1. Úvod a základy jazyka Python

Python je interpretovaný, dynamicky typovaný jazyk využívající garbage-collector, podporující několik programovacích paradigmat.

Proč se učit Python?

  1. Python je navržen jako výborně čitelný jazyk.
  2. Python je navržen s ohledem na produktivitu vývojáře.
  3. Python je multiplatformní.
  4. Python nabízí obrovské množství knihoven a umí “řešit skoro vše”.
  5. Python je navržen tak, aby byl jednoduše rozšiřitelný ostatními jazyky.
  6. Python je radost používat.

Python can do just about anything, just not very well -Michael Reeves

První program v jazyce Python

Náš první program (spíše skript) pojmenovaný hello_world.py obsahuje následující řádek:

1

print("🦄 ahoj světe 🦄")

Spuštění zdrojového kódu

Spustit jej můžeme jednoduše příkazem:

1
2

% > python3 hello_world.py
🦄 ahoj světe 🦄

Během provádění námi vytvořeného skriptu proběhly kroky, které byly na první pohled zatajeny.

Překlad do byte code

Prvním krokem je kompilace zdrojového kódu do formátu takzvaného byte kódu. Byte kód je uložen v souborech s příponou .pyc (compiled .py - .py je běžná přípona zdrojového kódu jazyka Python). Tyto soubory jsou od verze 3.2 uloženy ve složce __pycache__ (pouze pokud je skript importován, tento fakt však zatím ignorujme).

Pokud bude stejný program (jeho obsah nebyl změněn) spuštěn znovu, překlad do byte kódu bude přeskočen.

Python Virtual Machine (PVM)

Přeložený program ve formě byte kódu je dále předán k vykonání Python Virtual Machine (PVM). Jedná se o program který umí přeložený byte kód vykonat.

Ostatní implementace jazyka Python

Proces který jsme popsali je standardní postup při spuštění zdrojového kódu jazyka Python, existují však další varianty a modifikace.

CPython

Standardní implementace, tuto verzi budeme používat. Vytvořen v ANSI C jazyku.

PyPy (pypy.org)

Alternativní implementace nahrazující CPython. Hlavní důraz je kladen na rychlost. V průměru se jedná o 4.2x rychlejší implementaci.

Jython (jython.org)

Java implementace jazyka Python. Cíleno na kombinaci jazyka Python a Java.

IronPython (ironpython.net)

.NET implementace jazyka Python a podpora jeho integrace do .NET ekosystému.

Optimalizační nástroje a rozšíření jazyka Python

Implementace jazyka Python zmíněné výše pracují stejným způsobem: přeloží zdrojový kód do byte kódu a ten spustí pomoci virtuálního stroje. Existují však hybridní implementace, jako je například Cython, které se snaží optimalizovat tento základní model vyhodnocování.

Cython

Hybridní jazyk který kombinuje Python s C funkcemi. Cython může být přeložen na zdrojový kód jazyka C který využívá Python/C API. Ten pak může být zkompilován jako celek. Hlavním cílem je zvýšení rychlosti.

Interaktivní práce s jazykem Python

Již jsme si ukázali jak spustit soubor obsahující zdrojový kód v jazyce Python. Pro účely experimentování je vhodné znát a používat příkazovou řádku jazyka Python. Tu lze jednoduše spustit pomoci příkazu python3.

1
2
3
4
5

% > python3
Python 3.9.4 (default, Apr  5 2021, 01:50:46)
[Clang 12.0.0 (clang-1200.0.32.29)] on darwin
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>>

Vylepšená verze ipython je dostupná zde.

1
2
3
4
5
6

% > ipython
Python 3.9.4 (default, Apr  5 2021, 01:50:46)
Type 'copyright', 'credits' or 'license' for more information
IPython 7.25.0 -- An enhanced Interactive Python. Type '?' for help.

In [1]:

Do interaktivního interpretu můžeme psát zdrojový kód, ten se vždy vyhodnotí a vrátí výsledek.

1
2
3

>>> print("🦄 ahoj světe 🦄")
🦄 ahoj světe 🦄
>>>

Základní datové typy

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17

42
3.14
complex(-1, 0)

"ahoj svete"
'ahoj svete'
'ahoj "svete"'
"🦄 ahoj světe 🦄"

"""Ahoj svete,
toto je delsi text,
ma nekolik radku.
"""

True
False
None

1
2
3

# PEP8 - je možné používat jak uvozovky tak apostrofy, konzistence je však klíčová
"ahoj svete"
'ahoj svete'

Číselné operátory

Více informací zde.

1
2
3
4
5
6
7
8

7 + 4
-7 + 4
-(7 + 4)
7 / 4
7 // 4
7 % 4
2 ** 3
abs(-42)

1
2
3
4
5

# PEP8 - mezery okolo operátorů
# správně
7 + 4
# špatně
7+4

1
2
3
4
5

# PEP8 - mezery okolo závorek
# správěn
(7 + 4)
# špatně
( 7 + 4 )

Pravdivostní operátory

Více informací zde.

1
2
3
4

True and False
True or False
not True and False
not (True and False)

Porovnání

Více informací zde.

1
2
3
4
5
6

5 == 5
5 < 2
5 <= 5
5 >= 5
5 > 3
5 != 2

Operace se sekvencemi (řetězci)

Více informací zde.

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18

# získání prvního prvku (znaku)
"ahoj svete"[0]
# ověření zda sekvence obsahuje prvek
"a" in "ahoj svete"
"ahoj" in "ahoj svete"
"x" not in "ahoj svete"

# spojování sekvencí
"ahoj" + " " + "svete"
"🦄 " * 5

# délka sekvence
len("ahoj svete")

# slicing
"ahoj svete"[1:3]
"ahoj svete"[0:2]
"ahoj svete"[:2]

1
2
3
4
5

# PEP8 - mezery a slicing
# správně
"ahoj svete"[0:2]
# špatně
"ahoj svete"[0 : 2]

Užitečné metody pro práci s řetězci

Více informací zde.

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45

# zjištění indexu prvku v řetězci
"ahoj svete".index("e")

# počet výskytů prvku v řetězci
"ahoj svete".count("ahoj")

# nový řetězec psaný malými písmeny
"Ahoj Svete".lower()

# nový řetězec psaný velkými písmeny
"Ahoj Svete".upper()

# nový řetězec psaný jako titulek
"ahoj svete jak se mas?".title()

# nový řetězec s prohozenou velikostí písmen
"Ahoj Svete".swapcase()

# nový řetězec s velkým prvním písmenem
"každá věta začíná velkým písmenem!".capitalize()

# nový řetězec s odstranením mezer na začátku a konci
"     ahoj svete    ".strip()

# nový řetězec s odstranením vykčníků na začátku a konci
"!!!!!!!!ahoj svete!!!!!!!".strip("!")

# nový řetězec s odstranením vykčníků na začátku
"!!!!!!!!ahoj svete!!!!!!!".lstrip("!")

# nový řetězec s odstranením vykčníků na konci
"!!!!!!!!ahoj svete!!!!!!!".rstrip("!")

# nový řetězec s odstranením jednoho vykčníku na začátku
"!!!!!!!!ahoj svete!!!!!!!".removeprefix("!")

# nový řetězec s odstranením jednoho vykčníků na konci
"!!!!!!!!ahoj svete!!!!!!!".removesuffix("!")

# pozor na toto neočekávané chování
"ajohsvete".lstrip("ahoj") # "svete"
"ajohsvete".removeprefix("ahoj") # "ajohsvete"

# nový řetězec ve kterém byl nahrazen podřetězec
"ahoj svete".replace("ahoj", "cau")

Formátování řetězců

Více informací zde. Případně dobrý článek na RealPython

.format()

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

surname = "Novák"
"Lukáš {}".format(surname)
"{firstname} {surname}".format(firstname="Lukáš", surname="Novák")

# hexa
"{:x}".format(10)
"{:e}".format(10000000)

# thousands separator
"{:,}".format(1000000)
"{:.2}".format(1.2312414)

f string (Python 3.6+)

Více informací zde.

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

surname = "Novák"
f"Lukáš {surname}"

f"calculation: {10 + 2 * 20}"

# hexa
f"{10:x}"
f"{10000000:e}"

# thousands separator
f"{1000000:,}"
f"{1.2312414:.2}"

debug string (Python 3.8+)

1
2

surname = "Novák"
f"{surname =}"

Transformace datových typů

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

bool(10)
bool(None)
str(10)
str(None)
int(7 / 4)
float(10)
int("123")
float("1.24")
int(float(1))

# nelze
int("ahoj svete")

1
2
3
4
5

# PEP8 - mezery
# správně
bool(10)
# špatně
bool (10)

Přířazení

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21

x = 10
y = 20

x, y = 10, 20

# prohození bez tmp
x, y = y, x

x += 200
x -= 10
x /= 2
x //= 2

# není reprezentováno jako zlomek, nutné použít fraction
x /= 3

# mutovatelnost řetězců
label = "Point 1"

# nelze
label[-1] = "2"

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24

# PEP8 - mezery
# správně
x = 10
y = 20
# špatně
x=10
y    = 10

# PEP8 - pojmenování proměnných
# správně (pojmenování souřadnic bodu)
x = 10
y = 20
# špatně
a = 10
g = 20

# PEP8 - pojmenování víceslovných proměnných
# správně
odd_number
# špatně
oddNumber

# PEP8 - pojmenování konstant
CENTER_X, CENTER_Y = 0, 0

Standardní výstup

1

print("Ahoj svete")

Větvení programu

Více informací zde.

1
2
3
4
5
6
7
8

# získaní vstupu od uživatele a jeho převedení na integer
user_integer = int(input("Please enter an integer: "))

division_remainder = user_integer % 2

# příkaz větvení if pro větvení programu, pozor na dělení kódu do bloků pomocí mezer/tabulatoru, časté chyby
if not division_remainder:
    print(x, "is divisible by 2")

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18

user_integer = int(input("Please enter an integer: "))

# PEP8 - pořadí podmínek (dle četnosti výskytu)
# správně
if user_integer > 0:
    print(user_integer, "is larger than 0")
elif user_integer < 0:
    print(user_integer, "is smaller than 0")
else:
    print(user_integer, "is 0")

# špatně
if user_integer == 0:
    print(user_integer, "is 0")
elif user_integer < 0:
    print(user_integer, "is smaller than 0")
else:
    print(user_integer, "is larger than 0")

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

# PEP8 - Neporovnávat boolean hodnoty s True nebo False pomocí ==
boolean_value = False

# správně
if boolean_value:
    print("It is true!")

# špatně
if boolean_value == True:
    print("It is true!")

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

# PEP8 - Neporovnávat číselné hodnoty pokud testujeme na nulu
number_value = 42

# správně
if number_value:
    print("Not equal to zero!")

# špatně
if number_value != 0:
    print("Not equal to zero!")

Úkoly

Nevíte si rady? Přečtěte si “Jak pracovat s Github Classroom?”.

Skupina Mikula

Skupina Petržela