Iterácia a zoznamy
Podobná prednáška
MIT kurz - tuples, lists,. . . (youtube video)
for cyklus
Ľubovolné množstvo opakovaní sme už docielili pomocou rekurzie,
ale toto je väčšinou pohodlnejšie :
for i in [1, 2, 3, 4, 5]:
print(i)
print(i**2)
▶ for .. in ..: je syntax
▶ i je názov premennej (je možné použiť akýkoľvek validný
názov)
▶ [1, 2, 3, 4, 5] je iterovatelný objekt, tu konkrétne zoznam s
prvkami 1, 2, 3, 4 a 5.
▶ v indentovanom bloku sú príkazy, ktoré sa majú opakovať
Iterovatelné znamená, že na tom funguje for cyklus.
Cvičenie 1
Máte zoznam:
["banana", "apple", False,
"apple", "banana", True,
"banana", "pig", None,
1, "banana", None, True]
Pomocou for cyklu spočítajte:
▶ Počet banánov
▶ Počet jabĺk
▶ Počet ovocia
▶ Počet datových typov typu bool
Indexovanie
zoznam = ['p','r','o','b','e']
nulty_prvok = zoznam[0]
prvy_prvok = zoznam[1]
retazec = "probe"
retazec[0] # funguje rovnako
Obr. 1: Indexovanie
Pokročilé indexovanie -> slicing
zoznam[od : do_ale_bez : krok]
zoznam = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]
print(zoznam[1:3])
print(zoznam[1:6:2])
print(zoznam[-1])
print(zoznam[-4:-1])
print(zoznam[::-1])
print(zoznam[6:1:-2])
Je možné vynechať hodnoty:
zoznam[::3]
Pri vynechaní sa nastavia praktické hodnoty, t.j.:
zoznam[0:len(zoznam):1]
▶ Viac poznania
Cvičenie 2
▶ Naprogramujte funkciu middle, ktorá vezme zoznam a vráti
nový zoznam, v ktorom chýba prvá a posledná hodnota, napr:
middle(['a', 'b', 'c', 'd']) # -> ['b', 'c']
Návod k ďalšiemu cvičeniu
Metóda str.split() rozdelí text zoznam slov.
Metóda str.join() zoznam spojí do reťazca.
Príklad použitia:
text = "a,b,c"
abc = text.split(',')
s_medzerou = " ".join(abc)
Poznámka: Ak vynecháte argument v metóde str.split, tak
reťazec sa rozdelí podla whitespace – medzier, nových riadkov a
tabulátorov. Toto je veľmi užitočné, hlavne pre prípady keď máte
viac medzier a nechcete rozdelovať za každou jednou:
" 1 2 3 " .split() # -> ['1', '2', '3']
Cvičenie 3
Rýchla referencia na slicing
Nasledujúca kombinácia slov nedáva zmysel:
to a steal TV ideas can from insult one your person
intelligence is but plagiarism nothing to rubs steal
it from in many like is a research computer
Ale ak budete čítať každé druhé slovo, tak dostanete dve zmysluplné
vety. Naprogramujte program, ktorý vám slová usporiada v
správnom poradí.
(Zdroj viet)
range
rozsah = range(5)
for i in rozsah: # 0, 1, 2, 3, 4
print(i)
zoznam = list(rozsah) # [0, 1, 2, 3, 4]
Tiež je možné špecifikovať začiatok a krok:
range(3, 10, 2)
len
Funkcia len vráti počet prvkov:
a = [1, 2, 3]
len(a) # 3
b = " 1234"
len(b) # 5
c = (1,)
len(c) # 1
d = []
len(d) # 0
Cvičenie 4
▶ Naprogramujte funkciu is_sorted, ktorá vráti True pokiaľ je
zoznam zoradený od najmenšej do najväčšej hodnoty, inak vráti
False.
is_sorted([2, 1]) # -> False
is_sorted([]) # -> True
is_sorted([0]) # -> True
is_sorted([1.21, 3.14, 5]) # -> True
Cvičenie 5
Pomocou for-cyklu, a funkcií range a len vypíšte súčet prvkov
nasledujúcich dvoch zoznamov:
from math import pi
lst1 = [8, "kuku", pi, ['a', 'b'], ('A', 'B')]
lst2 = [2, "rica", -1, ['c', 'd'], ('C', 'D')]
Dva typy objektov
Objekty bude praktické rozdeliť na dve kategórie:
▶ meniteľné - tie ktoré je možné zmeniť
▶ nemeniteľné - . . .
(anglicky mutable / immutable)
Toto nemá nič s premennými! Hovoríme o objektoch – t.j. to čo
sa ukrýva v premennej.
To kam ukazuje premenná je možné meniť v Pythone ľubovoľne:
a = 12
a = "dvanast"
a = [1, 2, 3]
Konečne zmena!
Typy str, tuple, bool, int, float sú nemeniteľné.
text = "12345"
text[0] = "jedna" # Error
trojica = (1, 2, 3)
trojica[0] = 32 # Error
Typ list je meniteľný!
zoznam = [1, 2, 3, 4]
zoznam[0] = "jedna!"
a = [1, 2, 3]
for i in a:
i = i - 1
print(a)
a = [1, 2, 3]
for i in range(len(a)):
a[i] = a[i] - 1
print(a)
Metódy zoznamu, ktoré menia zoznam
zoznam.append(5) # prida na koniec
zoznam.pop() # odstrani posledny element
vysledok = zoznam.append(5)
print(vysledok) # -> None, zoznam sa zmenil
vysledok = zoznam.pop()
print(vysledok) # -> 5, zoznam sa zmenil
Cvičenie 6
▶ Znovu naprogramujte funkciu middle, ale teraz namiesto toho,
aby ste vrátili z funkcie nový zoznam, zoznam zmeňte, a vráťte
None:
lst = [1, 2, 3]
middle_mutating(lst) # -> None
print(lst) # [2]
Návod:
Metóda list.pop može brať jeden argumnent, ktorý špecifikuje
index, z ktorého prvok vyhodíte:
a = [1, 2, 3, 4, 5]
a.pop() # -> 5
a.pop(1) # -> 2
Meniteľnosť prináša viac možností na chyby
def pow2(zoznam):
for i in range(len(zoznam)):
zoznam[i] = zoznam[i]**2
return zoznam
x = [1, 2, 3, 4]
y = pow2(x)
for i in range(len(x)):
print(y[i] - x[i]) # ma byt (x**2 - x)
# co sa stalo?
Kde je chyba a ako ju opraviť?
Vizualizacia cez PythonTutor
Identita zoznamu
a = [1, 2, 3]
b = a
print("id(a): ", id(a))
print("id(b): ", id(b))
a.append(b)
print(b)
print("id(a): ", id(a))
print("id(b): ", id(b))
print(b[-1])
print(a is b)
Kópie
a = [1, 2, 3]
b = []
for i in a:
b.append(i)
alebo
a = [1, 2, 3]
b = a[:] # slice robí kópie
alebo
from copy import copy
a = [1, 2, 3]
b = copy(a)
Zoznam v zozname
a = [1, 2, 3]
b = a[:] # alebo iny sposob z pred. slidu
b.append(a)
c = b[:]
a.append(12)
print(b)
print(c)
deepcopy
Z predchádzajúceho slidu je vidieť, že občas potrebujeme hlbokú
(rekurzívnu) kópiu.
Dobré cvičenie, ale niekto to už vymyslel:
from copy import deepcopy
c = deepcopy(a)
deepcopy
from copy import deepcopy
a = [1, 2, 3]
b = deepcopy(a)
b.append(a)
c = deepcopy(b)
a.append(12)
print(b)
print(c)
Čo sa vypíše?
Kópie nemeniteľných objektov
Prečo tiež nehovoríme o rozdiele v hlbokej a obyčajnej kópii u
nemeniteľných objektoch?
Z knižnice copy (to z čoho sme importovali pred chvíľou):
def _copy_immutable(x):
return x
Ak máte dva objekty, ktoré majú rovnakú hodnotu a nedajú sa
zmeniť, tak je vám jedno či sú na rovnakom mieste v pamäti
počítača – výsledky vašich programov to neovplyvní.
n-tice -> nemeniteľné zoznamy
a = (0, 2, 3)
a[0] = 1 # Error
Ale, toto je možné urobiť:
a = ([0], 2, 3)
a[0][0] = 1
Stackoverflow je váš kamarát / domov / rodina
Veľké množstvo otázok je spojených s meniteľnými objektmi:
▶ Ako chápať meniteľný parameter do funkcie
▶ Premenné a meniteľné objekty tu a tu
▶ “In-place” operácie, kde 2 premenné ukazujú na rovnaký objekt
ale pozor na nemeniteľné objekty
▶ copy, deepcopy, priradenie
▶ Problém pri duplikácií zoznamov “vynásobením” (alebo tu)
▶ Pozor na a = b = []! a, b sú ten istý zoznam
Cvičenie
Celulárny automat (zadanie v ISu v stud. mat.)
Cvičenie
Advent of Code (AoC) je veľmi pekná stránka, kde každý rok pred
Vianocami nájdete kvalitne navrhnuté programovacie úlohy so
stupňujúcou sa zložitosťou.
Vyriešte príklad 4 z roku 2019: Day 4.
Cvičenie na doma
Naprogramujte si vlastnú verziu deepcopy. Predpokladajte, že
jediný meniteľný typ v Pythone je list (zoznam). Pre riešenie
budete pravdepobne chciet využit rekurziu – ak vo vašom riešení
nie je rekurzívne volanie, tak veľmi pravdepodobne tam máte chybu.
▶ Než začnete písať nejaký kód premyslite si čo chcete dosiahnuť
– ako sa líši hlboká kópia od normálnej, a ako vašu funkciu
budete testovať – ako poznáte, že ste získali naozaj hlbokú
kópiu a nie obyčajnú.
Cvičenie je relatívne ťažké (aj keď samotný kód sa dá napísať na
menej ako 10 riadkov), ale keď úlohu vyriešite samostatne budete sa
cítiť veľmi spokojne.