Pythonの関数def入門｜基礎定義から実務コードまで

# 挨拶文を作る関数を定義
def make_greeting(name):
    # f文字列で「こんにちは, 誰々さん！」というメッセージを作成
    message = f"こんにちは、{name}さん！"
    return message  # 呼び出し元に結果を返す

# 関数の呼び出し
result = make_greeting("太郎")  # 引数に "太郎" を渡す
print(result)  # 戻り値を表示

def 関数名(引数1, 引数2, ...):
    処理
    return 戻り値

# 2つの数値を足し算する関数
def add(a, b):
    result = a + b  # a と b を足し算
    return result   # 計算結果を戻り値として返す

# 関数の呼び出し例
x = add(3, 5)      # 3 + 5 の結果が x に入る
print(x)

# メッセージを表示するだけの関数(戻り値なし)
def show_message():
    print("処理を開始します")

value = show_message()
print("戻り値:", value)  # None が入っている

# 税込価格を計算する関数
def calc_tax(price, tax_rate):
    """価格と税率から税込価格を計算する"""
    tax = price * tax_rate
    total = price + tax
    return total

# 関数の呼び出し例
total1 = calc_tax(1000, 0.1)   # 1000円に10%の税
total2 = calc_tax(5000, 0.08)  # 5000円に8%の税

print(total1)
print(total2)

# デフォルト引数を持つ関数
def calc_tax(price, tax_rate=0.1):
    """税率のデフォルト値を10%にしたバージョン"""
    return price * (1 + tax_rate)

print(calc_tax(1000))         # tax_rate を省略 → 0.1 が使われる
print(calc_tax(1000, 0.08))   # tax_rate を明示的に指定

def format_name(family_name, given_name, separator=" "):
    """姓名を指定の区切り文字で結合する"""
    return family_name + separator + given_name

# 位置引数での呼び出し(順番に注意が必要)
print(format_name("山田", "太郎"))

# キーワード引数での呼び出し(順番を入れ替えてもOK)
print(format_name(given_name="太郎", family_name="山田"))

# デフォルト引数とキーワード引数の併用
print(format_name("山田", "太郎", separator="・"))

# 任意の数の数値を足し算する関数
def sum_all(*numbers):
    """渡された数値をすべて合計する"""
    total = 0
    for n in numbers:
        total += n
    return total

print(sum_all(1, 2, 3))
print(sum_all(10, 20, 30, 40, 50))

# 任意のキーワード引数を受け取ってログ出力する関数
def debug_log(**info):
    """キーバリュー形式のデータをまとめて表示する"""
    for key, value in info.items():
        print(f"{key} = {value}")

debug_log(user="taro", action="login", success=True)

def calc_bmi(weight_kg: float, height_m: float) -> float:
    """
    BMI(Body Mass Index)を計算する。

    BMI = 体重(kg) / 身長(m)^2

    Args:
        weight_kg: 体重(kg)
        height_m: 身長(m)

    Returns:
        BMIの値
    """
    bmi = weight_kg / (height_m ** 2)
    return bmi

result = calc_bmi(60.0, 1.7)
print(result)

from statistics import mean

def filter_valid_scores(scores):
    """0〜100点の範囲に収まるスコアだけを残す"""
    return [s for s in scores if 0 <= s <= 100]

def convert_to_grade(score):
    """点数をA〜Dの評価に変換する"""
    if score >= 80:
        return "A"
    elif score >= 65:
        return "B"
    elif score >= 50:
        return "C"
    else:
        return "D"

def summarize_scores(scores):
    """スコアの平均と評価分布をまとめて返す"""
    valid_scores = filter_valid_scores(scores)
    avg = mean(valid_scores) if valid_scores else None

    grades = [convert_to_grade(s) for s in valid_scores]
    distribution = {
        "A": grades.count("A"),
        "B": grades.count("B"),
        "C": grades.count("C"),
        "D": grades.count("D"),
    }
    return avg, distribution

# 実行例
raw_scores = [95, 82, 70, 58, 45, 110, -5]
average, dist = summarize_scores(raw_scores)

print("平均点:", average)
print("分布:", dist)

class ValidationError(Exception):
    """入力値が不正な場合に投げる例外"""
    pass

def validate_age(age: int) -> None:
    """年齢が0〜120の範囲に収まっているかチェックする"""
    if not isinstance(age, int):
        raise ValidationError("年齢は整数で指定してください")
    if age < 0 or age > 120:
        raise ValidationError("年齢は0〜120の範囲で指定してください")

def register_user(name: str, age: int) -> None:
    """ユーザー登録処理"""
    validate_age(age)  # まずバリデーション
    print(f"ユーザーを登録しました: name={name}, age={age}")

try:
    register_user("太郎", 150)
except ValidationError as e:
    print("入力エラー:", e)

# 悪い例: すべてを1つの関数でやってしまう
def process_order(order):
    # 合計金額計算
    total = 0
    for item in order["items"]:
        total += item["price"] * item["quantity"]

    # 割引
    if order.get("vip"):
        total *= 0.9

    # 送料加算
    if total < 5000:
        total += 500

    # 請求書の作成と表示
    print("=== 請求書 ===")
    for item in order["items"]:
        print(item["name"], item["quantity"], item["price"])
    print("合計:", total)

# 良い例: 責務ごとに関数を分割
def calc_subtotal(order):
    total = 0
    for item in order["items"]:
        total += item["price"] * item["quantity"]
    return total

def apply_discount(total, is_vip):
    return total * 0.9 if is_vip else total

def add_shipping(total):
    return total if total >= 5000 else total + 500

def print_invoice(order, total):
    print("=== 請求書 ===")
    for item in order["items"]:
        print(item["name"], item["quantity"], item["price"])
    print("合計:", total)

def process_order(order):
    subtotal = calc_subtotal(order)
    discounted = apply_discount(subtotal, order.get("vip", False))
    final_total = add_shipping(discounted)
    print_invoice(order, final_total)

# utils.py

from datetime import datetime, timezone, timedelta

JST = timezone(timedelta(hours=9))

def now_jst() -> datetime:
    """JST(日本時間)の現在時刻を返す"""
    return datetime.now(JST)

def to_int_safe(value, default=0):
    """
    値を安全にintに変換する。
    失敗した場合はdefaultを返す。
    """
    try:
        return int(value)
    except (TypeError, ValueError):
        return default

# main.py

from utils import now_jst, to_int_safe

print("現在時刻(JST):", now_jst())

age_str = "20歳"
age = to_int_safe(age_str, default=-1)
print("年齢:", age)

def calc_order_total(items, discount_rate=0.0, with_shipping=True):
    """
    注文金額を計算する共通関数。

    Args:
        items: {"price": 価格, "quantity": 数量} のリスト
        discount_rate: 割引率(0.1 なら10%引き)
        with_shipping: 送料を含めるかどうか

    Returns:
        合計金額
    """
    subtotal = sum(item["price"] * item["quantity"] for item in items)
    discounted = subtotal * (1 - discount_rate)

    if with_shipping and discounted < 5000:
        discounted += 500

    return discounted

def create_order(items):
    return {
        "items": items,
        "total": calc_order_total(items, discount_rate=0.0, with_shipping=True),
    }

def create_quote(items, discount_rate):
    return {
        "items": items,
        "total": calc_order_total(items, discount_rate=discount_rate, with_shipping=False),
    }

def preview_cart(items):
    preview_total = calc_order_total(items, discount_rate=0.0, with_shipping=False)
    print("カートの参考金額:", preview_total)

# ラムダ式で足し算関数を定義(変数に代入)
add = lambda x, y: x + y

print(add(3, 5))

# 文字列リストを長さでソートする例
words = ["Python", "AI", "Data", "Function"]

# ラムダ式をkeyに指定
sorted_words = sorted(words, key=lambda w: len(w))
print(sorted_words)

def apply_to_all(values, func):
    """リスト内のすべての要素にfuncを適用する"""
    return [func(v) for v in values]

def square(x):
    return x * x

def to_str(x):
    return f"[{x}]"

numbers = [1, 2, 3, 4]

print(apply_to_all(numbers, square))
print(apply_to_all(numbers, to_str))

numbers = [1, 2, 3, 4, 5, 6]

# filter: 条件を満たす要素だけを残す
even_numbers = list(filter(lambda x: x % 2 == 0, numbers))

# map: 各要素に関数を適用
squared = list(map(lambda x: x * x, numbers))

print(even_numbers)
print(squared)

import time
from functools import wraps

def timeit(func):
    """関数の実行時間を計測して表示するデコレータ"""
    @wraps(func)
    def wrapper(*args, **kwargs):
        start = time.time()
        try:
            return func(*args, **kwargs)
        finally:
            elapsed = time.time() - start
            print(f"{func.__name__} took {elapsed:.4f} seconds")
    return wrapper

@timeit
def slow_task():
    """わざと時間のかかる処理"""
    total = 0
    for i in range(1_000_000):
        total += i
    return total

result = slow_task()
print("結果:", result)

# calculator.py

def add(a: int, b: int) -> int:
    """2つの整数を足し算する"""
    return a + b

def divide(a: int, b: int) -> float:
    """a を b で割る。b が0のときは ValueError を投げる。"""
    if b == 0:
        raise ValueError("b must not be zero")
    return a / b

# test_calculator.py

import unittest
from calculator import add, divide

class TestCalculator(unittest.TestCase):
    def test_add(self):
        self.assertEqual(add(2, 3), 5)
        self.assertEqual(add(-1, 1), 0)

    def test_divide_normal(self):
        self.assertAlmostEqual(divide(10, 2), 5.0)

    def test_divide_zero(self):
        with self.assertRaises(ValueError):
            divide(10, 0)

if __name__ == "__main__":
    unittest.main()