====== Cvičení 1: Úvod do cvičení ======

  * instalace Python
  * náplň cvičení
  * individuální řešení,  [[help:common:plagiaty_opisovani|plagiáty]]
  * odevzdávací systém

==== Odevzdávací systém ====

  * Všechny domácí práce se odevzdávají přes [[ http://cw.felk.cvut.cz/upload/ | odevzdávací systém]]. 
  * Pro přihlášení do odevzdávacího systému musíte znát vaše hlavní přístupové heslo.
  * Domácí úlohy jsou dvojího typu lehká/těžká, typ úlohy určuje jméno souboru, který odevzdáváte. Sledujte pokyny u zadání každé domácí úlohy

==== Dotazník ====
* Prosím věnujte pár minut vyplnění [[ https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSfpCFuW_5H1fMX__bgWperiOBELN2EtOg9JpTuhwl9F6_UbkA/viewform?usp=sf_link | dotazníku ]]

==== Organizace cvičení ====
   * Ti, kteří již programují a znají algoritmy, si je procvičí
   * Ti, kteří zatím jen programovali, se naučí nejdříve analyzovat problém a vybrat vhodný algoritmus.
   * Ti, kteří zatím neprogramovali, se naučí základy jazyka Python a algoritmickému přístupu k programování

==== Zápočet ====
   * Zápočet získáte, pokud ze cvičení získáte minimálně 12 bodů.
   * Ve cvičení bude 9 úloh (jedna náročnější na pondělní prázdniny 28.10. s dvojnásobným bodovým ohodnocením). Můžete si vybrat buď lehčí úlohu za 1 bod, nebo těžší úlohu za 2 body. Lehké úlohy nepředpokládají žádné znalosti mimo přednášky a cvičení. Těžší úlohy se hodí pro ty z vás, kteří již programovat umí a jsou i náročnější a rozsáhlejší.
   * Poslední úloha ve cvičeních bude větší semestrální práce za 5 bodů.
   * Každou úlohu je nutné odevzdat nejpozději do 3 týdnů od zadání (cvičící může udělit výjimku - na základě lékařského potvrzení atp.)
   * Z každé úlohy (i ze semestrální práce) musí student získat nenulový počet bodů, hodnocení úlohy provádí odevzdávací systém a je možné získat i desetinné hodnocení za částečně fungující úlohu.
   * <fc #ff0000>POZOR:</fc> Odevzdávací systém má někdy omezený počet testovacích případů. Nikdy neodevzdávejte program typu: když vstup=1, výstup je 5, když vstup=2, výstup je 10, když ... . Může se stát, že Vám odevzdávací systém za takový program přidělí nějaké body, ale když to dodatečně zjistí cvičící, tak Vám tyto body odebere a budete muset vyřešit zadanou úlohu znovu obecně. Nikdy to nedělejte u zkoušky, protože to může být důvod k vyloučení od zkoušky.

   * Každý může řešit libovolné úlohy - teoreticky můžete získat až 25 bodů z cvičení.
   * Pokud začnete řešit těžkou úlohu a její řešení se Vám nepodaří, lze i později odevzdat úlohu lehčí.
   * Všechny úlohy se odevzdávají přes [[http://cw.felk.cvut.cz/upload/|Odevzdávací systém]]
   * **Zápočet je nutné získat před zkouškou**
==== Počítačová laboratoř ====
      * [[https://cyber.felk.cvut.cz/cs/study/computer-labs/|Vybavení laboratoře]].
      * <fc #ff0000>Linuxové počítače se nesmí vypínat a je také zakázáno z nich odpojovat jakékoliv kabely, a to včetně síťového (ethernet) kabelu!</fc>
      * Pro připojení vlastního počítače využijte buď WiFi připojení nebo připravené kabely vyvedené na stoly v laboratoři.
      * Připojení na počítač:
          * Heslo pro přihlášení v učebnách si nastavíte na adrese: https://cw.felk.cvut.cz/password.
          * Pro nastavení hesla v učebnách je možné se přihlásit pomocí username: **problem** s heslem: **login**. 
          * Pro odhlášení je třeba stisknout CTRL+Q.
          * Pro práci na počítači si spusťte terminál (Applications $\rightarrow$ Terminal)
          * Změna hesla se provede příkazem ''passwd'' spuštěným z terminálu . Změna se projeví okamžitě na všech stanicích.
==== Úkol 1 Spuštění Pythonu ====
  * Na počítačích v laboratoři je již instalován Python3.
  * Pro instalaci na Vašich osobních počítačích si stáhněte z adresy https://www.python.org/downloads/ balíček Python 3.X.Y
  * Spuštění Python z terminálu, napište příkaz: python3
     
  * Objeví se popis spuštěné verze a znaky ''%%>>>%%''
  * Nyní můžete zadávat příkazy jazyka Python např:

<code lang=python>   
    2 + 3
    10 / 3
    a = 10
    a
</code>    
   * Program Python ukončíte zadáním funkce quit(), nebo stiskem Ctrl+D - konec vstupu.

==== Výrazy ====
* Operace:
   * ''+,-''    sčítání, odčítání - nejmenší priorita
   * ''%%*,/, //%%, %''   násobení, dělení, dělení se zaokrouhlením dolů - celočíselné dělení, zbytek po dělení - vyšší priorita než sčítání
   *  ''+,-''    unární operace, neboli ''+,-'' před číslem - vyšší priorita než předchozí řádek
   * ''%%**%%''  mocnění - nejvyšší priorita 
* Operace se vyhodnocují v pořadí jejich priorit. V případě shodných priorit zleva doprava. Tedy:
        * ''2 + 3 * 4 - 1 = 2 + (3 * 4) - 1''
        * ''2 - 3 + 1 = (2 - 3) + 1''
        * ''3. / 2. * 10. = (3. / 2.) * 10.''
        * ''%%3. * 2. ** 5 + 1 = (3. * (2. ** 5)) + 1%%''
        * <fc #ff0000>POZOR vyjímka</fc> ''%%2 ** 2 ** 3 = 2 ** (2 ** 3)%%''

==== Úkol 2 - Python jako kalkulačka ====
  * Python rozlišuje celá čísla a reálná čísla. Pokud je jeden operand ve výrazu reálné číslo, je celý výraz reálné číslo. Pokud je ve výrazu $/$, pak je výsledek vždy reálné číslo. Reálná čísla lze převést na celá zahozením desetinného rozvoje příkazem ''int(reálné číslo)''. Opačně celé číslo na reálné převedete příkazem ''float(celé číslo)''.
  * Zjistěte kolik je:
     * ''14 % 6''
     * ''14 % -6''
     * ''14 % 2.5''
     * ''%%14 // 6%%''
     * ''14 / 6''
     * ''int(14 / 6)''
     * ''%%14.0 // 6.0%%''
     * ''%%14 // -6%%''
     * ''int(14 / -6)''
     * ''%%float(14 // -6)%%''
     * ''%%2 ** 2 ** 2 ** 2%%''
  * Přidejte závorky, aby platilo (řešení ověřte v Pythonu):
     * ''10 - 3 + 7'' je 0
     * ''12 + 3 * 2'' je 30
     * ''%%10 - 3 % 3 ** 10%%'' je 1
     * ''%%2 ** 2 ** 2 ** 2%%'' je 256 - najděte alespoň dvě řešení


==== Proměnné ====

  *  Proměnná slouží k uchování hodnoty výrazu
  * Název proměnné musí:
     * začínat písmenem, nebo znakem _
     * obsahuje pouze písmena, číslice, a znak _
     * nesmí být shodný s klíčovým slovem jazyka Python3 - ''False, None, True, and, as, assert, break, class, continue, def, del, elif, else, except, finally, for, from, global, if, import, in, is, lambda, nonlocal, not, or, pass, raise, return, try, while, with, yield''
     * Možné názvy proměnných ''a, a2016, a_ted_to_sem_ulozim, rozdil_dvou_cisel, as5''
  * Špatné názvy proměnných ''1a, as, 1_a, is''  
  * U proměnných závisí na velikosti písmen (python je //case-sensitive//). Proměnná ''cislo'' je tedy jiná než proměnná ''Cislo''.
  * Přiřazení hodnoty proměnné se děje operátorem '='.


==== Výstup ====

   * Pokud Váš program něco spočítá, je důležité tuto hodnotu nějak zobrazit.
   * Standardní výstup programu je na obrazovku pomocí funkce ''print'':
<code python>
print(1, 2, 3)
print("1 + 2 je", 1 + 2)
print("Hodnota promenne a je", a)
</code>

   * Funkce ''print'' má mnoho variant, pro začátek nám bude stačit tato základní funkčnost.

==== Program v jazyce Python ==== 
  * Program v Pythonu je zapsaný v textovém souboru.
  * Interpret Pythonu (např. program ''python3'') vykonává zadané příkazy postupně tak jsou uvedeny v souboru.
  * Program lze vytvořit v libovolném textovém editoru, který vytváří **prostý text**. Pozor: nelze použít např. textové editory typu Word, protože ukládají formátovaný dokument, který interpret Pythonu neumí zpracovat.
  * Pro jednodušší tvorbu programů slouží integrovaná prostředí:
   * [[https://docs.python.org/2/library/idle.html|IDLE]] - velmi jednoduché na ovládání, automatické doplňování textu, nápověda, ladění, součást prostředí Python. Spouští se příkazem ''idle3'' nebo ̈́''idle'' (záleží na distribuci pythonu).
   * [[http://www.pyzo.org/|Pyzo]] - velmi jednoduché a příjemné ovládání  
   * [[https://www.jetbrains.com/pycharm/|PyCharm]] - uživatelsky příjemnější, složitější na učení
   * [[http://www.pydev.org/|Eclipse - PyDev]], komplexní prostředí pro vývoj programů v jazycích Java, %%C/C++%% i Python, složitější pro začátečníky.

==== Vstup ====
  * Váš program často potřebuje zadat nějakou vstupní hodnotu.
  * Standardní vstup programu je z terminálu funkce ''input'':
   * ''a = int(input())''
   * ''b = float(input("Zadejte realne cislo:"))''
   * ''c = input("Zadej cokoliv")''
  * První dva příklady přetypují zadaný vstup na číslo celé, nebo reálné. To není vždy možné, třeba pokud zadáte chybně číslo ''1a2''. Jak tuto situaci ošetřit se dozvíte později.
  * Zatím předpokládejte korektně zadané vstupy.
  * Další možností je předat data jako argumenty příkazové řádky:

<code python>
import sys         # načtení modulu pro použití funkcí a proměnných modulu sys
a = int(sys.argv[1])
print("Zadana hodnota:")
print(a)
</code>


  * Příklad použití: ''python3 jmenoPythonProgramu.py 45''
  * Program vypíše argument: 45



==== Úkol 3 - První program v Pythonu ====
  * Spusťte prostředí IDLE, nebo PyCharm napsáním příkazu ''idle3'' v terminálu, nebo výběrem programu PyCharm v menu na obrazovce
    * V menu File $\rightarrow$ New window vytvořte Váš první soubor
    * Napište program, který do proměnné **a** uloží hodnotu **10**, do proměnné **b** hodnotu **5** a do proměnné **c** hodnotu proměnné **a** zmenšenou o hodnotu proměnné **b+1**.
    * Vytiskněte hodnotu proměnných **a**, **b** a **c** na obrazovku.
    * Uložte program do souboru příkazem File $\rightarrow$ Save
    * Spusťte program příkazem Run $\rightarrow$ Run Module, nebo klávesou F5

==== Úkol 4 - Výpočty v Pythonu ====
  * Vytvořte program pocitani.py, který načte dvě čísla z příkazové řádky a vytiskne jejich součet, rozdíl, součin, podíl
  * Pro načtení čísel použijte konstrukci
<code python>
import sys
a = float(sys.argv[1])
b = float(sys.argv[2])
print(a+b)
print(a-b)
print(a*b)
print(a/b)
</code>
  * Zadejte vstupy (10, 20), (100.0, 120.0) a (55.5, 0). Jaké jsou výstupy?

==== Cykly ====
  
Základní druhy cyklů
  * for cyklus - procházení seznamu hodnot
  * while cyklus - opakuj cyklus dokud platí podmínka - příští týden

For cyklus
  * for cyklus standardně prochází zadaný seznam hodnot
  * for cyklus je založen na proměnné, která prochází seznam hodnot a pro každou hodnotu ze seznamu provede blok instrukcí
  
<code python>
for proměnná in seznam:
  blok instrukcí
</code>

<code python>
for k in range(1, 20, 1):
    print(k)
</code>

<code python>
for i in "abcd":
  print(i)
</code>

<code python>
for i in (1, 10, 2, 8):
  print(i)
</code>

  * Pro standardní procházení nějakého rozmezí je kontrukce range(start, cíl, krok), případně jednodušší verze range(cíl), kdy start je automaticky 0 a krok je nastaven na 1, nebo range(start, cíl), kdy krok je roven 1.
  * Lze vytvořit i for cyklus, který má dynamicky měnící se seznam hodnot, případně vrací nekonečně krát stejné/rozdílné hodnoty. V tomto případě se pak jedná spíše o while cyklus a vám doporučujeme vzhledem k přehlednosti implementovat takový program jako while cyklus.
==== Úkol 5 - Součet třetích mocnin, test odevzdávacího systému ====
  * Stáhněte si k sobě program {{:courses:b3b33alp:cviceni:soucet.py|soucet.py}}
  * Přejmenujte program na **cubic_sum.py** a upravte jej tak, aby počítal součet třetích mocnin $$\sum^{n}_{k=0}k^3$$
  * Dále upravte program tak, aby zkontroloval, zda se součet třetích mocnin rovná $$\sum^{n}_{k=0}k^3 = \left(\frac{n(n+1)}{2}\right)^2$$
  * Program vytiskne na jednu řádku součet třetích mocnin, na další řádku vytiskne výsledek podle vzorečku
  * Vytištěné výsledky musí být **celá** čísla.

  * **Program odevzdejte [[ http://cw.felk.cvut.cz/upload/ | odevzdávacím systémem ]] (úloha HW00).**

  * **Příklady**<code>Vstup:
4
Výstup:
100
100</code><code>Vstup:
12
Výstup:
6084
6084</code><code>Vstup:
5
Výstup:
225
225</code>

    
==== Větvení programu ====

Pokud potřebujeme vykonat část programu jen při splnění určitých podmínek, použijeme příkaz **if**. 
Jeho nejdednodušší tvar je:

<code python>
if podmínka:
   kód
</code>

V tomto případě se nejdříve vyhodnotí podmínka a je-li splněna, je vykonán příslušný kód. Pokud podmínka splněna není, kód se nevykoná. 

Příklad: vytiskni "sudé číslo" pokud proměnná $a$ obsahuje sudé číslo.

<code python>
if (a % 2) == 0:
   print("sude cislo")
</code>

Obecnější tvar větvení je

<code python>
if podmínka1:
   kód1
elif podmínka2:
   kód1
else:
   kód2   
</code>

V tomto případě lze použít vícero bloků //elif//.

Příklad: pokud je v proměnné $a$ záporné číslo, vytiskni "zaporne", jinak vypis jestli je číslo v proměnné $a$ liché nebo sudé.

<code python>
a = 4
if a < 0:
    print("zaporne")
elif (a % 2) == 0:
    print("sude")
else:
    print("liche")

</code>

==== Úloha 6 ====
  * Upravte program z úlohy 5 tak, aby:
    * načetl vstupní číslo z příkazové řádky 
    * program vytiskne ANO pokud je hodnota vzorce stejná jako vypočtený součet, nebo vytiskne NE pokud je hodnota rozdílná

===== Domácí práce =====

  * Nainstalujte si [[ https://www.python.org/downloads/ | Python ]] a vyzkoušejte vývojové prostředí ( [[ https://www.jetbrains.com/pycharm/|Pycharm]], [[ https://eclipse.org/ | Eclipse ]] + [[ http://www.pydev.org/ | PyDev ]], ...).
  * Projděte si úvod do jazyka Python buď v českém jazyce [[ http://howto.py.cz/index.htm | Učíme se programovat v jazyce Python 3 ]], [[ http://diveintopython3.py.cz/index.html| Ponořme se do Pythonu ]] , nebo v anglickém jazyce [[http://openbookproject.net/thinkcs/python/english3e/way_of_the_program.html|kapitolu 1]] a [[http://openbookproject.net/thinkcs/python/english3e/variables_expressions_statements.html|kapitolu 2]] knihy {[a4b99rph:Wentworth2012]}, nebo [[https://docs.python.org/3/tutorial/index.html|The Python Tutorial]].
  * Projděte si odkazy v sekci [[courses:b3b33alp:literatura]].
  * Kdo se ještě v učebně nepřihlásil, zjistěte si své heslo do KOSu a [[ https://cw.felk.cvut.cz/password/ | zařiďte si heslo do sítě FELK]].
===== Domácí úkol =====

Projděte si podrobně [[courses:b3b33alp:cviceni:odevzdavaci_instrukce|odevzdávací instrukce]], vyberte si lehčí nebo těžší úlohu a odevzdejte ji do [[ http://cw.felk.cvut.cz/brute/  | odevzdávacího systému ]] jako HW01
==== Lehká varianta ====
  * Napište program **int_sum.py**, který počítá součet mocnin posloupnosti čísel
    * **Vstup:** dvě řádky ze standardního vstupu, které postupně obsahují celá čísla $a$, $k$
    * **Výstup:** celé číslo, které je součtem výrazů $i^k$ pro všechna celá čísla $i$
      * pokud je $a>0$ od $0$ do $a$ (včetně)
      * pokud je $a \le 0$ od $a$ do $0$ (včetně)

  * Můžete vycházet z programu {{:courses:b3b33alp:cviceni:soucet.py|soucet.py}}.
  * Předpokládejte, že všechny vstupy jsou zadány korektně a vstup obsahuje tři řádky, každá řádka obsahuje pouze jedno celé číslo.
  * Výsledek musí být **celé** číslo.
  * **Příklady**<code>Vstup:
5
2
Výstup:
55
</code>tj. $0^2+1^2+2^2+3^2 + 4^2 + 5^2 = 55$ <code>
Vstup:
-3
3
Výstup:
-36
</code> $ (-3)^3 + (-2)^3 + (-1)^3 + 0^3 = -36$ <code>Vstup:
9
4
Výstup:
15333
</code>$ 0^4 + 1^4 + 2^4 + 3^4 + 4^4 + 5^4 + 6^4 + 7^4+ 8^4 + 9^4= 15333$

==== Těžká varianta ====
  * Napište program **seq_sum.py**, který počítá součet nejdelší posloupnosti čísel podle zadaných pravidel
  * **Vstup:**
      * jedna řádka ze standarního vstupu
      * řádka obsahuje posloupnost celých čísel $x_1, ... ,x_n$ oddělených mezerou
      * pro načtení a převedení vstupu na pole celých čísel můžete použít příkaz<code python>
   nums = list(map(int, input().split()))
</code>
   * Program najde nejdelší **neklesající** posloupnost $x_i \leq x_{i+1} \leq ... \leq x_{i+j}$, která se skládá pouze z **lichých kladných** čísel. 
   * **Výstup:** dvě řádky na standardní výstup  
    * 1. řádek: délka této posloupnosti 
    * 2. řádek: součet této posloupnosti

  * Pokud je v posloupnosti více neklesajících posloupností s maximální délkou, pak program hledá tu s největším součtem.
  * Pokud taková posloupnost neexistuje, pak je výstupem 0 a na dalším řádku také 0.

  * **Příklady**
    * Hledá se nejdelší **nepřerušená** posloupnost. V následující ukázce je nejdelší taková ''3 3 15 17'' se součtem 38.<code>Vstup: 
3 -2 -1 3 3 15 17 4 1 13 15
Výstup:
4
38
</code>
    * U dvou a více stejně dlouhých sekvencí rozhoduje jejich součet<code>Vstup: 
1 3 5 4 -3 1 5 7
Výstup:
3
13
</code>
    * Žádná sekvence<code>
Vstup: 
2 6 -5 -4 0 -3
Výstup:
0
0
</code>