IB113 Úvod do programování a algoritmizace
Přednáška 12
Lehký náhled na zajímavé knihovny v Pythonu
Shrnutí předmětu
Nikola Beneš
4. prosince 2017
IB113 přednáška 12: zajímavé knihovny, shrnutí 4. prosince 2017 1 / 18
Kvízová otázka na úvod
Kdo byl první programátor?
Ada, hraběnka z Lovelace.
Tuto neděli uplyne 202 let
od jejího narození.
Napsala první program pro počítač,
který nikdy nebyl sestrojen
(analytický stroj Charlese Babbage).
IB113 přednáška 12: zajímavé knihovny, shrnutí 4. prosince 2017 2 / 18
Co bude dnes?
Lehký náhled na zajímavé knihovny v Pythonu
zpracování bitmapových obrázků
testování
vizualizace dat
Přehled programovacích jazyků
rychlý pohled na historii
klasifikace programovacích jazyků
Shrnutí předmětu
co jste se (snad) naučili
co dál, pokud vás programování zaujalo
IB113 přednáška 12: zajímavé knihovny, shrnutí 4. prosince 2017 3 / 18
Zpracování bitmapových obrázků
knihovna Pillow: https://pillow.readthedocs.io/
práce s bitmapovými obrázky (různých formátů)
bohatá funkcionalita
from PIL import Image
objekt Image reprezentuje obrázek
vytvoření obrázku:
Image.new – nový prázdný obrázek
Image.open – ze zadaného souboru
základní operace
getpixel – zjištění barvy pixelu
putpixel – nastavení barvy pixelu
size, width, height – velikost obrázku
show, save – zobrazení, uložení
convert – změna formátu
IB113 přednáška 12: zajímavé knihovny, shrnutí 4. prosince 2017 4 / 18
Vytváření bitmapových obrázků
Příklad: Geometrické útvary
čtverec
kruh
spirála
IB113 přednáška 12: zajímavé knihovny, shrnutí 4. prosince 2017 5 / 18
Transformace bitmapových obrázků
Příklad: Transformace struktury
převrácení
zrcadlení
rozostření
Příklad: Transformace barev
invertování barev
odstranění barev
změna odstínu (nápověda: HSV)
IB113 přednáška 12: zajímavé knihovny, shrnutí 4. prosince 2017 6 / 18
Testování
spousta různých knihoven, ukážeme si jednu základní
https://docs.python.org/3/library/unittest.html
import unittest
vlastní testovací sada
class MyTestCase(unittest):
def test_something(self):
# ...
self.assertEqual(a, b)
self.assertTrue(a)
self.assertFalse(b)
# ...
spuštění testů
unittest.main()
[příklad]
IB113 přednáška 12: zajímavé knihovny, shrnutí 4. prosince 2017 7 / 18
Testování
náhodné generování testů: knihovna hypothesis
https://hypothesis.readthedocs.io/
from hypothesis import given
from hypothesis.strategies import integers # příp. jiné...
@given(integers())
def simple_test(n):
assert n + n == 2 * n
je třeba si zvolit generátor, který bude vytvářet parametry
v případě, že se najde chyba, snaží se hypothesis najít co nejmenší
protipříklad
[příklad]
IB113 přednáška 12: zajímavé knihovny, shrnutí 4. prosince 2017 8 / 18
Vizualizace dat
práce s většími daty
knihovny numpy, scipy, pandas (a jiné)
vizualizace dat
knihovna matplotlib
import matplotlib.pyplot as plt
příklad: vykreslení grafu četnosti jmen
IB113 přednáška 12: zajímavé knihovny, shrnutí 4. prosince 2017 9 / 18
Kvíz
https://kahoot.it
IB113 přednáška 12: zajímavé knihovny, shrnutí 4. prosince 2017 10 / 18
Přehled programovacích jazyků
Historie
první počítač (nikdy nesestrojen): 1837 Charles Babbage
děrné štítky
teoretické základy programování: 30.–40. léta
Alonzo Church, Alan Turing, …
první počítače: 40. léta
strojový kód, první programovací jazyky
počátky vývoje programovacích jazyků: 50.–60. léta
FORTRAN, ALGOL, LISP, COBOL
další vývoj: 70.–80. léta
strukturované, objektově-orientované programování
vznik jiných druhů programovacích jazyků (logické, funkcionální)
moderní programovací jazyky
stále vznikají nové jazyky
staré jazyky se vyvíjejí a mění
IB113 přednáška 12: zajímavé knihovny, shrnutí 4. prosince 2017 11 / 18
Dělení programovacích jazyků (zhruba)
Podle míry abstrakce
jazyky vyšší/nižší úrovně
Podle způsobu překladu a spuštění
kompilované/interpretované
Podle paradigmatu
imperativní/deklarativní
Další druhy
skriptovací
objektově-orientované
paralelní
Většina jazyků kombinuje více přístupů.
IB113 přednáška 12: zajímavé knihovny, shrnutí 4. prosince 2017 12 / 18
Paradigmata programovacích jazyků
Imperativní jazyky
program je posloupnost instrukcí
instrukce jsou „rozkazy“, které určují, co má počítač dělat
Deklarativní jazyky
program je popis toho, co se má udělat
logické programování (Prolog)
program je popsán pomocí logických formulí
funkcionální programování (Haskell)
program je popsán pomocí funkcí
funkce nemají vedlejší efekty
rekurse
Moderní jazyky kombinují více přístupů:
funkcionální prvky v C++, Javě, Pythonu, …
IB113 přednáška 12: zajímavé knihovny, shrnutí 4. prosince 2017 13 / 18
Další druhy programovacích jazyků
Skriptovací jazyky
užitečné pro jednoduché programy, tzv. skripty
usnadnění zdlouhavé manuální činnosti
Bash, Perl, Python, …
Objektově-orientované jazyky
využívají objektového návrhu programu
většina moderních jazyků obsahuje nějaké prvky OOP
C++, Java, Python, Objective C, C#, …
Paralelní výpočty
počítání na více procesorech / více počítačích zároveň
získává na popularitě
podpora v moderních jazycích (např. C++11)
proč? procesory už moc rychlejší nebudou
IB113 přednáška 12: zajímavé knihovny, shrnutí 4. prosince 2017 14 / 18
Jaký jazyk používat?
Programovacích jazyků je mnoho. Který si mám vybrat?
špatně položená otázka
není žádný jeden ideální jazyk použitelný pro všechny druhy úkolů
záleží na tom, co řešíme
může být výhodné kombinovat více jazyků/přístupů
Doporučení
nefixujte se na jeden jazyk
různé jazyky s sebou nesou i různé způsoby přemýšlení
„Kolik programovacích jazyků umíš, tolikrát jsi programátorem.“
IB113 přednáška 12: zajímavé knihovny, shrnutí 4. prosince 2017 15 / 18
Shrnutí předmětu
Co jste se (snad) naučili?
základy programování
jednoduché výpočty, zpracování dat
jednoduché (náhodnostní) simulace
alespoň trochu rozumět kultuře programování
dostatečné k tomu, abyste se mohli naučit jiný jazyk
můžeme donutit počítač, aby dělal to, co chceme
programování nám může usnadnit práci
programování nám umožňuje dělat zajímavé a zábavné věci
IB113 přednáška 12: zajímavé knihovny, shrnutí 4. prosince 2017 16 / 18
Co dál?
Pokud vás programování zaujalo…
IB002 Algoritmy a datové struktury
obecně o algoritmech (směrem k větší abstrakci)
PB071 Principy nízkoúrovňového programování
jak funguje počítač (směrem k nižší abstrakci)
programování v C, správa paměti, práce s řetězci
PB161/PB162 Programování v C++/Javě
objektově-orientované programování
IB015 Neimperativní programování
jiná paradigmata (funkcionální, logické)
PV248 Kurz jazyka Python
Python podrobněji
IB113 přednáška 12: zajímavé knihovny, shrnutí 4. prosince 2017 17 / 18
A to je vše…
Pěkné svátky, úspěšné zkouškové, …
... a nezapomeňte programovat.
IB113 přednáška 12: zajímavé knihovny, shrnutí 4. prosince 2017 18 / 18