Python | レベル別練習問題：関数

では、先ほどの「関数の基本」をもとに、
レベル別（基礎 → 中級 → 上級）で練習問題＋解答＋詳しい解説 をセットでまとめます。

初心者でも無理なく「なぜそう書くのか」まで理解できるように、
1問ずつ 考え方 → コード → 実行結果 → 解説 の順で進めます。

基礎レベル（関数の書き方に慣れる）

Q1：2乗を計算する関数

問題：
数値 n を受け取って、その2乗（n × n）を返す関数 square(n) を作りましょう。

解答：

def square(n):
    return n * n

print(square(3))  # → 9

def square(n):
    return n * n

print(square(3))  # → 9

解説：

• def で関数を定義。
• return は「結果を返す」命令。
• print() のように関数を呼び出して結果を確認できます。

💡 ポイント：return の代わりに print() だけだと、呼び出し側で値を使えません。

Q2：偶数かどうかを判定する関数

問題：
数 n が偶数なら True、奇数なら False を返す関数 is_even(n) を作りましょう。

解答：

def is_even(n):
    return n % 2 == 0

print(is_even(4))  # → True
print(is_even(5))  # → False

def is_even(n):
    return n % 2 == 0

print(is_even(4))  # → True
print(is_even(5))  # → False

解説：

• % は余りを求める演算子。
  偶数なら n % 2 == 0 が True になります。
• 比較式の結果はそのまま True / False として返せます。

Q3：文字列を3回表示する関数

問題：
文字列を受け取って、3回繰り返して出力する関数 repeat3(text) を作ってください。

解答：

def repeat3(text):
    print(text * 3)

repeat3("Hi!")  # → Hi!Hi!Hi!

def repeat3(text):
    print(text * 3)

repeat3("Hi!")  # → Hi!Hi!Hi!

解説：

• 文字列の繰り返しは 文字列 * 回数 でできます。
• return ではなく print() で「表示だけ」することも可能です。

中級レベル（条件分岐・リスト処理など）

Q4：平均値を求める関数

問題：
リスト nums を受け取り、平均値を返す関数 average(nums) を作りましょう。
ただし、空リストなら 0 を返してください。

解答：

def average(nums):
    if len(nums) == 0:
        return 0
    return sum(nums) / len(nums)

print(average([10, 20, 30]))  # → 20.0
print(average([]))             # → 0

def average(nums):
    if len(nums) == 0:
        return 0
    return sum(nums) / len(nums)

print(average([10, 20, 30]))  # → 20.0
print(average([]))             # → 0

解説：

• len() で要素数を調べます。
• sum() で合計を出せます。
• 空リストを渡すと ZeroDivisionError になるため、最初にチェックするのが安全です。

Q5：偶数だけを抽出する関数

問題：
リストから偶数だけを取り出して新しいリストにして返す関数 filter_even(nums) を作りましょう。

解答：

def filter_even(nums):
    result = []
    for n in nums:
        if n % 2 == 0:
            result.append(n)
    return result

print(filter_even([1,2,3,4,5,6]))  # → [2, 4, 6]

def filter_even(nums):
    result = []
    for n in nums:
        if n % 2 == 0:
            result.append(n)
    return result

print(filter_even([1,2,3,4,5,6]))  # → [2, 4, 6]

解説：

• 空のリストを作って .append() で要素を追加。
• 条件に合うものだけを選びます。
• リスト内包表記でも書けます： return [n for n in nums if n % 2 == 0]

Q6：指定回数だけ文字列を繰り返す関数

問題：
repeat(text, times) を作成し、文字列を times 回繰り返して返すようにしてください。

解答：

def repeat(text, times=1):
    return text * times

print(repeat("Hi", 3))  # → HiHiHi
print(repeat("Hi"))     # → Hi

def repeat(text, times=1):
    return text * times

print(repeat("Hi", 3))  # → HiHiHi
print(repeat("Hi"))     # → Hi

解説：

• デフォルト引数 times=1 を設定すれば、省略しても1回になる。
• 関数をより柔軟にできます。

上級レベル（再帰・辞書・文字列操作）

Q7：階乗（factorial）を計算する関数

問題：
n!（階乗）を返す関数 factorial(n) を作ってください。
例：factorial(5) → 120

解答：

def factorial(n):
    if n == 0 or n == 1:
        return 1
    return n * factorial(n - 1)

print(factorial(5))  # → 120

def factorial(n):
    if n == 0 or n == 1:
        return 1
    return n * factorial(n - 1)

print(factorial(5))  # → 120

解説：

• 再帰（関数が自分自身を呼ぶ）で書く。
• 終了条件（ベースケース）を忘れると無限ループに陥ります。
• 例：5 * factorial(4) → 5 * 4 * 3 * 2 * 1

Q8：回文判定関数

問題：
文字列が前から読んでも後ろから読んでも同じなら True を返す is_palindrome(s) を作りましょう。
例：「level」「たけやぶやけた」など。

解答：

def is_palindrome(s):
    s = s.lower().replace(" ", "")
    return s == s[::-1]

print(is_palindrome("Level"))      # → True
print(is_palindrome("Hello"))      # → False

def is_palindrome(s):
    s = s.lower().replace(" ", "")
    return s == s[::-1]

print(is_palindrome("Level"))      # → True
print(is_palindrome("Hello"))      # → False

解説：

• [::-1] は文字列を逆順にするスライス構文。
• lower() で大文字・小文字を無視。
• replace(" ", "") で空白を削除。

Q9：単語の出現回数を数える関数

問題：
文字列を受け取り、各単語の出現回数を辞書で返す word_count(text) を作ってください。

解答：

def word_count(text):
    words = text.lower().split()
    freq = {}
    for w in words:
        freq[w] = freq.get(w, 0) + 1
    return freq

print(word_count("Apple banana apple orange Banana"))
# → {'apple': 2, 'banana': 2, 'orange': 1}

def word_count(text):
    words = text.lower().split()
    freq = {}
    for w in words:
        freq[w] = freq.get(w, 0) + 1
    return freq

print(word_count("Apple banana apple orange Banana"))
# → {'apple': 2, 'banana': 2, 'orange': 1}

解説：

• split() で空白区切りに分割。
• dict.get(key, 初期値) を使うと便利。
• 同じ単語が出るたびにカウントを増やしています。

Q10：最大値と最小値を返す関数

問題：
複数の数を受け取り、最小値と最大値の両方を返す関数 minmax(*args) を作りましょう。

解答：

def minmax(*args):
    if not args:
        return None, None
    return min(args), max(args)

mi, ma = minmax(3, 7, 1, 9)
print(mi, ma)  # → 1 9

def minmax(*args):
    if not args:
        return None, None
    return min(args), max(args)

mi, ma = minmax(3, 7, 1, 9)
print(mi, ma)  # → 1 9

解説：

• *args は可変長引数（複数の引数をまとめて受け取る）。
• 結果をタプルで返し、呼び出し側でアンパックできます。

まとめ表

さらにステップアップしたい人へ

• チャレンジ問題：
  「上級Q7〜Q10」をもとに、自動採点スクリプトを作る（assert でテスト）。
• 学習テーマ例：
  • 関数の中で関数を定義（ネスト関数）
  • 関数を引数に取る（高階関数）
  • デコレーターでログ出力を追加