====== 11. úkol - Homer's Fridge======



Vaší poslední úlohou je vytvoření "komplexního systému" pro podporu zákazníka. Úloha se skládá z implementace šesti samostatných úlolů, které jsou samostatně hodnoceny. Jednotlivé úkoly na sebe mohou navazovat - chyba v implementaci jednoho může způosobit nefunkčnost druhého.

<note warning>U této úlohy je extrémně důležité pečnivě testovat jednotlivé fuknce! Ověřte si jejich fungování na možných i nemožných vstupech, okrajových podmínkách, atp.</note>

===== Zadání =====

Jedna z nejoblíbenějších aktivit Homera Simpsona je prozkoumávání své lednice. Jakožto nadšenec do moderních technologií si svou lednici (proměnná fridge) nově reprezentoval v Pythonu pomocí datového typu list. Jednotlivé položky listu odpovídají pokrmům v lednici. U každého jídla (food) ho zajímají především dvě věci: název jídla (name) a počet dní, než se dané jídlo zkazí (expiration). Předpokládejme, že počet dní do expirace je vždy přirozené číslo větší nebo rovno nule. Mimochodem, jak by Bart poznamenal, tak jeho táta stejně ani netuší, že nějaká jiná čísla než přirozená existují. Jídlo si tedy Homer reprezentoval jako objekt Food se zmíněnými dvěma vlastnostmi (name a expiration).

<code python>
class Food:
    def __init__(self, name, expiration):
        self.name = name
        self.expiration = expiration

fridge = [Food("beer", 4), Food("steak", 1), Food("hamburger", 1), Food("donut", 3)]
</code>

<note tip>Konkrétní instance je v tomto příkladu pouze na ukázku. Pro testování a ověřování funkčnosti si vytvořte další.</note>

Ve výše uvedené lednici má Homer tedy čtyři věci: pivo, steak, hamburger a koblihu. S tím, že pivo se mu zkazí za čtyři dny, steak a hamburger zítra (za jeden den) a kobliha mu tam vydrží ještě tři dny. 

Aby se Homer z konzole dozvěděl, co v lednici má, tak si napsal následující metodu ''openFridge(fridge)'', která mu jeho virtuální lednici „otevře“. Tzn., projde daný list (fridge) a jednotlivé položky (food) vypíše do konzole včetně názvu jídla a expirace.

<code python>
def openFridge(fridge):
    print("Following items are in Homer's fridge:")
    for food in fridge:
        print("{0} (expires in: {1} days)".format(
            str(food.name), str(food.expiration))
        )
</code>

Volání takovéto funkce i s jejím výpisem lze vidět níže (vyzkoušejte si).

<note tip>Tato funkce není pro splnění úlohy zásadní, ale umožní vám snadnější testování a ověřování výsledků.</note>


<code python>
openFridge(fridge)

Following items are in Homer's fridge:
beer (expires in: 4 days)
steak (expires in: 1 days)
hamburger (expires in: 1 days)
donut (expires in: 3 days)

</code>

Vaším úkolem je do šablony {{:courses:b0b36zal:zadani:homer.py|}} implementovat následující funkce.

==== Úkol č.1 ====

Vžijte se do Homera Simpsona a vytvořte si další metodu sami. Bude to metoda s názvem ''maxExpirationDay(fridge)'', která Vám vrátí **nejdelší expirační hodnotu** ze všech jídel v lednici. V případě prázdné lednice bude funkce vracet hodnotu -1.

<code python>
print(maxExpirationDay(fridge))

4

</code>

Pro výše uvedenou lednici metoda vrátí číslo čtyři, jelikož se jedná o maximální expirační hodnotu, kterou má pivo (To, že se jedná o pivo, Homera momentálně nezajímá).
==== Úkol č.2 ====

Dále by Homer chtěl mít přehled o tom, **kolik jídel s danou expirační dobou v lednici má**. Proto chce vytvořit metodu ''histogramOfExpirations(fridge)'', jež mu vrátí pole/list, kde index pole/listu odpovídá době expirace a hodnota na tomto indexu odpovídá počtu jídel s touto expirační dobou. 

<code python>
histogram = histogramOfExpirations(fridge)
print(histogram)

[0, 2, 0, 1, 1]

</code>

Z uvedeného výstupu vidíme, že v lednici není žádné jídlo, které by nevydrželo do zítra (tzn., zkazilo by se dnes), protože v poli na indexu 0 je 0. Ovšem dvě jídla vydrží už jenom jeden den (steak a hamburger), protože na indexu 1 je hodnota 2. Dále pak víme, že nemáme žádné jídlo, které by mělo expirační hodnotu dva dny, jelikož na indexu 2 je hodnota 0. Obdobně jedno jídlo (donut) vydrží tři dny, atd. 

(Nápověda: délka výstupního listu bude rovna ''maxExpirationDay(fridge) + 1'', využijte proto tuto metodu v implementaci).
==== Úkol č.3 ====


Homera napadla neobvykle geniální myšlenka: **seřadit jídlo v lednici vzestupně podle expirační doby** (tzn. od nejnižší po nejvyšší), aby se náhodou nestalo, že na konci lednice zůstane jídlo, na které se včas nedostane a on by o něho tak přisel. Na to ale Bart drze poznamenal, že táta __neumí porovnávat čísla__, takže nemůže implementovat ani triviální Bubble sort. Ještě než stihl Homer Barta chytit pod krkem, tak chytrá Lisa přišla s tím, že porovnávání v tomto případě ani není potřeba, nicméně se musí postupovat přesně podle toho, co nadiktuje. 

Nejprve je třeba vytvořit funkci ''cumulativeSum(histogram)'' **postupně nasčítavající jednotlivé hodnoty histogramu** z předchozího úkolu.


<code python>
print(cumulativeSum(histogram))

[0, 2, 2, 3, 4]

</code>

Výstupní pole je tedy __stejné délky__ jako histogram a první hodnota na indexu 0 je také shodná s první hodnotou v histogramu. Avšak další hodnoty kumulativní sumy jsou už rovny součtu hodnoty v histogramu na dané pozici s předchozí hodnotou v kumulativní sumě. Jelikož Homer nechápal, tak mu Lisa dala pár dalších příkladů volání této funkce:

<code python>
print(cumulativeSum([1, 2, 3, 4]))
[1, 3, 6, 10]

print(cumulativeSum([1, 1, 1, 1]))
[1, 2, 3, 4]

print(cumulativeSum([2, 0, 0, 1]))
[2, 2, 2, 3]

</code>

<note warning>Funkce ''cumulativeSum'' by neměla (= nesmí) modifikovat původní histogram.</note>


==== Úkol č.4 ====

Lisa následně tvrdí, že **výstupní pole kumulativní sumy lze využít k určení indexu, na kterém se bude dané jídlo nacházet v seřazeném poli.** Můžeme tudíž rovnou vytvořit funkci ´´sortFoodInFridge(fridge)´´ vracející seřazené jídlo v lednici podle expirační doby. Postup je následující: 


  - procházíme postupně původní lednici (list fridge)
  - zjistíme si expirační hodnotu aktuálního jídla
  - __v poli kumulativní sumy__ ''pod indexem odpovídající hodnotě z předchozího bodu'' odečteme jedničku, tuto nově aktualizovanou __hodnotu__ nazvěme „posInd“
  - hodnota „posInd“ nyní odpovídá indexu aktuálního jídla (z bodu jedna) v nově seřazeném poli, vložíme ho tedy na toto patřičné místo
  - opakujeme postup pro další položku v lednici, dokud nedojdeme na konec lednice

Homer sice nechápal, co vlastně dělal, ale dopracoval se k tíženému výsledku:

<code python>
openFridge(sortFoodInFridge(fridge))

Following items are in Homer's fridge:
hamburger (expires in: 1 days)
steak (expires in: 1 days)
donut (expires in: 3 days)
beer (expires in: 4 days)

</code>

<note warning>Nemodifikujte původní list fridge!</note>

<note tip>Ve funkci si na začátku inicializujte výstupní pole, dále využijte již implementovanou metodu ''cumulativeSum(histogramOfExpirations(fridge))'' pro získání kumulativní sumy.</note>


==== Úkol č.5 ====

Bart si všiml, že výše uvedené řazení není stabilní a celou Homerovou práci tím chtěl zesměšnit.  Načež Lisa odvětila, že se to dá lehce napravit, když se pořadí prvků (food) vstupního pole (fridge) ve funkci ''sortFoodInFridge(fridge)'' před samotným voláním otočí. Homer se tedy rozhodl, že naimplementuje metodu ''reverseFridge(fridge)'', která **převrátí pořadí jídel v lednici**.

<code python>
openFridge(reverseFridge(fridge))

Following items are in Homer's fridge:
donut (expires in: 3 days)
hamburger (expires in: 1 days)
steak (expires in: 1 days)
beer (expires in: 4 days)

</code>

<note important>Nemodifikujte původní list fridge!</note>
<note warning>Implementujte bez použití knihovních metod reverse/d!</note>

Výsledné řazení pak bude vypadat takto: 

<code python>
openFridge(sortFoodInFridge(reverseFridge(fridge)))

Following items are in Homer's fridge:
steak (expires in: 1 days)
hamburger (expires in: 1 days)
donut (expires in: 3 days)
beer (expires in: 4 days)

</code>

==== Úkol č.6 ====

Poslední funkcionalita, na kterou se Homer nejvíce těší, se jmenuje ''eatFood(name, fridge)''. Jejím účelem je vyndat požadované jídlo (podle názvu v name) z lednice (fridge). V případě duplicity jídla (například v lednici budou dva donuty) funkce **odstraní vždy to jídlo s nejnižší expirační dobou**. Funkce vrací **novou instanci** lednice bez požadovaného jídla, pokud se ho podaří najít. V opačném případě se vrátí pouze __kopie__ původní lednice. Jídlo v lednici nijak nepřerovnávejte.


<code python>
openFridge(
    eatFood("donut",
        [Food("beer", 4), Food("steak", 1), Food("hamburger", 1),
        Food("donut", 3), Food("donut", 1), Food("donut", 6)]
    ))

Following items are in Homer's fridge:
beer (expires in: 4 days)
steak (expires in: 1 days)
hamburger (expires in: 1 days)
donut (expires in: 3 days)
donut (expires in: 6 days)

</code>


<note important>Nemodifikujte původní list fridge!</note>
==== Hodnocení ====

Za úlohu je možno získat 6 bodů.