IB113 Úvod do programování a algoritmizace
Přednáška 2
Základní konstrukce
Zásady čitelnosti kódu
Nikola Beneš
25. září 2017
IB113 přednáška 2: základní konstrukce, typy, čitelnost 25. září 2017 1 / 35
Co bude dnes?
Základní konstrukce v Pythonu
zopakování z minula a rozšíření
vstup a výstup
typy v Pythonu a převody mezi nimi
základní operace s čísly a řetězci
cykly podrobněji
funkce podrobněji: návratové hodnoty, volání funkcí
Čitelnost kódu
doporučení pro psaní čitelného kódu
PEP8
IB113 přednáška 2: základní konstrukce, typy, čitelnost 25. září 2017 2 / 35
Kde hledat nápovědu k funkcím?
Nápověda přímo v Pythonu
v PyCharmu: View → Quick Documentation
v konzoli Pythonu: help(jméno_funkce)
konzole v PyCharmu: Tools → Python Console
Dokumentace na webu
https://docs.python.org/3/
Tutorial, Language Reference, Library Reference
IB113 přednáška 2: základní konstrukce, typy, čitelnost 25. září 2017 3 / 35
Vstup a výstup
Výstup
funkce print()
libovolné množství parametrů
parametry odděleny mezerou
dá se změnit parametrem sep
za posledním parametrem konec řádku
dá se změnit parametrem end
end="" způsobí, že výpis nebude ukončen koncem řádku
znak konce řádku v řetězci zapisujeme jako \n
print("Dnes", "je", "pěkně")
print("Dnes", "je", "pěkně", sep=":")
print("Dnes", "je", "pěkně", end="")
print("Tohle nebude na dalším řádku.")
IB113 přednáška 2: základní konstrukce, typy, čitelnost 25. září 2017 4 / 35
Vstup a výstup
Vstup
funkce input()
dá se volat bez parametrů nebo s jedním parametrem (výzvou)
vrací řetězec; ten je možno např. uložit do proměnné
name = input("What is your name? ")
print("Hello, ", name, ", nice to meet you.", sep="")
Co když budeme chtít načíst číslo?
x = input()
y = input()
print(x + y) # co se stane?
IB113 přednáška 2: základní konstrukce, typy, čitelnost 25. září 2017 5 / 35
Typy
proměnné v Pythonu nemají typ samy o sobě
(mohou držet libovolné hodnoty)
ale hodnoty v Pythonu mají typ
Základní typy v Pythonu
číselné
celá čísla: int
„reálná“ čísla: float
komplexní čísla: complex
řetězce: str
pravdivostní hodnoty: bool
seznam (pole)
ntice
slovník
…
IB113 přednáška 2: základní konstrukce, typy, čitelnost 25. září 2017 6 / 35
Typy
Zjištění typu
funkce type()
vrací speciální objekt, který se dá porovnávat se jménem typu
print(type(3))
print(type(3.0))
print(type("3"))
print(type(1 + 1 == 2))
x = 3.14
if type(x) == float:
print("x je reálné číslo")
IB113 přednáška 2: základní konstrukce, typy, čitelnost 25. září 2017 7 / 35
Typy
Převody mezi typy
implicitní (dějí se automaticky):
celé číslo → reálné číslo
pravdivostní hodnota → číslo
explicitní (je třeba si o ně říct):
provádí se pomocí funkce, která se jmenuje stejně jako cílový typ
# výška mostu podle doby volného pádu
height = float(input("Doba v sekundách: "))
print("Výška v metrech:", 9.81 * height * height / 2)
[ukázky převodu řetězec ↔ číslo]
IB113 přednáška 2: základní konstrukce, typy, čitelnost 25. září 2017 8 / 35
Výrazy a operace
Výrazy
kombinace proměnných a konstant pomocí operátorů
Operace
aritmetické: sčítání, násobení, …
porovnávací: ==, <, <=, …
logické: and, or, not, …
spojování řetězců
…
priorita operátorů, pořadí vyhodnocování
IB113 přednáška 2: základní konstrukce, typy, čitelnost 25. září 2017 9 / 35
Operace
Aritmetické operace
sčítání +, odčítání násobení
*
dělení / (výsledkem je vždy číslo typu float
dělení se zaokrouhlením dolů //
zbytek po dělení %
umocňování **
x ** 10 je „x na desátou“
zkrácený zápis: x += 5 znamená x = x + 5
(a podobně pro ostatní operace)
IB113 přednáška 2: základní konstrukce, typy, čitelnost 25. září 2017 10 / 35
Operace
Porovnávání
rovnost ==, nerovnost !=, „menší než“ <, „menší nebo rovno“ <=, …
v Pythonu se dají i řetězit: 1 < x < 7
specialita Pythonu, v jiných jazycích nemusí fungovat
porovnávání řetězců je lexikografické (tj. jako ve slovníku)
Logické operace
konjunkce and, disjunkce or, negace not
zkrácené vyhodnocování and a or
vyhodnocuje se zleva, vyhodnocování končí, jakmile je jasný
výsledek: 1 + 1 == 2 or x == 3
Operace s řetězci
spojování řetězců +: "ahoj" + "lidi" == "ahojlidi"
opakování řetězce *: "ahoj" * 3 == "ahojahojahoj"
IB113 přednáška 2: základní konstrukce, typy, čitelnost 25. září 2017 11 / 35
Pořadí vyhodnocování
většinou „intuitivní“
operace se vyhodnocují zleva doprava
* má přednost před + apod.
pokud jste na pochybách
podívejte se do dokumentace
použijte závorky
https://docs.python.org/3/reference/expressions.html#
operator-precedence
IB113 přednáška 2: základní konstrukce, typy, čitelnost 25. září 2017 12 / 35
Cyklus for
minule jsme viděli: for i in range(10):
for v Pythonu je obecnější
range() je jeden z druhů objektů, kterými se dá procházet
dalšími jsou řetězce, seznamy, ntice, … (uvidíme dále)
range
základní verze range(n): postupně procházíme čísla od 0 do n - 1
range(from, to): procházíme čísla od from do to - 1
range(from, to, step): procházíme čísla od from, velikost
jednoho kroku je step, skončíme na posledním čísle před to
for i in range(10, 100, 7):
print(i)
jak můžeme počítat pozpátku? použijeme záporný krok
IB113 přednáška 2: základní konstrukce, typy, čitelnost 25. září 2017 13 / 35
Cyklus while
Jak napsat cyklus for pomocí cyklu while?
for i in range(10, 100, 7):
print(i)
i = 10
while i < 100:
print(i)
i += 7
k zamyšlení: mezi těmito dvěma cykly je drobný rozdíl, v čem?
jaká je hodnota proměnné i po skončení cyklů?
IB113 přednáška 2: základní konstrukce, typy, čitelnost 25. září 2017 14 / 35
Příklad: Faktoriál pomocí cyklu
n = int(input("Zadej číslo: "))
f = 1
for i in range(1, n + 1):
f *= i
print("Faktoriál čísla", n, "je", f)
jak odkrokovat program?
pomocné výpisy
debug ve vývojovém prostředí (později)
http://pythontutor.com/
Jak byste napsali faktoriál pomocí cyklu while?
IB113 přednáška 2: základní konstrukce, typy, čitelnost 25. září 2017 15 / 35
Příklad: Převod do binárního zápisu
1
2 4 8
16
Lidé se dělí do 10 skupin:
na ty, co rozumí
binárnímu zápisu,
a na ty, co mu nerozumí.
IB113 přednáška 2: základní konstrukce, typy, čitelnost 25. září 2017 16 / 35
Příklad: Převod do binárního zápisu
vstup: číslo v desítkové soustavě
výstup: číslo ve dvojkové soustavě
Jak převedeme číslo do dvojkové soustavy?
n = int(input())
output = ""
while n > 0:
if n % 2 == 0:
output = "0" + output
else:
output = "1" + output
n //= 2
print(output)
IB113 přednáška 2: základní konstrukce, typy, čitelnost 25. září 2017 17 / 35
Další příkazy pro řízení cyklů
(pokročilejší)
break: ukončí provádění cyklu
continue: ukončí aktuální iteraci cyklu a přejde na další
specialita Pythonu – else větev u cyklu: provede se na konci cyklu,
pokud cyklus nebyl ukončen pomocí break
v tomto předmětu nebudeme používat
IB113 přednáška 2: základní konstrukce, typy, čitelnost 25. září 2017 18 / 35
Struktura programu
Sekvenční řazení příkazů
pod sebe, jeden na řádek
více příkazů na jednom řádku můžeme oddělit ;
nedoporučeno používat
příliš dlouhý řádek můžeme rozdělit na více řádků
pokračování řádku naznačíme znakem \ na konci řádku
Zanořování podmínek/cyklů
tělo odsazujeme, doporučeny 4 mezery
můžeme vzájemně zanořovat
podmínka uvnitř cyklu
cyklus uvnitř cyklu
…
libovolný počet zanoření (ale …)
IB113 přednáška 2: základní konstrukce, typy, čitelnost 25. září 2017 19 / 35
Funkce
programy dělíme do funkcí
funkce můžeme dále rovněž dělit do (menších) funkcí
důvody už jsme si řekli minule
funkce
vstupy
(parametry)
výstup
(návratová hodnota)
vedlejší efekty
(výpisy, změny globálních proměnných)
IB113 přednáška 2: základní konstrukce, typy, čitelnost 25. září 2017 20 / 35
Funkce
vstup: parametry funkce
výstup: návratová hodnota
předáváme pomocí return
funkci můžeme použít kdekoli na místě výrazu
def fact(n):
f = 1
while n > 0:
f *= n
n -= 1
return f
print("Faktoriál čísla 42 je", fact(42))
IB113 přednáška 2: základní konstrukce, typy, čitelnost 25. září 2017 21 / 35
Příklad: Převod do binárního zápisu
def to_binary(n):
output = ""
while n > 0:
if n % 2 == 0:
output = "0" + output
else:
output = "1" + output
n //= 2
return output
print(to_binary(22))
IB113 přednáška 2: základní konstrukce, typy, čitelnost 25. září 2017 22 / 35
Rozdíl mezi výstupem a vracením
print vs. return
jaký je rozdíl mezi těmito funkcemi?
def funr(n):
return n + 17
def funp(n):
print(n + 17)
funkce funr vrátí hodnotu
můžeme ji uložit do proměnné x = funr(10)
můžeme ji použít ve výrazu print(20 * funr(10))
funkce funp vytiskne na výstup hodnotu
a nevrací nic
IB113 přednáška 2: základní konstrukce, typy, čitelnost 25. září 2017 23 / 35
Volání funkcí
Vnořené volání funkcí
funkce mohou volat další funkce
po dokončení vnořené funkce se program vrátí do místa, odkud se
funkce zavolala
funkce může dokonce volat sebe samu
tzv. rekurze
pokročilejší téma, v tomto předmětu nebudeme potřebovat
Lokální proměnné
proměnné definované uvnitř funkce jsou v Pythonu lokální
každé volání funkce má své vlastní proměnné
existují i globální proměnné
o těch se dozvíme později
doporučení používat co nejméně
IB113 přednáška 2: základní konstrukce, typy, čitelnost 25. září 2017 24 / 35
Příklad: lokální proměnné
def f(n):
x = 2 * n
print("f: x =", x, "n =", n)
def g(n):
x = 3 * n
print("g před f: x =", x, "n =", n)
f(n + 7)
print("g po f: x =", x, "n =", n)
x = 17
n = 33
print("hlavní program před g: x =", x, "n =", n)
g(9)
print("hlavní program po g: x =", x, "n =", n)
IB113 přednáška 2: základní konstrukce, typy, čitelnost 25. září 2017 25 / 35
Vnořené volání: jednoduchý příklad
def parity_info(number):
print("Number", number, end=" ")
if number % 2 == 0:
print("is even")
else:
print("is odd")
def parity_experiment(a, b):
print("The first number", a)
parity_info(a)
print("The second number", b)
parity_info(b)
print("End")
parity_experiment(3, 18)
IB113 přednáška 2: základní konstrukce, typy, čitelnost 25. září 2017 26 / 35
Vnořené volání: jednoduchý příklad
def parity_experiment(a, b):
print("The first number", a)
parity_info(a)
print("The second number", b)
parity_info(b)
print("End")
def parity_info(number):
print("Number", number, end=" ")
if number % 2 == 0:
print("is even")
else:
print("is odd")
parity_experiment(3, 18)
IB113 přednáška 2: základní konstrukce, typy, čitelnost 25. září 2017 27 / 35
Funkce: Speciality Pythonu
(vyskytují se i v některých jiných jazycích)
implicitní hodnoty parametrů
volání pomocí jmen parametrů
def fun(x, y=3):
print("x =", x, "y =", y)
fun(1, 2)
fun(1)
fun(y=7, x=4)
libovolný počet parametrů a další speciality
IB113 přednáška 2: základní konstrukce, typy, čitelnost 25. září 2017 28 / 35
Funkce
Doporučení pro psaní funkcí
nejprve si ujasnit specifikaci
jaké potřebuje funkce vstupy?
co bude výstupem funkce?
funkce by měly být krátké
„jedna myšlenka“ na jednu funkci
funkce by se měla vejít na jednu obrazovku
jen pár úrovní zanoření
co když je funkce příliš dlouhá?
najít v ní menší logické celky
rozdělit na menší funkce
IB113 přednáška 2: základní konstrukce, typy, čitelnost 25. září 2017 29 / 35
Příklad: výpis šachovnice
#.#.#.#.
.#.#.#.#
#.#.#.#.
.#.#.#.#
#.#.#.#.
.#.#.#.#
#.#.#.#.
.#.#.#.#
jak?
IB113 přednáška 2: základní konstrukce, typy, čitelnost 25. září 2017 30 / 35
Příklad: řešení hádanky hrubou silou
Hádanka: Farmář chová prasata a slepice. Celkem je na dvoře 20 hlav a 56
noh. Kolik má slepic a kolik prasat?
jak vyřešit pro konkrétní zadání?
jak vyřešit pro obecné zadání (h hlav a n noh)?
Možné přístupy:
„chytré řešení“: řešení systému lineárních rovnic
„hrubou silou“: vyzkoušíme všechny možnosti
K zamyšlení: Co kdyby farmář ještě navíc choval osminohé pavouky?
IB113 přednáška 2: základní konstrukce, typy, čitelnost 25. září 2017 31 / 35
Zásady čitelnosti kódu
Obecné
pište tak, aby byl jasný záměr
rozumné pojmenování proměnných, funkcí, apod.
v případě komplikovanějšího kódu dokumentace (komentáře)
ale nejlepší kód je samodokumentující se kód
větší kód rozčleňte do rozumných menších celků
funkce, (objekty, moduly, …)
Konkrétní
různé jazyky mají různou představu o „slušném“ kódu
různé skupiny (různá pracovní prostředí) mají různé zvyky
coding styles, coding guides
pro Python existuje oficiální doporučení: PEP8
IB113 přednáška 2: základní konstrukce, typy, čitelnost 25. září 2017 32 / 35
PEP8
Kde najít, jak použít?
https://www.python.org/dev/peps/pep-0008/
PyCharm umí kontrolovat sám [ukázka]
jiné nástroje: pep8, autopep8, flake8 (příkazový řádek)
Důležité body
zarovnávání kódu; max. délka řádku 79 znaků; dva prázdné řádky
mezi funkcemi
mezery kolem operátorů; žádné mezery za otevírací (před uzavírací)
závorkou
výjimka: žádné mezery kolem = u parametrů funkcí
pojmenování věcí
proměnné, funkce: lower_case_with_underscores
konstanty: UPPER_CASE_WITH_UNDERSCORES
třídy (později): CamelCase
IB113 přednáška 2: základní konstrukce, typy, čitelnost 25. září 2017 33 / 35
Závěrečný kvíz
https://kahoot.it
IB113 přednáška 2: základní konstrukce, typy, čitelnost 25. září 2017 34 / 35
Závěr
Co jsme se dnes dozvěděli?
print: oddělovač a ukončení umíme změnit
vstup pomocí funkce input
základní typy v Pythonu; jak je zjistit, jak přetypovat
základní operace: aritmetické, logické, řetězcové, porovnávání
vztah cyklů for a while
funkce s návratovou hodnotou; lokální proměnné
kde najít a jak dodržet zásady čitelnosti kódu
Co bude příště?
věci, které jsme dnes pořádně nestihli
programy, pracující s čísly
ladění programu (debugging)
náhodná čísla, simulace
IB113 přednáška 2: základní konstrukce, typy, čitelnost 25. září 2017 35 / 35