பைத்தான் செயற்கூறுகள்

பைத்தான் செயற்கூறுகள் பற்றி

நடுத்தரம் ~90 நிமிடப் படிப்பு

கணினி நிரலாக்கத்தில் ஒரு பெரிய மற்றும் சிக்கலான மென்பொருள் திட்டத்தை எழுதும்போது, ஒரே குறியீட்டுத் தொகுதியைத் திரும்பத் திரும்பப் பல இடங்களில் எழுதுவது நேரத்தையும் கணினியின் நினைவகத்தையும் வீணடிக்கும் ஒரு பயனற்ற செயலாக மாறும். இதற்கான மிகச் சிறந்த நிரலாக்கத் தீர்வாக செயற்கூறுகள் என்னும் தனித்துவமான கருத்துருக்கள் விளங்குகின்றன. செயற்கூறு என்பது ஒரு குறிப்பிட்ட செயலைச் செய்வதற்காக சிறப்பாக வடிவமைக்கப்பட்டு பெயரிடப்பட்ட குறியீட்டுத் தொகுதியாகும். இது நிரலின் ஒட்டுமொத்த அளவையும் சிக்கலான தன்மையையும் பெருமளவில் குறைத்து, அதை மிக எளிதாகப் புரிந்துகொள்ளவும், தேவையான நேரத்தில் எளிதில் பிழைதிருத்தம் செய்யவும் மென்பொருள் வடிவமைப்பாளர்களுக்கு பெரிதும் உகந்ததாக விளங்குகிறது.

பைத்தான் நிரலாக்க மொழியில் புதிய செயற்கூறுகளை வரையறுத்து உருவாக்குவதற்கு 'def' என்னும் சிறப்புச் சொல் அடிப்படையாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இத்தகைய செயற்கூறுகள் தங்களுக்குள் பல்வேறு உள்ளீட்டு அளபுருக்களைப் பெற்றுக்கொண்டு, குறிப்பிட்ட கணக்கீடுகளைச் செய்து, இறுதியில் 'return' கூற்றின் மூலம் அதன் வெளியீட்டு மதிப்புகளை அழைக்கும் கூற்றிற்குத் திருப்பி அனுப்புகின்றன. தேவைப்படும் செயலுருபுகள், தான்மவு செயலுருபுகள், மாறும் நீள செயலுருபுகள் போன்ற பல்வேறு வகையான செயலுருபு முறைகள் செயற்கூறுகளுக்கு மதிப்புகளை அனுப்பும் வழிகளைச் செம்மையாக ஒழுங்குபடுத்துகின்றன. மேலும், மாறி ஒன்றின் மதிப்பை அணுகும் எல்லையைக் கட்டுப்படுத்தும் உள்ளமை மற்றும் முழுதளவிய வலயெல்லை போன்ற கருத்துருக்கள் இப்பாடத்தில் ஒன்றோடொன்று மிகவும் நேர்த்தியாக இணைக்கப்பட்டுள்ளன.

தேர்வு மற்றும் செய்முறைப் பயிற்சி நோக்கில், பைத்தான் மொழியின் இந்த அத்தியாயம் மிக முக்கியமான பங்கினை வகிக்கிறது. பல்வேறு செயற்கூறு செயலுருபுகளின் தனித்துவமான வேறுபாடுகள் மற்றும் அவற்றின் நன்மைகள் பற்றிய கேள்விகள், லாம்டா பெயரில்லா செயற்கூறுகளின் சுருக்கமான செயல்பாடுகள், மற்றும் தற்சுழற்சி முறையைப் பயன்படுத்தி எண்களின் காரணிப்பெருக்கத்தைக் கண்டறிதல் போன்ற நிரல் சார்ந்த முக்கிய வினாக்கள் தேர்வில் தொடர்ந்து கேட்கப்படுகின்றன. மேலும், உள்ளிணைந்த கணிதச் செயற்கூறுகளின் துல்லியமான வெளியீடுகளைக் கண்டறியும் குறுவினாக்களும், மாறியின் வலயெல்லை விதிகள் பற்றிய விரிவான ஐந்து மதிப்பெண் வினாக்களும் மாணவர்களின் தர்க்கரீதியான சிந்திக்கும் திறனைச் சோதித்துப் பார்ப்பதற்குப் பெரிதும் பயன்படுகின்றன.

நீங்கள் கற்பவை

• விவரித்தல் - செயற்கூறுகளின் அடிப்படைக் கருத்துருக்கள் மற்றும் அவற்றின் முக்கிய நன்மைகளைத் துல்லியமாக விவரித்தல்.
• வரையறுத்தல் - 'def' சிறப்புச் சொல்லைப் பயன்படுத்திப் புதிய பயனர் வரையறுக்கும் செயற்கூறுகளை உருவாக்குதல்.
• வேறுபடுத்துதல் - தேவைப்படும், சிறப்புச்சொல், தான்மவு மற்றும் மாறும் நீள செயலுருபுகளை ஒப்பிட்டு வேறுபடுத்துதல்.
• பயன்படுத்துதல் - 'lambda' சிறப்புச் சொல்லைப் பயன்படுத்தி ஒற்றை வரியில் பெயரில்லாச் செயற்கூறுகளைத் தயாரித்தல்.
• கையாளுதல் - மாறிகளின் உள்ளமை மற்றும் முழுதளவிய வலயெல்லைகளைச் சரியாகப் பயன்படுத்தி நிரல்களை எழுதுதல்.
• செயல்படுத்துதல் - கணித நூலகச் செயற்கூறுகள் மற்றும் தற்சுழற்சி முறையைப் பயன்படுத்திச் சிக்கலான கணக்கீடுகளைத் தீர்த்தல்.

தொடங்குவதற்கு முன்

• பைத்தான் நிரலாக்க மொழியின் அறிமுகம், மாறிகள் மற்றும் செயற்கூறுகளின் அடிப்படைகள் பற்றிய அறிவு.
• பைத்தானில் உள்ள கட்டுப்பாட்டுக் கட்டமைப்புகள் மற்றும் அவற்றின் பாய்வுக் கட்டுப்பாட்டு முறைகள்.
• தரவு வகைகளின் வகைகள் மற்றும் அவற்றின் பயன்பாடுகள் பற்றிய அடிப்படைப் புரிதல்.

பைத்தான் செயற்கூறுகள் — விரிவான விளக்கம்

பைத்தான் செயற்கூறுகள் - ஒரு முழுமையான கண்ணோட்டம்

செயற்கூறுகளின் அறிமுகமும் அவற்றின் அவசியமும்

மென்பொருள் வடிவமைப்பிலும் கணினி நிரலாக்கத்திலும் மீண்டும் மீண்டும் பயன்படுத்தக்கூடிய கறியீட்டுத் தொகுதிகளை உருவாக்குவதே செயற்கூறுகளின் மிக முக்கிய நோக்கமாகும். இது ஒரு பெரிய நிரலைச் சிறிய மற்றும் எளிதில் நிர்வகிக்கக்கூடிய கூறுகளாகப் பிரிக்கிறது, இதனால் நிரலின் ஒட்டுமொத்த அளவும் சிக்கலான தன்மையும் பெருமளவில் குறைகின்றன. செயற்கூறுகள் நிரலின் மறுபயன்பாட்டை அதிகப்படுத்துவதோடு மட்டுமல்லாமல், பிழைதிருத்தம் செய்யும் காலத்தையும் அதற்கான உழைப்பையும் வெகுகுவாகக் குறைக்க உதவுகின்றன. மேலும், இது பல்வேறு நிரலர்கள் ஒரே திட்டப்பணியில் வெவ்வேறு செயற்கூறுகளில் தனித்தனியாகவும் வெற்றிகரமாகவும் வேலை செய்ய அனுமதிக்கிறது.

செயற்கூறுகளை வரையறுக்கும் மற்றும் அழைக்கும் முறைகள்

பைத்தான் நிரலாக்க மொழியில் 'def' என்னும் சிறப்புச் சொல்லைப் பயன்படுத்திப் புதிய செயற்கூறுகள் வரையறுக்கப்படுகின்றன. செயற்கூறின் பெயருக்குப் பின்னால் அடைப்புக்குறிக்குள் தேவையான அளபுருக்கள் குறிக்கப்பட்டு, முக்காற்புள்ளியுடன் தொடங்கும் செயற்கூறுத் தொகுதி பைத்தானின் முக்கிய விதிமுறையான உள்்தள்ளல் முறையில் நேர்த்தியாக எழுதப்படுகிறது. இவ்வாறு வரையறுக்கப்பட்ட ஒரு செயற்கூறை நிரலில் அதன் பெயரைக் கொண்டு அழைக்கும்போது அது இயக்கப்பட்டு, கணக்கீட்டின் முடிவுகளை 'return' கூற்று மூலம் அழைக்கும் கூற்றிற்குத் திருப்பி அனுப்புகிறது. செயற்கூறு வரையறையில் ஒன்றுக்கும் மேற்பட்ட return கூற்றுகள் இருந்தாலும், இயக்க நேரத்தில் அவற்றில் ஏதேனும் ஒரு கூற்று மட்டுமே செயல்படுத்தப்பட்டு மதிப்பைத் திருப்பி அனுப்பும்.

நான்கு வகையான செயற்கூறு செயலுருபுகளின் பயன்பாடு

செயற்கூறுகளை அழைக்கும்போது அவற்றுக்குத் தேவையான மதிப்புகளை அனுப்ப நான்கு வகையான செயலுருபு முறைகள் பைத்தானில் பயன்படுகின்றன. அவை முறையே சரியான வரிசையிலும் எண்ணிக்கையிலும் மதிப்புகளை அனுப்பும் தேவைப்படும் செயலுருபுகள், அளபுருக்களின் பெயரைக் கொண்டு மதிப்பிடும் சிறப்புச்சொல் செயலுருபுகள், மதிப்புகள் தராதபோது இயங்கும் முன்பே தீர்மானிக்கப்பட்ட தான்மவு செயலுருபுகள் மற்றும் எத்தனை மதிப்புகளையும் ஏற்கும் வல்லமை கொண்ட மாறும் நீள செயலுருபுகள் ஆகும். இவை நிரலை மிகவும் நெகிழ்வுத்தன்மையுடன் இயக்க உதவுகின்றன. மாறும் நீள செயலுருபுகள் நட்சத்திரக் குறியீட்டுடன் ("*") வரையறுக்கப்பட்டு, அனுகூலமான எண்ணிக்கையில் மதிப்புகளைப் பெற்றுக்கொள்ளப் பயன்படுகின்றன.

லாம்டா அல்லது பெயரில்லாச் செயற்கூறுகளின் தனித்தன்மை

சாதாரண செயற்கூறுகளைப் போல 'def' சிறப்புச் சொல் இல்லாமல், 'lambda' என்னும் சிறப்புச் சொல்லைப் பயன்படுத்தி ஒற்றை வரியிலேயே தற்காலிகமாக வரையறுக்கப்படும் சிறிய பெயரில்லாச் செயற்கூறுகள் லாம்டா செயற்கூறுகள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன. இவை பொதுவாக தற்காலிகமான மற்றும் மிகச் சிறிய அளவிலான கணக்கீடுகளுக்கும், நிரலில் ஒருமுறை மட்டுமே பயன்படுத்திவிட்டுத் தவிர்க்கப்படும் குறியீடுகளை அமைப்பதற்கும் மென்பொருள் வடிவமைப்பாளர்களுக்குப் பெரிதும் பயனுள்ளதாக அமைகின்றன. இவை வடிப்பான் (filter), வரைபடம் (map) மற்றும் குறைப்பான் (reduce) போன்ற உயர்நிலைச் செயற்கூறுகளுடன் இணைந்து பைத்தானில் மிகச் சிறப்பாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

மாறிகளின் உள்ளமை மற்றும் முழுதளவிய வலயெல்லைகள்

ஒரு மாறியில் சேமிக்கப்பட்டுள்ள மதிப்பை நிரலின் எந்தெந்தப் பகுதிகளிலிருந்து அணுக முடியும் என்பதைத் தீர்மானிப்பதே மாறியின் வலயெல்லை எனப்படும். செயற்கூறின் உள்ளே வரையறுக்கப்படும் மாறிகள் உள்ளமை வலயெல்லையைப் பெற்று அந்தச் செயற்கூறிற்குள் மட்டுமே செயல்படும். மாறாக, அதற்கு வெளியே வரையறுக்கப்படும் மாறிகள் முழுதளவிய வலயெல்லையைப் பெற்று நிரல் முழுவதும் அணுகக்கூடியதாக அமையும். மேலும், ஒரு முழுதளவிய மாறியைச் செயற்கூறின் உள்ளே மாற்றியமைக்க 'global' சிறப்புச் சொல் பயன்படுகிறது. வலயெல்லைகளைத் தீர்மானிக்கும் வரிசையானது உள்ளமை, அடைக்கப்பட்ட, முழுதளவிய மற்றும் உள்ளிணைந்த (LEGB) என்ற வரிசைமுறையைப் பின்பற்றிச் செயல்படுத்தப்படுகிறது.

உள்ளிணைந்த மற்றும் கணித நூலகச் செயற்கூறுகளின் பயன்கள்

பைத்தான் மொழியில் முன்பே வரையறுக்கப்பட்ட கணிதச் செயல்பாடுகளை மிக எளிதாக மேற்கொள்வதற்குப் பல பயனுள்ள உள்ளிணைந்த கணிதச் செயற்கூறுகள் உள்ளன. இத்தகைய மேம்பட்ட கணிதச் செயல்பாடுகளை மேற்கொள்ள 'import math' கூற்றை நிரலின் தொடக்கத்தில் எழுதி floor, ceil, sqrt போன்ற சிறப்புக் கணிதச் செயற்கூறுகளைப் பயன்படுத்தலாம். இவை எண்களின் மதிப்புகளைத் துல்லியமாக மாற்றியமைக்கவும், வர்க்கமூலம் மற்றும் அடுக்குகளின் மதிப்புகளை எளிதாகக் கணக்கிடவும் பெரிதும் உதவுகின்றன. இவை தவிர, முழு எண்களின் இரும மதிப்பைக் கண்டறிய bin() மற்றும் குறியுருக்களின் ASCII மதிப்பைக் கண்டறிய ord() போன்ற பொதுவான உள்ளிணைந்த செயற்கூறுகளும் பைத்தானில் உள்ளன.

தற்சுழற்சி செயற்கூறுகளின் தத்துவமும் செயல்பாடும்

ஒரு செயற்கூறு தன் செயல்பாட்டின்போது தன்னைத்தானே மீண்டும் மீண்டும் அழைத்துக் கொள்ளும் முறை தற்சுழற்சி என்று அழைக்கப்படுகிறது. இத்தகைய தற்சுழற்சி செயற்கூறுகளில் தடையின்றி இயங்கும் முடிவிலாச் சுழற்சியையும் நினைவக முடக்கத்தையும் தவிர்ப்பதற்கு, தற்சுழற்சியை ஒரு குறிப்பிட்ட புள்ளியில் நிறுத்தும் கட்டுப்பாடாக ஒரு அடிப்படை நிபந்தனை (base case) கண்டிப்பாக வரையறுக்கப்பட வேண்டும். இது நிரலாக்கத்தைக் குறியீட்டு அளவில் மிகவும் எளிமையாக்கப் பயன்படுகிறது. காரணிப்படுத்துதல் (Factorial) மற்றும் ஃபைபோனாசி தொடர் (Fibonacci series) போன்ற கணக்குகளைத் தீர்க்க தற்சுழற்சி முறை நிரலாக்கப் பயன்பாடு மிகவும் உகந்ததாக அமைகிறது.

தவிர்க்க வேண்டிய பொதுவான தவறுகள்

• செயற்கூறு வரையறையில் முக்காற்புள்ளியை (:) இட மறந்துவிடுவது. திருத்தம்: 'def function_name():' என்ற கூற்றின் இறுதியில் எப்போதும் முக்காற்புள்ளியை இட வேண்டும்.
• செயற்கூறுத் தொகுதியை எழுதும்போது சரியான உள்்தள்ளலை (indentation) பின்பற்றாமல் இருப்பது. திருத்தம்: தொகுதியில் உள்ள அனைத்து வரிகளையும் ஒரே அளவிலான உள்்தள்ளலுடன் எழுத வேண்டும்.
• செயற்கூறின் உள்ளே முழுதளவிய மாறியின் மதிப்பை நேரடியாக மாற்ற முயல்வது. திருத்தம்: செயற்கூறின் உள்ளே முழுதளவிய மாறியை மாற்றுவதற்கு முன் 'global' சிறப்புச் சொல்லைப் பயன்படுத்த வேண்டும்.
• தற்சுழற்சி செயற்கூறுகளில் அடிப்படை நிபந்தனையை (base case) வரையறுக்கத் தவறுவது. திருத்தம்: முடிவிலாச் சுழற்சியைத் தவிர்க்க தற்சுழற்சி செயற்கூறில் எப்போதும் ஒரு நிறுத்தக் கட்டுப்பாட்டைச் சேர்க்க வேண்டும்.
• தான்மவு செயலுருபுகளை வரையறுக்கும்போது அடைப்புக்குறியைப் பயன்படுத்தத் தவறுவது. திருத்தம்: தான்மவு மதிப்புகளைத் தரும்போது அடைப்புக்குறிகளைச் சரியாகப் பயன்படுத்த வேண்டும்.

இவற்றை பயிற்சித் தேர்வு மூலம் சோதித்துப் பாருங்கள்; பிறகு விடையுடன் கூடிய வினாக்கள் பகுதியில் விரிவான விளக்கத்தைப் படியுங்கள்.

அடிக்கடி கேட்கப்படும் கேள்விகள்

செயற்கூறு என்றால் என்ன மற்றும் அதன் பயன்கள் யாவை?

ஒரு குறிப்பிட்ட செயலைச் செய்வதற்காக வடிவமைக்கப்பட்டு பெயரிடப்பட்ட குறியீட்டுத் தொகுதி செயற்கூறு எனப்படும். இது ஒரே குறியீட்டைத் திரும்பத் திரும்ப எழுதுவதைத் தவிர்த்து குறியீட்டின் மறுபயன்பாட்டை அதிகரிக்கிறது. மேலும் இது பெரிய நிரல்களைச் சிறிய கூறுகளாகப் பிரித்து எளிதாகப் புரிந்து கொள்ளவும் பிழைதிருத்தம் செய்யவும் உதவுகிறது. செயற்கூறுகளைப் பயன்படுத்துதால் நிரலின் ஒட்டுமொத்த அளவும் சிக்கலான தன்மையும் பெருமளவில் குறைகின்றன.

செயற்கூறு செயலுருபுகள் எத்தனை வகைப்படும்?

பைத்தானில் செயற்கூறுகளுக்கு மதிப்புகளை அனுப்ப நான்கு வகையான செயலுருபுகள் பயன்படுகின்றன. அவை முறையே தேவைப்படும் செயலுருபுகள், சிறப்புச்சொல் செயலுருபுகள், தான்மவு செயலுருபுகள் மற்றும் மாறும் நீள செயலுருபுகள் ஆகும். இவை செயற்கூறுகளை அழைக்கும்போது மதிப்புகளை அனுப்பும் முறையை ஒழுங்குபடுத்தி நெகிழ்வுத்தன்மையுடன் செயல்பட உதவுகின்றன. இந்தச் செயலுருபுகள் ஒவ்வொன்றும் வெவ்வேறு சூழ்நிலைகளில் செயற்கூறுகளுக்குத் தேவையான மதிப்புகளை அனுப்பும் தனித்துவமான வழிகளை வழங்குகின்றன.

தான்மவு செயலுருபு என்றால் என்ன?

செயற்கூறைக் கூப்பிடும் போது அடைப்புக்குறிக்குள் எந்த மதிப்பும் செயலுருபாக அனுப்பப்படாதபோது, வரையறையில் முன்பே தீர்மானிக்கப்பட்ட தான்மவு மதிப்பைத் தானாகவே எடுத்துக்கொண்டு இயங்கும் செயலுருபு தான்மவு செயலுருபு எனப்படும். செயற்கூறு அழைப்பில் புதிய மதிப்பு அனுப்பப்பட்டால், ஏற்கனவே உள்ள தான்மவு மதிப்பு புறக்கணிக்கப்பட்டு புதிய மதிப்பு எடுத்துக்கொள்ளப்படும். இது அழைப்புக் கூற்றுகளில் ஏற்படும் மதிப்புகளின் விடுபடலைத் தவிர்த்து நிரல் தடையின்றி இயங்க வழிவகுக்கிறது.

லாம்டா அல்லது பெயரில்லாச் செயற்கறு என்றால் என்ன?

பைத்தானில் 'def' என்னும் சிறப்புச் சொல் இல்லாமல் 'lambda' என்னும் சிறப்புச் சொல்லைப் பயன்படுத்தி ஒற்றை வரியில் வரையறுக்கப்படும் பெயரில்லாத செயற்கூறுகள் லாம்டா செயற்கூறுகள் ஆகும். இவை தற்காலிகமான மற்றும் சிறிய அளவிலான குறியீட்டுத் தேவைகளுக்குப் பயன்படுகின்றன. லாம்டா செயற்கூறுகளால் முழுதளவிய மாறிகள் மற்றும் அளபுருக்கள் பட்டியலை மட்டுமே அணுக முடியும். இவை வடிப்பான் மற்றும் வரைபடம் போன்ற பிற உயர்நிலைச் செயற்கூறுகளுடன் இணைந்து மிக நேர்த்தியாகப் பயன்படுகின்றன.

மாறியின் உள்ளமை மற்றும் முழுதளவிய வலயெல்லைகளுக்கு உள்ள வேறுபாடு என்ன?

செயற்கூறின் உடறபகுதிக்குள் வரையறுக்கப்படும் மாறி உள்ளமை மாறியாகும். இதன் வலயெல்லை அந்தச் செயற்கூறிற்குள் மட்டுமே இருக்கும். செயற்கூறிற்கு வெளியே வரையறுக்கப்படும் மாறி முழுதளவிய மாறியாகும். இதனை நிரலின் எந்தப் பகுதியிலிருந்தும் அணுக முடியும். செயற்கூறின் உள்ளே முழுதளவிய மாறியின் மதிப்பை மாற்றியமைக்க 'global' சிறப்புச் சொல் பயன்படுகிறது. இவை இரண்டும் மாறிகளில் சேமிக்கப்படும் மதிப்புகளின் எல்லையையும் அவற்றின் அணுகல் உரியமையையும் தீர்மானிக்கின்றன.

தற்சுழற்சி செயற்கூறு என்றால் என்ன மற்றும் அதன் அடிப்படை நிபந்தனை ஏன் முக்கியம்?

ஒரு செயற்கூறு தன் செயல்பாட்டின்போது தன்னைத்தானே மீண்டும் மீண்டும் அழைத்துக் கொள்ளும் முறை தற்சுழற்சி எனப்படும். தற்சுழற்சி செயற்கூறில் நிறுத்தக் கட்டுப்பாடாக ஒரு அடிப்படை நிபந்தனை கண்டிப்பாக வரையறுக்கப்பட வேண்டும். அடிப்படை நிபந்தனை இல்லையெனில் செயற்கூறு முடிவிலாச் சுழற்சியாக மாறி நினைவக முடக்கப் பிழையை (Runtime Error) ஏற்படுத்தும். அடிப்படை நிபந்தனையானது தற்சுழற்சிச் செயல்பாட்டை ஒரு குறிப்பிட்ட எல்லையில் நிறுத்தி நிரலுக்குச் சரியான வெளியீட்டை வழங்குகிறது.