Funkce

Známe spoustu matematických operací, které se zapisují symboly – třeba plus a minus. Python se snaží používat stejné symboly jako matematici:

• 3 + 4
• a - b

S násobením a dělením už je to složitější, matematický zápis se na běžné klávesnici nedá napsat:

• 3 · 4
• ¾

V Pythonu si ale pořád vystačíme se symbolem, byť trochu jiným – *, /.

Matematici ale píšou na papír, a tak si můžou dovolit vymýšlet stále zajímavější klikyháky, které se pak na klávesnici píšou dost špatně:

• x²
• x ≤ y
• sin θ
• Γ(x)
• ∫x
• |s|
• ⌊x⌋
• a ★ b
• a ⨁ b

Ne že by neexistovaly programovací jazyky, na které je potřeba speciální klávesnice. Třeba program v jazyce APL laik jednoduše ani nenapíše, ani nepřečte:

⍎’⎕’,∈Nρ⊂S←’←⎕←(3=T)∨M∧2=T←⊃+/(V⌽”⊂M),(V⊖”⊂M),(V,⌽V)⌽”(V,V←1¯1)⊖”⊂M’

Expert v APL může být vysoce produktivní, ale Python se zaměřuje spíš na to, aby se dal snadno naučit. A tak používá symboly jen pro ty nejčastější operace. Je jich dokonce tak málo, že už jich zhruba půlku znáš!

Všechno ostatní vyjádříme slovně.

Délka řetězce

Jedna operace, na kterou v Pythonu není symbol, je zjištění délky řetězce.

Matematik by něco takového napsal třeba pomocí svislých čárek (s poznámkou, co přesně ty čárky reprezentují):

• s = “Ahoj!”
• delka = |s|

V Pythonu má operace „délka řetězce“ místo symolu název. Jmenuje se len (z angl. length, délka), a píše se len(s):

s = 'Ahoj'
delka = len(s)      # Vypočítání délky
print(delka)

Ono len(s) výraz – operace, která něco udělá podle hodnoty s a výsledek dá k dispozici. Funguje podobně jako jiné výrazy – třeba a + b, což je operace, která něco udělá podle hodnot a a b a výsledek dá k dispozici. V první případě je výsledkem délka; ve druhém součet.

To len je funkce a zápisu len(s) se říká volání funkce. Pojďme se si je popsat trochu zevrubněji.

Volání funkcí

Funkci voláme jménem, například len.

Je to jméno jako u proměnných. (Vlastně to je proměnná, jen místo čísla nebo řetězce označuje funkci.)

Za jméno funkce patří závorky, do nichž uzavřeme argument (neboli vstup) funkce. To je informace, se kterou bude naše funkce pracovat – třeba len ze svého argumentu vypočítá délku.

Volání funkce je výraz a jeho výsledek, takzvaná návratová hodnota (angl. return value) se dá třeba přiřadit do proměnné.

#   jméno funkce
#       │
#      ╭┴╮
   x = len('Ahoj!')
#  ▲       ╰──┬──╯
#  │     argument
#  │
#  ╰── návratová hodnota

Nebo se volání funkce dá použít místo čísla v součtu:

delka = len('Ahoj') + len('!')

Nebo v podmínce ifu:

if len('Ahoj!') < 3:

Nebo dokonce jako argument jiné funkce:

print(len('Ahoj'))

Nebo to zkombinovat dohromady:

print(len('Ahoj') + 1)

… a podobně.

Funkce a procedury

Možná sis všimla, že příkaz print(x) vypadá podobně jako volání funkce. To není vůbec náhoda – print je totiž taky funkce! Stejně jako len dostává v závorkách argument – hodnotu, se kterou pracuje.

Na rozdíl od len ane print nic nevrací. Výsledek volání print('Ahoj') není žádná smysluplná hodnota. Místo vypočítání nějaké hodnoty print něco udělá – vypíše text na obrazovku.

Funkcím, které nic nevrací (jen něco udělají) se občas říká procedury. V Pythonu není hranice mezi „normální“ funkcí a procedurou příliš ostrá, ale přesto se hodí tento koncept znát. Pár příkladů:

• Funkce, která vybere náhodné číslo, je „normální“. Svůj výsledek vrátí; program s ním může dál pracovat.
• Funkce, která vykreslí na obrazovku kolečko, je procedura. Žádnou zajímavou hodnotu programu nevrací.
• Funkce, která spočítá průměrný věk obyvatelstva podle informací ze sčítání lidu je „normální“. Svůj výsledek vrátí a program s ním může dál pracovat.
• Funkce, která přehraje písničku reproduktorem, je procedura. Nic zajímavého programu nevrací.

Argumenty

Argument je to, co funkci „předhodíš“ – dáš k dispozici. Chceš-li délku řetězce Ahoj!, použiješ funkci len která umí vypočítat délku jakéhokoli řetězce – a jako argument, v závorkách, jí dáš tu svoji konkrétní hodnotu: len('Ahoj!').

Podobně funkce print umí vypsat jakoukoli hodnotu. Tu, kterou má vypsat v tvém konkrétním případě, jí předáš jako argument.

Některým funkcím můžeš předat i více argumentů. Třeba zrovna funkci print, která všechny své argumenty vypíše na řádek. Jednotlivé argumenty se oddělují čárkami:

print(1, 2, 3)

print("Jedna plus dva je", 1 + 2)

Některé funkce nepotřebují žádný argument. Příkladem je zase print. Je ale nutné napsat závorky – i když jsou prázdné. Hádej, co tohle volání udělá?

print()

Pojmenované argumenty

Některé funkce umí pracovat i s pojmenovanými argumenty. Píšou se podobně jako přiřazení do proměnné, s rovnítkem, ale uvnitř závorek.

Třeba funkce print normálně ukončí výpis novým řádkem, ale pomocí argumentu end se dá vypsat i něco jiného.

print('1 + 2', end=' ')     # Místo přechodu na nový řádek jen napiš mezeru
print('=', end=' ')
print(1 + 2, end='!')
print()

Funkce je potřeba volat

Pozor na to, že když nenapíšeš závorky, funkce se nezavolá! Výraz len(s) je volání funkce, ale len bez závorek označuje funkci samotnou.

Výsledek len(s) je číslo; len je funkce.

Čísla můžeš sečítat, můžeš tedy napsat len(s) + 1. Funkce ale sečítat nejde – len + 1 nedává smysl.

Často se ale stane, že závorky prostě zapomeneš. Zkus si, co dělají následující příklady, a pozorně si přečti výsledky a chybové hlášky, abys pak podobné chyby poznala:

print(len('a'))     # Volání funkce (a vypsání výsledku)
print(len)          # Vypsání samotné funkce
print(len + 1)      # Sečtení funkce a čísla

Užitečné funkce

Nakonec si ukážeme pár základních funkcí, které nám Python nabízí. Můžeš si stáhnout i přehled, který se rozdává na srazech.

Vstup a výstup

Tyhle funkce už známe. print vypíše nepojmenované argumenty, oddělené mezerou. Pojmenovaný argument end určuje, co se vypíše na konci (místo přechodu na nový řádek); sep zase, co se vypíše mezi jednotlivými argumenty (místo mezery).

print(1, 'dvě', False)
print(1, end=' ')
print(2, 3, 4, sep=', ')

Základní funkce na načtení vstupu, input, vypíše otázku, počká na text od uživatele a ten vrátí jako řetězec.

input('zadej vstup: ')

Kontrolní otázky:

• Je input „normální“ funkce, nebo procedura?
• Co bere funkce input jako argument?
• Jaká je návratová hodnota funkce input?

Převádění typů

Co ale když nechceme pracovat s řetězcem, ale třeba s číslem? Tady nám pomůže skupina funkcí, které umí převádět čísla na řetězce a zpátky. Každý ze tří typů (angl. types) proměnných, které zatím známe, má funkci, která vezme nějakou hodnotu a vrátí podobnou hodnotu „svého“ typu. Na celá čísla je funkce int (z angl. integer), na reálná čísla je float (z angl. floating-point), a pro řetězce str (z angl. string).

int(x)              # převod na celé číslo
float(x)            # převod na reálné číslo
str(x)              # převod na řetězec

Příklady:

3 == int('3') == int(3.0) == int(3.141) == int(3)
8.12 == float('8.12') == float(8.12)
8.0 == float(8) == float('8') == float(8.0)
'3' == str(3) == str('3')
'3.141' == str(3.141) == str('3.141')

Ne všechny převody jsou možné:

int('blablabla')    # chyba!
float('blablabla')  # chyba!
int('8.9')          # chyba!

…a jak si poradit s chybou, která nastane, když použiješ špatnou hodnotu, si řekneme později.

Převádění a input

Převádění typů se často používá při načítání vstupu, třeba jako:

cislo = int(input('Zadej číslo: '))

Jak Python vyhodnotí tento výraz? Zadá-li uživatel 42, funkce input vrátí řetězec'42'. Ten pak funkce int vezme jako argument, udělá z něj číslo a to číslo vrátí:

cislo = int(input('Zadej číslo: '))
      #     ╰─────────┬─────────╯
cislo = int(        '42'          )
      # ╰────────────┬────────────╯
cislo =              42

Matematické funkce

Matematika je občas potřeba, takže se pojďme podívat, jak v Pythonu pracovat s čísly.

Jedna zajímavá matematická funkce je k dispozici vždy:

round(cislo)    # zaokrouhlení

Spousta dalších není k dispozici od začátku programu. Ne každý má rád matematiku, a ne ve všech druzích programu jsou takové operace potřeba. Proto musíme předem – typicky na začátku souboru – říct, že je budeme používat. To se dělá naimportováním z modulu math:

from math import sin, cos, tan, sqrt, floor, ceil

Naimportované funkce pak můžeš použít:

sin(uhel)       # sinus
cos(uhel)       # kosinus
tan(uhel)       # tangens
sqrt(cislo)     # druhá odmocnina

floor(cislo)    # zaokrouhlení dolů
ceil(cislo)     # zaokrouhlení nahoru

Náhoda

Nakonec si ukážeme dvě funkce, které vrací náhodná čísla: randrange a uniform. Jsou užitečné třeba pro hry, ve kterých se hází kostkou nebo tahají náhodné karty.

Opět nejsou potřeba tak často a je potřeba je naimportovat. Tentokrát z modulu random:

from random import randrange, uniform

Pak už se dají použít:

randrange(a, b)   # náhodné celé číslo od a do b-1
uniform(a, b)     # náhodné reálné číslo od a do b

Pozor na to, že randrange(a, b) nikdy nevrátí samotné b. Pokud potřebujeme náhodně vybrat ze tří možností, použij randrange(0, 3), což vrátí 0, 1, nebo 2:

from random import randrange

cislo = randrange(0, 3)  # číslo je od 0, 1, nebo 2
if cislo == 0:
    print('Kolečko')
elif cislo == 1:
    print('Čtvereček')
else:  # 2
    print('Trojúhelníček')

A další

Python dává k dispozici obrovské množství dalších funkcí a modulů, i když ne všem budeš ze začátku rozumět. Všechny jsou – anglicky – popsány v dokumentaci Pythonu, např. vestavěné funkce, matematika.