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
[5]: (10 * ((5-4) * 2 + 1)) ** 2
[5]: 900
1
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
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
– Může obsahovat písmena bez diakritiky, číslice, podtržítko _
– Nesmí začínat číslicí a nesmí být shodný s klíčovým slovem (seznam: https:
//docs.python.org/3/reference/lexical_analysis.html#keywords)
– Doporučuje se anglicky
2
– 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!
[8]: a = 10
b = 5
[9]: a
[9]: 10
[10]: b
[10]: 5
[11]: a = b
a
[11]: 5
[12]: c
---------------------------------------------------------------------------
NameError Traceback (most recent call␣
↪last)
/home/adam/School/Praca/Python/2022/Python/cviko_02/02_Syntax.ipynb␣
↪Cell 26 in <cell line: 1>()
----> <a href='vscode-notebook-cell:/home/adam/School/Praca/Python/
↪2022/Python/cviko_02/02_Syntax.ipynb#X34sZmlsZQ%3D%3D?line=0'>1</a>␣
↪c
NameError: name 'c' is not defined
Můžeme naplnit víc proměnných současně
[13]: weight, volume = 3.5, 2.0
[14]: x = y = z = 1
[15]: a, b = b, a
3
Proměnnou lze i smazat
[16]: del a
Speciální přiřazení
• Operátory += -= *= /= //= %= **=
• Obecně p ?= v je zkratka pro p = p ? v (kde p je proměnná, ? je operátor, v
může být proměnná nebo hodnota)
[17]: a = 1
a += 1
a
[17]: 2
[18]: a *= 8
a
[18]: 16
Konstanty (constants)
• Proměnné, kterých hodnota by sa neměla měnit
• Nazýváme je velkými písmeny
[19]: 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
4
Komentáře (comments)
• Komentář je všechno za znakem #
• Doplňují kód, aby bylo jasné, co dělá a proč
• Python je ignoruje
[20]: U = 1.5 # voltage [V]
R = 500 # resistance [Ω]
I = U / R # compute electric current [A] by Ohm's law
[21]: # print(I)
• VSCode – zakomentování/odkomentování celého řádku nebo více řádků pomocí
Ctrl + / (na české klávesnici -)
• Komentáře doplňují informace, neduplikují kód
[22]: weight *= 1000 # proměnnou m vynásobíme 1000 (zbytečný komentář)
weight *= 1000 # přepočet z kilogramů na gramy (užitečný komentář)
• Přehlednost – mezera za #, aspoň dvě mezery před #
[23]: #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):
[24]: n = 25 # number of students
Hodnota ...
• Hodnota ... (nebo Ellipsis) nemá pro výpočty praktické využití
• Můžeme ji využít např. jestli chceme něco doplnit později
[25]: 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
Funkce (function)
• Objekt, kterému dáme nějaké parametry a on nám něco vrátí a případně něco
udělá
5
• Funkci voláme pomocí závorek
[26]: abs
[26]: <function abs(x, /)>
[27]: abs(-5) # Absolutní hodnota
[27]: 5
[28]: round(2.85) # Zakrouhlení
[28]: 3
[29]: print('hello') # Vypiš na výstup
hello
• Funkce může mít i více než jeden parametr
[30]: max(1, 5, 2)
[30]: 5
• Nebo taky žádný
[31]: print()
• Funkce lze vnořovat
[32]: print(max(1, abs(-5), 2+2))
5
• Později si ukážeme, jak vytvářet vlastní funkce
Hodnota None
• “Nic”
• Vyjádřuje, že něco neexistuje / chybí / nelze najít
[33]: my_favorite_number = 2
my_favorite_color = None
• Některé funkce mají vedlejší efekt, ale nevrací žádný výsledek
– Např. print – vypíše text, ale nic nevrací
• Výsledek takové funkce je None
6
[34]: x = print(5+5)
10
• Jupyter notebook automaticky vypisuje výsledek posledního řádku buňky, pouze
None se nevypisuje
[35]: x
[36]: print(x)
None
Moduly (modules)
• Modul je soubor proměnných, konstant, funkcí a dalších objektů
• Modul načítáme pomocí klíčového slova import
– Zpravidla všechny moduly načítáme hned na začátku programu
• Objekty z modulu vybíráme pomocí tečky .
[37]: import math
math.pi
[37]: 3.141592653589793
[38]: math.sqrt(2) # Odmocnina
[38]: 1.4142135623730951
[39]: math.log(100) # Přirozený logaritmus
[39]: 4.605170185988092
[40]: math.log10(100) # Desítkový logaritmus
[40]: 2.0
[41]: math.exp(1.5) # e**1.5
[41]: 4.4816890703380645
[42]: math.sin(90) # Sínus úhlu v radiánech
[42]: 0.8939966636005579
[43]: math.radians(90) # Stupně -> radiány
7
[43]: 1.5707963267948966
[44]: math.degrees(2 * math.pi) # Radiány -> stupně
[44]: 360.0
Typy (types)
Každá hodnota v Pythonu má svůj typ.
Základní typy:
• int = celá čísla (integers): 1, 2 …
• float = reálná čísla (floating-point numbers): 1.5, 2.0 …
• complex = komplexní čísla (complex numbers)
– komplexní složka se označuje j ( 1+2j, 3-1j … )
• bool = logické hodnoty (Boolean): True, False
• str = řetězce (strings): 'Hello World', 'a' …
• NoneType = typ, který má pouze jednu hodnotu: None
• type = typ samotných typů: int, float, str, type …
Složitější typy:
• funkce
• kolekce (list, tuple, dict…)
• třídy
• …
Funkce type
• Zjišťuje, jakého typu je hodnota
[45]: type(1)
[45]: int
[46]: type(3.14)
[46]: float
[47]: type(1.0)
[47]: float
8
[48]: type(True)
[48]: bool
[49]: type('10')
[49]: str
Všechno má svůj typ
[50]: type(print)
[50]: builtin_function_or_method
[51]: type(print())
[51]: NoneType
[52]: type(int)
[52]: type
[53]: type(type)
[53]: type
Přetypování (type conversion)
• Název funkce pro konkrétní typ se jmenuje stejně jako daný typ (např. desetinná
čísla float())
[54]: float(10)
[54]: 10.0
[55]: str(10)
[55]: '10'
[56]: int(3.5)
[56]: 3
9
[57]: int('1000')
[57]: 1000
Proměnné nemají pevný typ
• Do jedné proměnné lze ukládat hodnoty různých typů
• Tomuto principu se říká dynamické typování
[58]: x = 10
type(x)
[58]: int
[59]: x = 'hello'
type(x)
[59]: str
[60]: x = abs
type(x)
[60]: builtin_function_or_method
• VSCode – když podržíme kurzor nad proměnnou, ukáže nám její aktuální typ
(nebo i hodnotu)
[61]: a = 5 + 2
b = a / 2
c = str(b)
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)
10
• D) '9'
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)
• Je rovno: a == b
• Není rovno: a != b
• Větší, menší: a > b, a < b
• Větší rovno, menší rovno: a >= b, a <= b
• Výsledkem těchto operátorů je vždy logická hodnota (True/False).
[62]: 10 < 20
[62]: True
[63]: a == b
[63]: False
[64]: a != b
[64]: True
• Pozor, nelze zaměňovat = a ==
[65]: x == 5 # Je x rovno pěti?
[65]: False
[66]: 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, ¬)
Příklady:
11
je_duha = prsi and sviti_slunce
mam_volno = je_sobota or je_nedele or je_svatek
musim_do_prace = not mam_volno
[67]: p = 2 < 5
p
[67]: True
[68]: r = 2 + 2 == 5
r
[68]: False
[69]: p and r # Platí p a zároveň r (obě současně)?
[69]: False
[70]: p or r # Platí p nebo r (aspoň jedno z nich)?
[70]: True
[71]: not p # Je pravda, že neplatí p?
[71]: False
Priorita operátorů
1. Aritmetické operátory ** * / + - …
2. Porovnávací operátory == != > < >= <= …
3. not
4. and
5. or
6. Přiřazení =
Pokud to chceme jinak, použijeme závorky
[72]: 100 <= 200 and 5 > 10 or 2 + 2 == 4
[72]: True
[73]: not True or 9 + 3 > 11 and 5 != 6
12
[73]: True
Zkratky:
0 <= x < 10
je to stejné jako
0 <= x and x < 10
… ale pozor:
[74]: 2 and 8 > 5
[74]: True
Priorita: 2 and (8 > 5)
Číslo 2 jakožto nenulové číslo se považuje za “pravdivé” (truthy)
(0, None, prázdný řetězec '' se považují za “nepravdivé” (falsy))
Procvičení
Spočítejte výsledky následujících buněk z hlavy.
Výsledek je vždy True nebo False nebo může být v buňce chyba.
1.
2**2 == 2*2
2.
5e-6 >= abs(-5e6)
3.
import math
type(10/2) == type(math.pi)
4.
x = 5
x -= 1
x *= x
y = 10 - x
13
y > 0
5.
n = 20
n_lost = 7
n_final = n - n_lost
n_final != 13
6.
height = width = 10
area = height * width
height > 5 and area = 100
7.
a = True
b = False
a and b or not a and not b
8.
x = 5
y = 10
y > x * x or y >= 2 * x and x < y
9.
14 // 5 > 14 % 5
10.
14 // 5 > 14 % 5 and not False and (True or True == False)
14