Python 시작하기 #2 : 함수와 입출력

안녕하세요:) 이번 포스팅에서는 Python에서 함수(Function)의 정의와 사용 방법, 그리고 함수의 입출력 과정에 대해 알아보겠습니다.

 

실습 링크

https://github.com/jjangmo91/ParkLab/blob/main/Python/03_Functions_and_Input_Output.ipynb

ParkLab/Python/03_Functions_and_Input_Output.ipynb at main · jjangmo91/ParkLab

 

 

함수(Function)란 무엇일까요?

 

프로그래밍에서 함수란 특정 작업을 수행하는 코드 블록을 말합니다. 주로 반복되는 로직을 효율적으로 재사용할 수 있도록 합니다. 데이터 분석이나 생태학, 보전생물학 분야에서는 같은 계산(예: 개체밀도, 생물다양성 지수, 탄소 흡수량 등)을 여러 데이터에 반복해서 적용해야 하므로, 함수를 통해 효율성을 높일 수 있습니다.

 

함수를 사용하면 다음과 같은 장점이 있습니다.

• 재사용 가능성 : 동일한 계산 로직을 여러 데이터에 반복 적용 가능
• 가독성 향상 : 코드가 명확하고 구조적으로 구성
• 디버깅 용이 : 오류 발생 시 함수 단위로 문제점을 쉽게 점검 가능

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함수의 기본 구조

Python에서 함수를 정의할 때는 def 키워드를 사용하며, 입력값(매개변수, parameter)을 받아 작업을 수행한 후 결과(반환값, return value)를 반환합니다. 일반적인 "함수 정의 구조"는 다음과 같습니다.

def 함수이름(매개변수1, 매개변수2):
    실행할 코드
    return 반환값

 

함수 정의 예제: 개체밀도 계산하기

다음은 population_density라는 이름의 함수 예제입니다. 이 함수는 두 개의 매개변수(population_count, habitat_area)를 입력으로 받아, 개체 수를 서식지 면적으로 나누어 개체밀도를 계산한 뒤, 그 결과를 result라는 지역 변수(local variable)에 저장합니다. 그 후 이 결과를 반환값으로 돌려줍니다.

# 기본 함수 정의
def population_density(population_count, habitat_area):
    result = population_count/habitat_area
    return result

 

이렇게 정의하면 함수 외부에서 계산 결과를 다른 변수에 저장하거나 출력하여 활용할 수 있습니다. 참고로 Python 공식 스타일 가이드인 PEP 8에서는 코드의 일관성과 가독성을 위해 "함수명", "변수명" 등 식별자(identifier)를 "snake_case" 형태로 작성할 것을  권장합니다. snake_case는 모든 문자를 소문자로 쓰고, 단어 사이를 밑줄(_)로 구분합니다. 대부분의 오픈소스 라이브러리 프레임워크에서도 snake_case를 사용하며 대규모 프로젝트에서 서로 다른 스타일이 혼합될 때 가독성이 떨어지는 것을 방지합니다.

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함수 호출 및 입출력 예제

이제 앞에서 정의한 population_density 함수를 호출하여 사용할 수 있습니다. 함수 호출 시 매개변수(parameter)에 전달하는 실제 값을 인자(argument)라고( 합니다. 예를 들어, 반달가슴곰 개체 수가 89마리이고 서식지 면적이 483km2일 때 개체밀도(density)를 계산하고 출력하는 예제는 다음과 같습니다.

# 함수 호출 및 결과 출력
density = population_density(89, 483)
print(density)

 

위 코드에서 population_density(89, 483)는 함수 호출을 통해 입력값을 전달하는 과정이고, 그 결과를 density 변수에 저장하여 print() 함수를 통해 출력한 것입니다. # 출력 결과는 포스팅 상단의 실습 링크를 통해 알아보세요:)

 

매개변수(parameter)와 인자(argument)

함수를 정의할 때 괄호 안에 지정하는 변수는 매개변수라고 하며, 함수를 호출할 때 실제로 전달하는 값을 인자라고 합니다. 매개변수는 함수 내부에서 로직을 수행하기 위한 일종의 자리 표시자이고, 인자는 실제 값으로 매개변수에 전달됩니다.

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지역변수(local variable)와 전역변수(global variable)

지역변수와 전역변수는 프로그래밍에서 변수가 작동하는 범위와 접근 가능한 위치를 나타내는 개념입니다.

• 전역변수 : 함수 외부의 정의된 변수로, 프로그램 전체에서 접근 및 수정이 가능합니다.
• 지역변수 : 특정 함수나 메서드 내부에서만 정의되고 해당 함수 내에서만 유효한 변수입니다.

# 전역변수 (Global Variable)
species_population = 1000  # 전체 서식지의 종 개체수

def observe_local_habitat():
    ''' 지역변수 (Local Variable) '''
    species_population = 45  # 특정 관찰 구역에서의 종 개체수
    print("관찰된 서식지 내 종의 개체수:", species_population)

# 함수 호출 (지역변수 출력)
observe_local_habitat()

# 전역변수 출력
print("전체 서식지의 종 개체수:", species_population)

 

전역 변수를 과도하게 사용하면 프로그램 전반에 걸친 의존성이 커져 의도치 않은 사이드이펙트나 디버깅으 ㅣ어려움이 발생할 수 있습니다. 반면 지역 변수는 함수 내부에 캡슐화되어 독립적인 동작, 모듈화, 가독성, 유닛 테스트 및 유지보수성을 한층 강화합니다. 따라서, 가능하면 전역 변수 사용을 최소화하고, 함수에는 필요한 데이터만 parameter로 전달하여 순수 함수(pure function) 스타일로 설계하는 것을 권장합니다.