float, b: float) -> float:
"""두 수를 뺍니다."""
return a - b
def multiply(a: float, b: float) -> float:
"""두 수를 곱합니다."""
return a * b
def divide(a: float, b: float) -> Union[float, str]:
"""두 수를 나눕니다. 0으로 나누면 오류 메시지를 반환합니다."""
if b == 0:
return "오류: 0으로 나눌 수 없습니다"
return a / b
def power(base: float, exponent: float = 2) -> float:
"""거듭제곱을 계산합니다. 기본값은 제곱입니다."""
return base ** exponent
def calculate(operation: str, a: float, b: float = None) -> None:
"""계산을 수행하고 결과를 출력합니다."""
if operation == "+":
result = add(a, b)
print(f"{a} + {b} = {result}")
elif operation == "-":
result = subtract(a, b)
print(f"{a} - {b} = {result}")
elif operation == "*":
result = multiply(a, b)
print(f"{a} × {b} = {result}")
elif operation == "/":
result = divide(a, b)
if isinstance(result, str):
print(result)
else:
print(f"{a} ÷ {b} = {result}")
elif operation == "**":
if b is None:
result = power(a) # 기본값 사용 (제곱)
else:
result = power(a, b)
print(f"{a} ^ {b if b is not None else 2} = {result}")
else:
print("지원하지 않는 연산입니다.")
def get_calculator_history(*calculations) -> None:
"""계산 기록을 출력합니다."""
print("계산 기록:")
for i, calc in enumerate(calculations, 1):
print(f" {i}. {calc}")
# 계산기 사용 예제
print("=== 파이썬 계산기 ===")
calculate("+", 10, 5)
calculate("-", 10, 5)
calculate("*", 10, 5)
calculate("/", 10, 5)
calculate("/", 10, 0) # 0으로 나누기 오류
calculate("**", 2, 3)
calculate("**", 5) # 기본값 사용 (제곱)
print()
get_calculator_history(
"10 + 5 = 15",
"10 - 5 = 5",
"10 × 5 = 50",
"2 ^ 3 = 8"
)
확장 과제: 과학 계산기 구현
더 발전된 계산기를 만들어보겠습니다. 이 과제는 함수의 고급 활용법을 보여줍니다.
import math
from typing import List, Callable, Dict
def factorial(n: int) -> int:
"""팩토리얼을 계산합니다."""
if n < 0:
raise ValueError("음수의 팩토리얼은 정의되지 않습니다")
if n <= 1:
return 1
return n * factorial(n - 1)
def is_prime(n: int) -> bool:
"""소수인지 판별합니다."""
if n < 2:
return False
for i in range(2, int(math.sqrt(n)) + 1):
if n % i == 0:
return False
return True
def fibonacci_sequence(n: int) -> List[int]:
"""피보나치 수열을 생성합니다."""
if n <= 0:
return []
elif n == 1:
return [0]
elif n == 2:
return [0, 1]
sequence = [0, 1]
for i in range(2, n):
sequence.append(sequence[i-1] + sequence[i-2])
return sequence
def statistics_calculator(*numbers: float) -> Dict[str, float]:
"""숫자들의 통계를 계산합니다."""
if not numbers:
return {"error": "숫자가 입력되지 않았습니다"}
sorted_nums = sorted(numbers)
length = len(numbers)
# 평균
mean = sum(numbers) / length
# 중앙값
if length % 2 == 0:
median = (sorted_nums[length//2 - 1] + sorted_nums[length//2]) / 2
else:
median = sorted_nums[length//2]
# 분산과 표준편차
variance = sum((x - mean) ** 2 for x in numbers) / length
std_dev = math.sqrt(variance)
return {
"평균": round(mean, 2),
"중앙값": median,
"최솟값": min(numbers),
"최댓값": max(numbers),
"분산": round(variance, 2),
"표준편차": round(std_dev, 2)
}
# 함수를 딕셔너리로 관리
FUNCTIONS: Dict[str, Callable] = {
"factorial": factorial,
"is_prime": is_prime,
"fibonacci": fibonacci_sequence,
"stats": statistics_calculator
}
def run_scientific_calculator():
"""과학 계산기를 실행합니다."""
print("=== 과학 계산기 ===")
# 팩토리얼 계산
print(f"5! = {factorial(5)}")
# 소수 판별
test_numbers = [17, 18, 19, 20]
for num in test_numbers:
print(f"{num}은 소수인가? {is_prime(num)}")
# 피보나치 수열
fib_seq = fibonacci_sequence(10)
print(f"피보나치 수열 (10항): {fib_seq}")
# 통계 계산
scores = [85, 92, 78, 96, 88, 91, 83, 89, 94, 87]
stats = statistics_calculator(*scores)
print(f"성적 통계:")
for key, value in stats.items():
print(f" {key}: {value}")
if __name__ == "__main__":
run_scientific_calculator()
연습문제
-
기본 함수 작성: 사용자의 이름과 나이를 입력받아 소개하는 함수를 작성하세요.
-
계산 함수: 원의 반지름을 입력받아 둘레와 넓이를 계산하는 함수를 작성하세요.
-
가변 인수 함수: 여러 개의 숫자를 입력받아 최댓값과 최솟값을 반환하는 함수를 작성하세요.
-
타입 힌트 활용: 학생 정보(이름, 점수 리스트)를 입력받아 평균 점수와 등급을 반환하는 함수를 타입 힌트와 함께 작성하세요.
-
종합 문제: 간단한 비밀번호 생성기 함수를 작성하세요. 길이, 숫자 포함 여부, 특수문자 포함 여부를 매개변수로 받아야 합니다.
이제 여러분은 파이썬 함수의 핵심 개념들을 모두 학습했습니다. 함수는 프로그래밍에서 가장 중요한 개념 중 하나이므로, 다양한 예제를 만들어보며 연습해보세요!