Perl入学式in千歳 #04 Part-I 関数を使い綺麗に読みやすくしてみよう

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# 関数とは何か？

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Copyright 2022 (C) Ken'ichi Fukamachi
(<A HREF=https://www.fml.org/>fml.org</A>),
CC BY-NC-SA
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# 関数のふんわりした話

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<small>
(脚注)
Perlの関数宣言はsubというキーワードを使います。
関数(function)とサブルーチン(subroutine)という用語があって、
本来は微妙に違うらしいのですが、
現代では実用上おなじだとおもっていいのではないかと思われ
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</div class=footnote>

- (長い)プログラムは、小さな部分に分けて、それらを組み上げて作ります
    - そうすると読みやすく=理解しやすくなります
    - 複数人で分担して作業(作成)できるようになります
- だいたいのプログラムは「入力」「計算する(プログラムの実体)」「出力」です
    - これまでは一つの長いプログラムを書いていたので、
      **入力=「ユーザがキーボードから文字や数字を入れる」こと**、
      **出力=「モニタへ文字や数字が出てくる」**でした

```
// プログラム(全体)
(キーボードから)入力 -> (一つの大きな)プログラム -> (モニタへの)出力

// プログラムの中で; 「渡す/返す」と「入力/出力」なじめる表現でok(問題文は前者の表現なので慣れてね)
(プログラムのmain)から渡す -> 関数 -> (main)へ返す
(プログラムのmain)から入力 -> 関数 -> (main)への出力
```

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class: compact
# 関数のふんわりした話

```
// プログラム(全体)
(キーボードから)入力 -> プログラム -> (モニタへの)出力

// 関数(プログラムの一部の動作); 「渡す/返す」と「入力/出力」なじめる表現でok(問題文は前者の表現なので慣れてね)
mainから渡す -> 関数 -> mainへ返す
mainから入力 -> 関数 -> mainへの出力
mainから発注 -> 関数 -> mainへ納品
mainから発注 -> 下請 -> mainへ納品
```
- (長い)プログラムは「mainから**下請け(関数**)に仕事を依頼する」作業の連続です
    - 仕事を依頼する際にコピーを渡しています
    - 納品もコピーをもらいます

![height120px](../../clang/function/images/document_hacchusyo.png)
![height120px](../../clang/function/images/copy_woman.png)
![height120px](../../clang/function/images/business_shitauke.png)
![height120px](../../clang/function/images/business_shitauke_2ji.png)
![height120px](../../clang/function/images/business_shitauke_3ji.png)
![height120px](../../clang/function/images/copy_man.png)
![height120px](../../clang/function/images/document_nouhinsyo.png)

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# プログラムたとえ話「学食」

![height400px](../../clang/function/images/P_20191001_133127.jpg)

(1つのプログラム「昼ご飯」全体)
1. 食券を買う (次頁)
1. 食券を渡す
1. 該当する食事をもらう
1. 食べる
1. 食器を返す

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# 関数たとえ話「食券を買う」

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(脚注1)
裏側で何をやってるかはブラックボックスになります。
この隠蔽という性質も関数の特徴です
<br>
(脚注2)
食券(関数)が、
さらに小さな関数「印刷」「紙を切る」「チケットを落とす」を呼び出すでしょう
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</div>

![height400px](../../clang/function/images/P_20191001_133127.jpg)

- だいたいのプログラムは「入力」「計算する(プログラムの実体)」「出力」
- 学食のチケット販売機(右図,昔の学食)も同じでしょ?
    1. お金を入れる(入力)
    1. メニューボタンが押される
    1. (裏側で)なにか計算(仕事)している
        - たぶん裏で -> 印刷 -> 切る -> チケットを下へ落とす
    1. チケットとおつりが出てくる(出力)

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class: col-2,compact
# 擬似コード「食券を買う」

<div class=footnote>
<small>
いったん、公式へ飛びましょう
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</div>

簡単化のため、メニューが一つしかない(メニュー番号の指定がない)場合、
食券を買う動作は次のようになるでしょう
1. おかねをいれる
1. (裏側で印刷したり準備)
1. チケットが出てくる

```
// 擬似コードで書くと、こんな感じでしょうか
// おかね(IN) -> 販売機 -> チケット(OUT)

sub 食券を買う (おかね) {
    # 裏側で行われる食券販売機の実体を書く
    return チケット;
}

sub shokken_kau {
    my ($okane) = @_;

# 裏側で行われる食券販売機の実体を書く

return $ticket;
}
```

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# じゃんけんを関数化しよう

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class: compact
# 前回までのおさらい: じゃんけんの模範解答

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<small>
(脚注)<A HREF="examples/janken_loop.pl.txt">examples/janken_loop.pl.txt</A> ... でも、これ3とかも入力できますけど...?
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```
 JANKEN:                     # ループのラベル 
    while (my $jibun = <>) { # キーボードからの入力
        chomp $jibun;        # 不要な改行コード(ENTER分)を削除
        
        # 命令が先、条件がつづくスタイル; JANKENループを終了
        last JANKEN if $jibun eq "q" || $jibun == 9;

# コンピュータの手は乱数で0 or 1 or 2を生成
        my $aite  = int(rand(3));

# 結果: 0 = あいこ, 1 = 負け, 2 = 勝ち
        my $kekka = (3 + $jibun - $aite) % 3;
        if    ($kekka == 0)   { print  "aiko\n";}
        elsif ($kekka == 1)   { print  "make\n";}
        elsif ($kekka == 2)   { print "kachi\n";}
}
```

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class: compact
# 課題: じゃんけんを関数化しよう

流れを考えると、こうですよね?
1. キーボードから(ユーザ=jibun)の手を入力
1. コンピュータの手を乱数で決める
1. じゃんけんの判定を計算
1. 出力

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# 課題(例題): コンピュータの手を関数化

コンピュータの手を決めるところは、ここのところですね?
```
        # コンピュータの手は乱数で0 or 1 or 2を生成
        my $aite  = int(rand(3));
```
ここを関数に置き換えてください

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# 考え方: コンピュータの手を関数化(1)

```
        # コンピュータの手は乱数で0 or 1 or 2を生成
        my $aite  = int(rand(3));
```
は
```
        # コンピュータの手は乱数で0 or 1 or 2を生成
        my $aite  = janken_aite();
```
と書き換えるのが妥当でしょう。ここで考えてたことは次のとおり
- `janken_aite()`に依頼したい(発注書に書く)情報はあるかな? -> ない -> `()`と書いた
- `janken_aite()`から返してほしい情報は何? -> 数字の 0 or 1 or 2
    - `$aite`に代入するのは一緒なので`=`の右側を書き換えるだけ

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# 課題(解答): コンピュータの手を関数化(2)

では関数本体を書きましょう。
関数本体の元ネタは、これ。
あ、代入は不要だよね
```
        # コンピュータの手は乱数で0 or 1 or 2を生成
        my $aite  = int(rand(3));
```
このコードで意味のある実(本体)は、ここ(0 or 1 or 2 の生成部分)だけ
```
        int(rand(3));
```
あとは、このまわりに関数呼び出しの呪文を書けばいいのね
```
sub janken_aite {         # sub 関数名 { ...関数本体... }
         int(rand(3));
}
```
終わりです

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# 課題(解答): コンピュータの手を関数化(3)

注意点として、Perlでは最後に return を書かなくても最後の文の値が返されますが、
意図がわかりやすいように return を書くのはよいこころがけです。
return が必須の言語もあるし、どういうスキルの人が読むか分からないから、
「つねに他人が読んで誤解しないコードを心がける」ことは重要です。
```
sub janken_aite {         # sub 関数名 { ...関数本体... }
   return int(rand(3));
}
```

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# 課題

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<small>
各課題、まず渡したい情報と返したい情報を考えてください
<br>
課題「もぐらたたきの関数化」は正規表現をやってからね
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</div>

1. 判定を関数化してください
1. 出力を関数化してください
1. 入力を関数化してください

[ワークシート](../worksheet/sub.pdf)

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# もぐらたたきを関数化しよう

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<small>
このへんまできたら、ノーヒントで行けますかね?
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</div>

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# もぐらたたきの関数化

<div class=footnote>
<small>
発展課題をやるのもよいでしょう。
発展課題になればなるほど長いプログラムになるので、
関数化を心がけたほうが読みやすいとは思います。
でも関数化という別の練習になっちゃうからね、
どっちを優先するか?は各自の判断でよいかと思います
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</div>

(だいぶヤマ勘で書いてますけど)
1. もぐらの初期位置決めをする関数
1. 入力をする関数
   - 1回呼ぶバージョンと2回呼ぶバージョンがありうるよね
1. もぐらがいたか否かを判定する関数
1. 出力する関数
   - 9x9の升目を表示する部分は、きっとここ。描画関数くらいの勢いですな