Den 4

Zpětná vazba

Moc nám pomůže, když vyplníte dotazník, díky předem!

Podle garantů některých oborů je zpětná vazba důležitější, než sex.

Teorie funkce

Funkce (někdy též metoda) je uzavřený, znovupoužitelný blok kódu (příkazů), který umí splnit nějaký jasně definovaný dílčí úkol (například načtení a ošetření vstupu, vykreslení řádky, výpočet obsahu trojuhelníku, atd). Definovanou funkci pak můžeme kdekoliv v našem programu zavolat jedním příkazem, což nám ušetří psaní, usnadní hledání chyb a celkově zpřehlední kód. Definice funkcí se vyplatí zejména v případech, kdy dílčí úkol potřebujeme vykonávat na více různých místech programu.

Definice funkce v Pythonu

Každá funkce má název, kterým funkci budeme později volat. Funkce může, nebo nemusí mít návratovou hodnotu (funkce na výpočet obsahu trojúhelníku ji mít bude, funkce sloužící pro opakovaný tisk textového řetězce ne). Vstupní argumenty (též proměnné, či parametry) jsou taková data (proměnné), se kterými funkce pracuje. Vstupních argumentů může mít funkce libovolné množství a mohou být libovolných datových typů.

Zajímavost: Python umožňuje, aby funkce vracela více hodnot najednou v podobě n-tice (tuple).

Funkci v Pythonu definujeme pomocí klíčovího slova def, jménem funkce, kulatými závorkami obsahujícími argumenty a znakem :, například def jmeno_funkce():. Následují příkazy v těle funkce, které je v Pythonu podobně jako v případě cyklů nebo podmínek odsadit tabulátorem. Má-li funkce návratovou hodnotu, je funkce zakončena klíčovým slovem return následované výrazem nebo proměnnou, kterou má funkce vracet, například return 5. Níže si ukážeme příkady některých funkcí.

Příklad funkce bez vstupních argumentů:

def pozdrav():
    print("Hello Bootcamp!")

Příklad funkce bez vstupních argumentů, ale s návratovou hodnotou:

import math
def pi():
    return math.pi

Příklad funkce se vstupními parametry a návratovou hodnotou:

def pythagoras(a, b):
    c = math.sqrt(a*a + b*b)
    return c

Je možné vracet návratovou hodnotu na vícero místech:

def soucet_listu(l):
    if len(l) == 0:
        return 0
    else:
        soucet = 0
        for i in range(len(l)):
            soucet += l[i]
        return soucet

Je důležité, aby funkce byly nejprve definovány a teprve pak volány, jak si ukážeme níže na ucelenějším ukázkovém kódu.

Příklady definic a volání funkcí

Následující kód:

import math
 
def say_hello():    
    print("Dobry den, vitejte u vykladu funkci.")
 
pythagoras() # skonci chybou
 
def pythagoras(a, b):
    c = math.sqrt(a*a + b*b)
    return c
 
say_hello()
 
strana_a = 3
strana_b = 4
strana_c = pythagoras(strana_a, strana_b)
 
print("Odvesna trojuhelniku se stranami " + str(strana_a) + " a " + str(strana_b) + " je " + str(strana_c))

vypíše:

Dobry den, vitejte u vykladu funkci.
Odvesna trojuhelniku se stranami 3 a 4 je 5

Dekompozice

How do you eat an elephant? – One bite at a time.
uknown author

Dekompozice nebo-li rozložení problému na podproblémy je základní princip, jak přistupovat ke složitějším úlohám v programování a dovednost, která usnadňuje řešení náročných úloh. Existují dva základní přístupy: od problému k jednotliým pod problémům (někdy označovaný jako shora-dolů) a od dílčích kroků k obecnému cíli (někdy označovaný jako zdola-nahoru). Oba přístupy se odlišují jak svou náročností, tak typem zadání, ke kterému jsou vhodné, proto si ukážeme, jak pomocí prvního analytického přístupu rozdělit úlohu na následující úlohu domečku na jednotlivé podproblémy.

Uvažujme následující zadání.

Úkol X. Načtěte na vstupu liché číslo N větší nebo rovno 5 a vypište na konzole domeček o odpovídající velikosti. Pokud číslo není liché nebo je menší než 5, vypište vhodnou chybovou hlášku. Vzorový výstup pro N=5:

  X  
 X X
XXXXX
X   X
X   X
x   X
XXXXX

Zamyslíme-li se nad samotným tvarem, vidíme na první pohled, že domeček se skládá ze zdí a ze střechy, na druhý, že zdi mají tvar čtverce. Pokud se podíváme na zadání, vidíme, že musíme načítat od uživatele nějaký vstup, kontrolovat, jestli je vstup platný a pak vykreslovat domeček. Spojením těchto dvou kategorií, dostáváme první nástřel dekompozice:

# 1. nacist vstup
# 2. zkontrolovat vstup
#    '-> je-li chybne, vypsat hlasku
#    '-> je-li validni, pokracovat 
# 3. vykreslit domecek
#    3.1 vykreslit strechu
#    3.2 vykreslit steny

Nyní můžeme použít tyto kroky a rozhodnout, jaké kroky je vhodné zabalit do funkcí. Podobně jako v případě identifikace jednotlivých podúkolů, i zde může být více podobně vhodných způsobů, my ale zvolíme funkci pro každý číslovaný bod, čímž dostatneme následující funkce:

# nacte input od uzivatele a vrati ho
def load_input():
    pass
 
# zkontroluje velikost (argument 'size'),
# '-> je-li v poradku vrati True
# '-> je-li špatně, informuje o tom uživatele vypisem a vrati False
def check_size(size):
    pass
 
# vykresli steny domecku o velikosti 'size'
def print_walls(size):
    pass
 
# vykresli strechu domecku o velikosti "size"
def print_roof(size):
    pass
 
# vykresli cely domecek
def print_house(size):
    print_roof(size)
    print_walls(size)

Klíčové slovo pass v Pythonu mimojiné značí prázdné tělo funkce.

Hlavní část programu volající funkce pak bude vypadat takto:

# 1. nacist vstup
size = load_input()
# 2. zkontrolovat vstup
#    '-> je-li chybne, vypsat hlasku
#    '-> je-li validni, pokracovat 
is_size_valid = check_size(size)
# 3. vykreslit domecek
if is_size_valid:
    print_house(size)

Zaměřme se nyní na funkce tisknoucí domeček (print_roof(size) a print_walls(size)), ktereré mají pro vstup size=5 vytisknout:

  X  
 X X

a

XXXXX
X   X
X   X
x   X
XXXXX

Budeme-li domeček rovnou tisknout, pak musíme tisknout jeden znak za druhý, řádek po řádku. Zaměříme-li se na jednotlivé řádky, uvidíme, že se skládají z opakujících se znaků (velmi dobře viditelné v případě stěn) a že by se nám mohla hodit funkce, která vytiskne znak c několikrát za sebe, přidáme ji tedy do funkcí k implementaci:

def repeat_char_n_times(c, n):
    pass

S těmito funkcemi máme jasně dané konkrétní kroky, které musíme učinit, abychom byli schopni vykreslit domeček; každý krok je jasně vymezený a reltivně přímočarý, takže teď je na vás takto předkrájeného slona sníst a dokončit jednotlivé funkce.

Table of Contents

Den 4

Zpětná vazba

Teorie funkce

Definice funkce v Pythonu

Příklady definic a volání funkcí

Dekompozice

Úkoly na funkce

Úkol 1

Úkol 2

Úkol 3

Úkol 4

Rozsáhlejší úlohy

Úkol 1

Návrh na rozšíření 1.1

Úkol 2

Návrh na rozšíření 2.1

Úkol 3

Návrh na rozšíření 3.1

Návrh na rozšíření 3.2

Návrh na rozšíření 3.3

Návrh na rozšíření 3.4

Úkol 4

Úkol 5

Návrh na rozšíření 5.1

Teorie rekurze

Úkoly na rekurzi

Úkol 1

Úkol 2

Úkol 3

Úkol 4

Úkol 5 (Náročnější!)

Úkol 6 (oddechový)