Úvod do Pythonu

Python je jeden z mnohých programovacích jazykov. Tak ako ľudia medzi sebou sa rozprávame spoločným jazykom, potrebujeme sa naučiť nový jazyk, ktorému rozumie počítač či robot. Tak mu budeme vedieť povedať, kedy sa pohnúť, ako rýchlo, čo zobraziť na displeji, a podobne.

Poďme na to!

Python ako kalkulačka

Spustíme program IDLE. Otvorí sa okno podobné tomu na obrázku nižšie.

Tento program nám bude slúžiť na písanie zdrojového kódu a jeho spustenie. Zdrojový kód -- to sú príkazy, ktoré napíšeme počítaču. On si potom tento kód prečíta riadok za riadkom a vykoná ich. Hovoríme tiež, že ich interpretuje. V okne, ktoré sa nám otvorilo, môžeme zadávať jednotlivé príkazy. Na poslednom riadku vidíme tzv. prompt: >>>. Označuje, že program je pripravený počúvať na naše príkazy. Dokáže napr. fungovať ako kalkulačka, stačí hneď za prompt napísať jednoduchý príklad a stlačiť Enter.

>>> 40 + 2
42
>>> 30 - 5 * 8
-10

Znak * znamená násobenie. Vidíme, že Python pozná základné matematické pravidlá, najprv vypočítal násobenie, až potom odčítanie. Ak by sme ho predsa len chceli presvedčiť, aby najprv odčítal, použijeme zátvorky. Rovnako ako v matematike. S tým rozdielom, že musíme použiť okrúhle zátvorky (), tie ostatné ([]{}) majú pre Python iný význam a len by sme ho poplietli.

>>> (30 - 5) * 8
200

Pozrime sa na delenie:

>>> 40 / 5
8.0
>>> 40 // 5
8
>>> 40 / 7
5.714285714285714
>>> 40 // 7
5

V Pythone sa rozlišujú dva typy delenia:

1. / je klasické delenie ako ho poznáme,
2. // je celočíselné delenie. To znamená, že výsledkom je číslo, koľkokrát najviac sa zmestí deliteľ do delenca celý. 7 * 5 = 35, všetko je ešte v poriadku, ale 7 * 6 = 42, a to je už viac než 40, preto 40 // 7 = 5.

Poznámka

Presnejšie, // je delenie / nasledované zaokrúhlením nadol.

Ukážeme si ešte dve matematické špeciality.

Modulo

Alebo inak: zvyšok po celočíselnom delení. Je to tá časť, ktorá nám ešte chýba, keď použijeme celočíselné delenie // namiesto /. Pre túto operáciu sa používa znak %.

>>> 40 % 7
5
>>> 40 % 5
0
>>> 40 // 7 * 7 + 40 % 7
40

Úloha

Prečo posledný príklad vyšiel práve 40? Fungovalo by to aj s inými číslami? Napr. s trojkou:

>>> 3 // 7 * 7 + 3 % 7

Bude výsledok 3? Platí to pre všetky čísla?

Na poslednom príklade sa vám možno nepozdáva, že sme nepoužli žiadne zátvorky. Nemuseli sme, lebo násobenie, delenie aj modulo majú rovnakú prioritu. Sčítanie a odčítanie majú od nich menšiu prioritu, takže sa vyhodnotia neskôr. To už vieme, keď sme toto správanie zmenili použitím zátvoriek. No a pri viacerých operáciach rovnakej priority za sebou, Python ich vyhodnocuje zľava doprava. Znovu ako v matematike.

Takže tento príklad sa interpretuje akoby bol uzátvorkovaný takto:

>>> ((40 // 7) * 7) + (40 % 7)
40

Mocnina

Pripomeňme si, že mocnina je opakované násobenie.
2³ = 2 * 2 * 2 = 8

V Pythone používame na umocňovanie operátor **:

>>> 2 ** 3
8
>>> 4 ** 1
4
>>> 1 ** 1000000000
1
>>> 5 ** 0
1

Umocňovanie má ešte väčšiu prioritu než násobenie.

>>> 4 * 2 ** 3
32
>>> (4 * 2) ** 3
512

Úloha

Aký je výsledok nasledujúcich matematických výrazov? Overte si správnu odpoveď využitím Python IDLE.

• - 5 + 8
• - (5 + 8)
• 2 % 4 - 1
• 10 // 3 ** 2
• 5 / -3
• 5 // -3 * 3 + 5 % -3

Premenné

Pri zložitejších výpočtoch si často chceme uložiť medzivýsledok. Moderné kalkulačky to zvládnu a Python IDLE tiež!

>>> x = 4 + 8
>>> x
12
>>> 2 * x
24

Príkaz x = 4 + 8 znamená priradenie hodnoty na pravej strane (4 + 8) do premennej na ľavej strane (x). Najprv Python vypočíta 4 + 8. Potom si na miesto v pamäti, kde má uložený výsledok, nalepí poznámku "x". Je to názov novej premennej, aby si pamätal kam sa má pozrieť, keď ju uvidí v našich príkazoch nabudúce. Napr. 2 * x -> 2 * 12 -> 24.

Názvy môžu byť aj viacpísmenkové, môžu obsahovať veľké aj malé znaky, tiež cifry (ale cifra nemôže stáť na začiatku mena) a podtržítko ("_").

Čo sa stane ak budeme chcieť ukázať hodnotu premennej, ktorú Python ešte nepozná?

>>> y
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
NameError: name 'y' is not defined

Všimnime si posledný riadok. Hovorí nám, že názov "y" nie je definovaný, inými slovami, nepozná ho, nevie kam sa pozrieť.

Úloha

Čo je výsledkom nasledujúcej postupnosti príkazov?

>>> a = 3
>>> b = 2
>>> a = a + b
>>> b = a - b
>>> a = a - b
>>> a
?
>>> b
?

Aby sme si skratili zápis, namiesto

>>> a = a + b

môžme používať

>>> a += b

Význam je ten istý. Rovnako existuje -=, *=, /=, //=, %=, **=. Vyskúšajte si použiť niektoré z nich.

Tlačiť!

V tejto časti si ukážeme nový príkaz. Volá sa "print". Z angličtiny vieme odhadnúť, na čo bude slúžiť. Vypíše text na obrazovku. Zatiaľ sme pracovali len s číslami, ešte nie z textom. V Pythone sa text píše medzi úvodzovky (").

Pozor!

Ak napíšeme text bez úvodzoviek, interpretuje sa to ako názov, ktorý bude Python hľadať a pravdepodobne dostaneme podobnú sťažnosť ako naposledy (hovorí sa im chybové hlášky).

>>> print( "Ahoj" )
Ahoj
>>> print( Ahoj )
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
NameError: name 'Ahoj' is not defined

Namiesto dvojitých úvodzoviek sa dajú použiť aj jednoduché (').

>>> print( 'Cau' )
Cau

Text síce nie je číslo, ale v Pythone dokážeme text sčítavať a dokonca aj násobiť!

>>> print( 'Ahoj ' + 'Robo' + 'Lab' )
Ahoj RoboLab
>>> print( 'tra' + 'la' * 3 )
tralalala
>>> print( 3 + ' jablka' )
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'int' and 'str'

Sčítať text a číslo sa už nedá. To presne nám povie chybová hláška na poslednom riadku: operátor + nefunguje s číslom (ang. integer) a textom (ang. character string). Ak potrebujeme vypísať v jednom príkaze text a zároveň aj číslo, môžme ich oddeliť čiarkou. Python medzi ne automaticky vloží medzeru.

>>> pocet = 3
>>> print( pocet )
3
>>> print( 'Mam', pocet, 'jablka' )
Mam 3 jablka

Takže print funguje aj s číslami, nielen textom! Pozor, môže sa zdať, že nasledujúce riadky spravia to isté, ale nie je to celkom tak. Za chvíľu si o tom povieme viac.

>>> 3
3
>>> print( 3 )
3

Náš prvý program

Python IDLE obsahuje dve časti. Jednu z nich, príkazový riadok (tiež shell), sme používali doteraz. Slúži na vykonávanie jednotlivých príkazov, ale naše programy v budúcnosti budú omnoho dlhšie, pozostávajúc z niekoľko desiatok, aj stoviek riadkov. Tu nám pomôže druhá časť: editor. Otvoríme ho cez "File" -> "New". Napíšme doň náš prvý program:

print( 'Ahoj', 'RoboLab' )
print( 'RoboLab zdravi' )

Používame to, čo sme sa už naučili, ale tentokrát nepíšeme naše príkazy do príkazového riadku a nevykonajú sa hneď. Keď chceme spustiť program, stlačíme kláves F5. IDLE nás vyzve aby sme si program uložili a potom ho spustí v okne príkazového riadku. Mali by sme zbadať vypísané:

Ahoj RoboLab
RoboLab zdravi

Vráťme sa teraz k problému vypisovania čísel. Keď spustíme jednoduchý program,

print( 3 * 5 )

na výstupe sa nám zobrazí 15. Skúste si to! Správne, Python najprv vypočíta "3 * 5 = 15" a následne výsledok príkazom print vypíše na obrazovku. Skúsme teraz spustiť program bez príkazu print.

3 * 5

Na výstupe sa nám nič nezobrazí! Prečo? Python znovu vyhodnotí "3 * 5 = 15", ale tento výsledok sa stratí, nemá žiadny príkaz, aby ho vypísal. Príkazový riadok nám vždy aj ukáže výsledok toho, čo mu zadáme.

>>> 3 * 5
15

Ale ak chceme niečo vypísať z programu, vždy musíme použiť príkaz print!

Tip

V ukážkach na týchto stránkach odlíšime príkazový riadok jednoducho: začína tromi väčšítkami >>>. Ak tam nie sú, znamená to, že daná ukážka je program, a teda ho treba napísať do editoru.

Prečo si to nezopakovať?

Doteraz bol Python celkom nudný. Keď sme chceli, aby nám niečo napísal, museli sme mu to sami napísať a ešte k tomu naviac dopísať "print". Na čo nám je taký Python? Ukážme si teda, že je silnejší, než sa zdá. Spustite si tento program. Predposledné dva riadky začínajú štyrmi medzerami a namiesto štyroch stlačení medzerníka môžeme použiť kláves Tab.

i = 0
while i < 3:
    print( 'tra' + 'la' * i )
    i += 1
print( 'koniec' )

Zdá sa, že sme použili nový príkaz: while. Aby sme mu porozumeli, musíme si najprv povedať niečo o ne/pravdách v Pythone.

Logické áno a nie

Presuňme sa nachvíľu znovu do príkazového riadku. Pracovali sme už s textovými a číselnými hodnotami, teraz si ukážeme logické hodnoty (ang. boolean podľa matematika Georgea Boolea). Existujú len dve: True (pravda) a False (nepravda). V počítačoch je všetko jasné, buď to je jednoducho pravdivé alebo nie je.

>>> 1 < 2
True
>>> 3 < -5
False
>>> 2 == 2
True
>>> 2 >= 1
True
>>> 2 >= 2
True

Máme celkovo 6 porovnávacích operátorov:

Operátor	Význam
==	rovná sa
!=	nerovná sa
<	menšie než
<=	menšie, nanajvýš rovné
>	väčšie než
>=	väčšie, nanajvýš rovné

Pozor!

Ak chceme porovnávať, používame == (dva znaky "="), ale ak priraďujeme hodnotu do premennej, používame len = (jeden znak "=").

>>> a = 1
>>> a == 1
True

Porovnávať nemusíme len čísla:

>>> 'text' != 'text'
False
>>> 2 == 'text'
False
>>> 2 == '2'
False
>>> 2 < 'text'
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: '<' not supported between instances of 'int' and 'str'
>>> 'text' < 'text'
False
>>> 'a' < 'b'
True
>>> 'a' < 'aa'
True
>>> 'ab' <= 'aa'
False

Textové reťazce sa porovnávajú lexikograficky. To znamená, ak nejaké slovo nájdeme v abecednom zozname skôr než nejaké druhé slovo, tak to prvé bude menšie. Číslo sa nikdy nebude rovnať žiadnemu textu a dokonca na menšie/vačšie sa ani nemôžeme spýtať.

>>> False == False
True
>>> False == 0
True
>>> True == 1
True
>>> False < True
True

Logické hodnoty sa správajú ako čísla, pričom False je nula a True jednotka.

>>> True + True
2
>>> True * False
0

---

V Pythone má každá premenná (a každá hodnota) nejaký typ (dátový typ). Dokážeme ho zistiť pomocou príkazu type:

>>> type( 3 )
<class 'int'>
>>> type( 'text' )
<class 'str'>
>>> type( True )
<class 'bool'>
>>> a = False
>>> type( a )
<class 'bool'>

S presným významom slovíčka class si zatiaľ nebudeme lámať hlavu, stačí si zapamätať, že každá hodnota má nejaký jednoznačný typ.

---

Príkaz while

Teraz už budeme vedieť použiť príkaz while (nazýva sa tiež cyklus):

while "podmienka":
    "príkaz 1"
    "príkaz 2"
    ...
"príkaz 3"
...

"while" znamená po anglicky "pokým". A tak mu Python aj rozumie. Pokým je "podmienka" pravdivá, teda True, tak bude postupne vykonávať "príkaz 1", "príkaz 2", ..., všetko, čo je odsadené o štyri medzery vpravo (týmto príkazom hovoríme telo cyklu). Keď príde na koniec, znovu sa spýta, či je "podmienka" pravdivá, ak áno, vykoná znovu telo cyklu. A tak stále dokola. Keď už "podmienka" pravdivá nebude, Python skočí na "príkaz 3" a pokračuje ďalej.

Vyskúšajme si spraviť nekonečný cyklus. Napíšeme takýto jednoduchý program:

while 1 == 1:
    print( 'ahoj' )

Spustíme, a keďže 1 == 1 sa vždy vyhodnotí na True, tak máme celú obrazovku "ahoj"ov. Program môžme zastaviť klávesovou kombináciou Ctrl+C. Rovnako by sme mohli napísať:

while True:
    print( 'ahoj' )

Úloha

Čo vypíše nasledujúci program?

while False:
    print( 'ahoj' )
print( 'koniec' )

Najprv skúste na to prísť sami, odpoveď si potom overte spustením.

Vieme už dosť na to, aby sme si napísali trochu zaujímavejší program. Budeme "kresliť" trojuholníky z hviezdičiek (*). Od teraz budeme písať zdrojový kód po anglicky. Nebudú sa nám miešať slovenské a anglické slová (napr. print( 'jablko' )), a keď vytvoríme nejaký úžasný program, budeme sa môcť oň podeliť s celým svetom!

Ako chceme aby vyzerali trojuholníky z hviezdičiek? Najmenší trojuholník veľkosti 1 je jednoduchý:

*

Veľkosť dva:

**
*

Veľkosť 4:

****
***
**
*

Už máme predstavu, čo chceme naprogramovať, takže pustime sa do toho. Potrebujeme vedieť, aký veľký trojuholník chceme.

size = 3

Vidíme, že trojuholník je nakreslený na toľko isto riadkov aká je jeho veľkosť.

size = 3

while size > 0:
    # print one row
    size -= 1

Na miesto # print one row napíšeme kód, ktorý to vykoná, zatiaľ sme si to len poznačili. Takáto časť v zdrojovom kóde sa nazýva komentár. Začína sa znakom "#" a pokračuje až do konca riadku. Komentáre Python ignoruje, sú to poznámky nás, programátorov. Ak by sme úvodný "#" nepoužili, Python by sa snažil interpretovať daný riadok ako príkaz a skončil by s chybovou hláškou.

Pozrime sa na to, ako sme použili premennú "size" v podmienke cyklu. Na začiatku programu sa nastaví na hodnotu 3. Podmienka size > 0 sa vyhodnotí na True a telo cyklu sa vykoná. V ňom máme príkaz size -= 1. Takže teraz už platí "size = 2". Znovu príde na podmienku cyklu, "2 > 0", a teda telo cyklu sa vykoná, "size" sa zníži o jedna, na hodnotu 1. Podmienka je znovu vyhodnotená ako True, "size" sa zníži na hodnotu 0. Teraz už podmienka splnená nie je a telo cyklu sa nezopakuje.

Celkovo sa teda cyklus zopakoval 3 krát. Presne to sme chceli! Zostáva nám v každom opakovaní vykresliť jeden riadok. Na prvom riadku chceme mať 3 hviezdičky. Na druhom 2 a na poslednom jednu.

size = 3

while size > 0:
    print( '*' * size )
    size -= 1

Hurá a je to! Teraz stačí zmeniť v prvom riadku "size" na veľkosť akú chceme a Python nám vykreslí žiadaný trojuholník. Vyskúšajte si rôzne veľkosti.

Úloha 1

Napíšte program podobný tomu poslednému, ktorý bude kresliť štvorce.

Úloha 2

Napíšte program kresliaci trojuholníky, ale naopak ako doteraz. Teda, pre veľkosť 4 bude vyzerať:

*
**
***
****

Toto je už trochu ťažšia úloha, vyžaduje použiť až dve premenné. "size" sa tentokrát meniť nebude, ale druhá premenná bude mať postupne hodnoty od 1 až po "size", takže budete vedieť jednoducho vykresliť hviezdičky na každom riadku podľa nej. Premyslite si to dobre.

Úloha 3

Napíšte program, ktorý vykreslí obdĺžnik. Na začiatku budú teda dve premenné: jedna pre veľkosť každej strany.

Úloha 4

Pozor, toto je veľmi tvrdý oriešok! Napíšte program, tentokrát kresliaci pyramídu. Tu sú vzory pre veľkosti 1, 2 a 4:

*

 *
***

   *
  ***
 *****
*******