02_Syntax
C2184 Úvod do programování v Pythonu
2. Syntax, čísla a matematické operace
Čísla
• Celá (integer)
1, 5, -25, 0
• Reálná (float)
3.14, -5.5, 6.022e23, 1.6e-19
Aritmetické operátory
• Klasické sčítání, odčítání, násobení a dělení: + - * /
[1]: 5 + 2 - 4
[1]: 3
[2]: 2 * 5 / 6
[2]: 1.6666666666666667
• Mocniny: **
[3]: 5**2
[3]: 25
Priorita aritmetických operátorů
• Jako v matematice: najdřív **, pak * /, nakonec + [4]:
2**8 - (5 + 5) * 5 * 5 + 5
[4]: 11
• Závorky jsou vždy jen (), nepoužíváme [] a {} jako v matematice
1
[5]: (10 * ((5-4) * 2 + 1)) ** 2
[5]: 900
Celočíselné dělění (integer division)
Alice a Bob si chtějí rozdělit 7 jablíček…
7 ÷ 2 = 3 (zbytek 1)
• // počítá celočíselný podíl
• % počíta zbytek po dělení (také modulo, řekneme např. “7 modulo 2 rovná se 1”).
[6]: 7 // 2
[6]: 3
[7]: 7 % 2
[7]: 1
Otázky:
Které z těchto čísel je největší?
• A) 5/3
• B) 5//3
• C) 5%3
• D) 5,3
Které z těchto čísel je nejmenší?
• A) 6.12
• B) 6.1e2
• C) 6.1 e 2
• D) 6.1 ** 2
Funkce (function)
• Objekt, kterému dáme nějaké parametry a on nám něco vrátí a případně něco udělá
• Funkci voláme pomocí závorek
[8]: abs
[8]: <function abs(x, /)>
[9]: abs(-5)
2
[9]: 5
[10]: print('hello')
hello
• Funkce může mít i více než jeden parametr
[11]: max(1, 5, 2)
[11]: 5
• Nebo taky žádný
[12]: print()
• Funkce lze vnořovat
[13]: print(max(1, abs(-5), 2+2))
5
• Později si ukážeme, jak vytvářet vlastní funkce
Typy (types)
Každá hodnota v Pythonu má svůj typ.
Základní typy:
• int = celá čísla (integers)
• float = reálná čísla (floating-point numbers)
• complex = komplexní čísla (complex numbers)
– komplexní složka se označuje j (např. 1+2j, 3-1j)
• bool = logické hodnoty (Boolean): True, False
• str = řetězce (strings), např. 'Hello World'
• NoneType = typ, který má pouze jednu hodnotu: None (“nic”)
– hodnotu None vrací např. funkce print
Složitější typy:
• funkce
• kolekce (list, tuple, dict…)
• třídy
• …
3
Funkce type
• Zjišťuje, jakého typu je hodnota
[14]: type(1)
[14]: int
[15]: type(3.14)
[15]: float
[16]: type(1.0)
[16]: float
[17]: type(True)
[17]: bool
[18]: type('10')
[18]: str
Všechno má svůj typ
[19]: type(print)
[19]: builtin_function_or_method
[20]: type(print())
[20]: NoneType
[21]: type(int)
[21]: type
[22]: type(type)
[22]: type
Přetypování (type conversion)
• Název funkce pro konkrétní typ se jmenuje stejně jako daný typ (např. desetinná čísla
float())
4
[23]: type(10)
[23]: int
[24]: float(10)
[24]: 10.0
[25]: type(float(10))
[25]: float
[26]: str(10)
[26]: '10'
[27]: type(str(10))
[27]: str
Otázky:
Který z těchto příkazů vypíše na výstup 200?
• A) print 200
• B) print(100+100)
• C) print('100+100')
• D) print(float(200))
Která z těchto hodnot je typu int?
• A) int
• B) type(int)
• C) int(24/7)
• D) '9'
Proměnné (variables)
• “Krabičky” pro uložení hodnot
• Každá proměnná má svůj název (identifikátor, identifier)
• Odkazuje na místo v paměti počítače, kde je uložená hodnota (value)
• Název proměnné
– Popisuje její význam
– Doporučuje se anglicky
5
– Může obsahovat písmena bez diakritiky, číslice, podtržítko _
– Nesmí začínat číslem a nesmí být shodný s klíčovým slovem (seznam:
https://docs.python.org/3/reference/lexical_analysis.html#keywords)
– Používají se malá písmena, slova se oddělují podtržítkem
– Příklady: time, average_water_temperature, x1, x2, V
• Do proměnné vkládáme hodnotu pomocí operátoru přiřazení = (assignment)
– kam = co, ne naopak!
[28]: a = 10
b = 5
[29]: a
[29]: 10
[30]: b
[30]: 5
[31]: a = b
a
[31]: 5
[32]: c
␣
→---------------------------------------------------------------------------
NameError Traceback (most recent call␣
→last)
<ipython-input-32-2b66fd261ee5> in <module>
----> 1 c
NameError: name 'c' is not defined
Můžeme naplnit víc proměnných současně
[33]: weight, volume = 3.5, 2.0
[34]: x = y = z = 1
6
[35]: a, b = b, a
Proměnnou lze i smazat
[36]: del a
Proměnné nemají typ
• Do jedné proměnné lze ukládat hodnoty různých typů
[37]: x = 10
type(x)
[37]: int
[38]: x = 'hello'
type(x)
[38]: str
[39]: x = abs
type(x)
[39]: builtin_function_or_method
• Tomuto principu se říká dynamické typování
Speciální proměnná _
• Pouze v interaktivním módu
• Výsledek posledního spuštěného příkazu (v notebooku poslední spuštěné buňky), pokud nebyl
uložen do jiné proměnné a nebyl None
• Obsah této proměnné se nám automaticky vypisuje
– Pozor, jen v interaktivním módu (v normálním módu musíme použít print)
[40]: abs(2 - 7)
[40]: 5
[41]: _
[41]: 5
7
Speciální přiřazení
• Operátory +=, -=, *=, /=, //=, %=, **=
• Máme obecně p ?= v, Python interpretuje tento zápis jako p = p ? v, kde p je proměnná,
? je operátor, v může být proměnná nebo hodnota
[42]: a = 1
a += 1
a
[42]: 2
[43]: a = 2
a *= 8
a
[43]: 16
Konstanty (constants)
• Proměnné, kterých hodnota by sa neměla měnit
• Nazýváme je velkými písmeny
[44]: AVOGADRO_NUMBER = 6.022e23
GOLDEN_RATIO = (1 + 5**(1/2)) / 2
Otázky:
a, b = 5, 2
a += b
b = a
a -= 1
Co bude v proměnných a, b po vykonání uvedeného kódu?
• A) 5, 2
• B) 1, 2
• C) 6, 7
• D) 6, 6
Komentáře (comments)
• Komentář je všechno za znakem #
• Doplňují kód, aby bylo jasné, co dělá a proč
• Python je ignoruje
8
[45]: U = 1.5 # voltage [V]
R = 500 # resistance [Ω]
I = U / R # compute electric current [A] by Ohm's law
[46]: # print(I)
• VSCode – zakomentování/odkomentování celého řádku nebo více řádků pomocí Ctrl + /
(na české klávesnici -)
• Komentáře doplňují informace, neduplikují kód
[47]: weight *= 1000 # proměnnou m vynásobíme 1000 (zbytečný komentář)
weight *= 1000 # přepočet z kilogramů na gramy (užitečný komentář)
• Přehlednost – mezera za #, aspoň dvě mezery před #
[48]: #Ugly comment
a=5#another ugly comment
# Nice comment
a = 5 # another nice comment
• Příliš mnoho komentářů značí, že možná něco děláme špatně (code smell):
[49]: n = 25 # number of students
Hodnota ...
• Hodnota ... (nebo Ellipsis) nemá pro výpočty praktické využití
• Můžeme ji využít např. jestli chceme něco doplnit později
[50]: circle_radius = 2.5
circle_area = ... # TODO find the formula
print('A circle with radius', circle_radius, 'has area', circle_area)
A circle with radius 2.5 has area Ellipsis
Moduly (modules)
• Modul je soubor proměnných, konstant, funkcí a dalších objektů
• Modul načítáme pomocí klíčového slova import
• Objekty z modulu vybíráme pomocí tečky .
[51]: import math
math.pi
[51]: 3.141592653589793
9
[52]: math.sqrt(2) # Odmocnina
[52]: 1.4142135623730951
[53]: math.log(100) # Přirozený logaritmus
[53]: 4.605170185988092
[54]: math.log10(100) # Desítkový logaritmus
[54]: 2.0
[55]: math.exp(1.5) # e**1.5
[55]: 4.4816890703380645
[56]: math.sin(90) # Sínus úhlu v radiánech
[56]: 0.8939966636005579
[57]: math.radians(90) # Stupně -> radiány
[57]: 1.5707963267948966
[58]: math.degrees(2 * math.pi) # Radiány -> stupně
[58]: 360.0
Logické hodnoty
• Existují pouze dvě: True (pravda), False (nepravda)
• Tyto hodnoty jsou typu bool (zkratka od angl. Boolean, zavedl je matematik George Boole)
Porovnávací operátory (comparison operators)
• Větší, menší: a > b, a < b
• Rovno, není rovno: a == b, a != b
• Větší rovno, menší rovno: a >= b, a <= b
• Výsledkem těchto operátorů je vždy logická hodnota (True/False).
• Pozor, nelze zaměňovat = a ==
[59]: x == 5 # Je x rovno pěti?
[59]: False
10
[60]: x = 5 # Do proměnné x přiřaď hodnotu 5!
Logické operátory
• Pracují s logickými hodnotami
• and – “a zároveň” (konjunkce, ∧)
• or – “nebo” (disjunkce, ∨)
• not – “neplatí, že” (negace, ¬)
[61]: p = 2 < 5
p
[61]: True
[62]: r = 2 + 2 == 5
r
[62]: False
[63]: p and r # Platí p a zároveň r (obě současně)?
[63]: False
[64]: p or r # Platí p nebo r (aspoň jedno z nich)?
[64]: True
[65]: not p # Je pravda, že neplatí p?
[65]: False
[ ]: je_duha = prsi and sviti_slunce
mam_volno = je_sobota or je_nedele or je_svatek
musim_do_prace = not mam_volno
Priorita operátorů
1. Aritmetické operátory + - * / …
2. Porovnávací operátory < > == != …
3. not
4. and
5. or
11
6. Přiřazení =
Pokud to chceme jinak, použijeme závorky
[66]: 100 <= 200 and 5 > 10 or 2 + 2 == 4
[66]: True
[67]: not True or 9 + 3 > 11 and 5 != 6
[67]: True
Zkratky:
0 <= x < 10
je to stejné jako
0 <= x and x < 10
… ale pozor:
[68]: 2 and 8 > 5
[68]: True
Priorita: 2 and (8 > 5)
Číslo 2 jakožto nenulové číslo se považuje za “pravdivé” (truthy)
(Nula, None, prázdný řetězec '' se považují za “nepravdivé” (falsy))
12