Lekce 8 - Funkce a výjimky v Pythonu

V minulé lekci, Textové řetězce v Pythonu - pokračování, jsme si ukázali metody na textových řetězcích. V tomto tutoriálu se naučíme používat funkce a funkcionální styl programování. Dále se naučíme jednoduché ošetřování chyb programu. Vylepšíme si naši kalkulačku a uděláme z ní první chybám odolný program.

Funkce

Doteď jsme programy psali imperativně - proveď tento příkaz, potom tamten atd. Tímto způsobem lze psát jednoduché a krátké programy. Větší programy by však byly velmi nepřehledné. Proto přejdeme na další programovací paradigma (způsob jak něco naprogramovat) - funkcionální styl programování. Náš program si rozdělíme na menší části (podproblémy), které řešíme samostatně. Jednotlivé podproblémy řeší funkce. Pro funkcionální styl programování můžeme použít vše, co jsme se naučili doposud.

Funkce obvykle přijímá argumenty (data, která zpracuje) a něco vrací - nějakou výslednou hodnotu apod. (ale taky nemusí vracet nic jako např. funkce print()).

Základní syntaxe funkce

Funkce mají syntaxi podobnou větvícím příkazům (if, elif, else). Funkce se definuje pomocí klíčového slova def a výslednou hodnotu vrací klíčovým slovem return. Za def se píše mezera a poté název funkce. Za název funkce se dávají jednoduché závorky, do kterých se píší názvy jednotlivých argumentů. Funkce může být i bez argumentů. Při volání funkce se do nich dosazují hodnoty argumentů. Na konci prvního řádku se píše dvojtečka. Tělo funkce se standardně odsazuje.

Příklad:

def mocnina(cislo):
    cislo = cislo ** 2
    return cislo

Takto vytvořená funkce mocnina vrací číslo umocněné na druhou. Například při zavolání mocnina(1) vrátí 1, při zavolání mocnina(2) vrátí 4 atd.

V praxi:

>>> def mocnina(cislo):
...     cislo = cislo ** 2
...     return cislo
>>> prvni_cislo = mocnina(2)
>>> prvni_cislo
4

Argumentů samozřejmě může být i více např:

>>> def soucin(prvni_cislo, druhe_cislo, treti_cislo):
...     cislo = prvni_cislo * druhe_cislo * treti_cislo
...     return cislo
>>> priklad = soucin(2, 3, 4)
>>> priklad
24

Argumenty

Argumentů jsou dva druhy - poziční a klíčové.

Poziční argumenty jsme viděli výše. Na jejich pozici se dosadí argument na stejné pozici při volání funkce. Tyto argumenty nemají dánu základní hodnotu.

Syntaxe: název_argumentu

Klíčové argumenty mají již předem nastavenou hodnotu, kterou lze změnit. Na rozdíl od argumentů pozičních jsou označeny klíčovým slovem (mají svůj název). Tyto argumenty mají dánu výchozí hodnotu a nemusí být při volání funkce zadány v tom pořadí, v jakém jsou deklarovány. Navíc je nemusíme při volání funkce inicializovat (určit jejich hodnotu), v tom případě se použije je základní hodnota.

Syntaxe: název_argumen­tu=hodnota

Všechny poziční argumenty musí být deklarovány před klíčovými!

Nyní příklad - vylepšená verze funkce mocnina:

def mocnina(cislo, exponent=2):
    cislo = cislo ** exponent
    return cislo

První argument je poziční, druhý je klíčový. Nyní můžeme volat mocnina(1) nebo mocnina(1, exponent=2), a dostaneme stejný výsledek. Navíc třeba můžeme umocnit 3 na 4 - mocnina(3, exponent=4).

Operátor *

Můžeme použít i operátor *. Ten nám umožní dělat zajímavější věci.

Např.:

nejaka_funkce(*pozicni_argumenty)

Obecně se poziční argumenty zapisují jako args a klíčové argumenty jako kwargs.

Díky tomuto zápisu se všechny zadané poziční argumenty vloží do n-tice (něco jako seznam) s názvem pozicni_argumenty. Tu poté můžeme například projíždět cyklem for.

Chceme-li to samé pro klíčové argumenty napíšeme dvě hvězdičky.

Příklad:

>>> def soucin(*cisla):
...     vysledek = 1
...     for cislo in cisla:
...         vysledek = vysledek * cislo
...     return vysledek
>>> priklad = soucin(2, 3, 4, 5)
>>> priklad
120

Pro zájemce - můžeme použít chuťovku typu:

funkce(*, prvni_klicovy_arg=1, druhy_klicovy_arg=1)

Přičemž nám funkce nedovolí použít poziční argumenty.

Rekurze

Rekurze označuje když funkce volá sama sebe. Lze ji použít například na výpočet faktoriálu.

Příklad:

def faktorial(cislo):
    if cislo > 0:
        return faktorial(cislo - 1) * cislo
    else:
        return 1

Při rekurzi si musíte dát pozor, aby se někdy ukončila. Jinak program upadne na přetečení zásobníku. Rekurze je pro zájemce podrobně vysvětlena u algoritmu faktoriálu.

print()

Jak jsem kdysi slíbil, tak se naučíme upravit si funkci print. Nyní se podíváme na její dva klíčové argumenty:

sep - mezery mezi jednotlivými prvky (pozičními argumenty) - normálně nastaveno na mezeru (" ")

end - čím se zápis ukončí - normálně znak nového řádku ("\n")

Příklady:

>>> print(1, 2, 3, "a", sep="-")
1-2-3-a
>>> print("Žádná nová řádka!", end=" ")
Žádná nová řádka! >>>

Ošetření chyb

Ve většině programů, co jsme dosud vytvořili, byla chyba při vstupu čísla. Pokud jsme zadali místo čísla např. písmeno, tak program spadl.

Nyní si ukážeme, jak takovéto chyby ošetřit. Ošetření se provádí pomocí bloku try, except.

Syntaxe:

try:
   #blok příkazů
except jmeno_prvni_vyjimky:
   #blok příkazů
except jmeno_dalsi_vyjimky:
   #blok příkazů
#zde je buď konec, nebo zachycení dalších výjimek

Pokud chceme zachytit i chybovou zprávu - musíme napsat:

except jmeno_vyjimky as chyba:
    #text vyjímky se uloží do proměnné chyba

Chybám se v Pythonu (a v objektových jazycích obecně) říká výjimky. Ty základní jsou následující:

• SyntaxError - chyba ve zdrojovém kódu
• ZeroDivisionError - dělení nulou
• TypeError - nesprávné použití datových typů - např. sčítání řetězce a čísla apod.
• ValueError - nesprávná hodnota

Více výjimek zde (AJ): https://docs.python.org/…eptions.html

A nyní si ještě jednou vylepšíme naši kalkulačku:

print("Kalkulačka\n")
pokracovat = True
while pokracovat:
    prvni_cislo = int(input("Zadejte první číslo: "))
    druhe_cislo = int(input("Zadejte druhé číslo: "))
    print("1 - sčítání")
    print("2 - odčítání")
    print("3 - násobení")
    print("4 - dělení")
    print("5 - umocňování")
    cislo_operace = int(input("Zadejte číslo operace: "))
    if cislo_operace == 1:
        print("Jejich součet je:", prvni_cislo + druhe_cislo)
    elif cislo_operace == 2:
        print("Jejich rozdíl je:", prvni_cislo - druhe_cislo)
    elif cislo_operace == 3:
        print("Jejich součin je:", prvni_cislo * druhe_cislo)
    elif cislo_operace == 4:
        print("Jejich podíl je:", prvni_cislo / druhe_cislo)
    elif cislo_operace == 5:
        print(prvni_cislo, "na", druhe_cislo, "je:", prvni_cislo ** druhe_cislo)
    else:
        print("Neplatná volba!")
    nezadano = True
    while nezadano:
        odpoved = input("\nPřejete si zadat další příklad? y / n: ")
        if (odpoved == "y" or odpoved == "Y"):
            nezadano = False
        elif (odpoved == "n" or odpoved == "n"):
            nezadano = False
            pokracovat = False
        else:
            pass
input("\nStiskněte libovolnou klávesu...")

Nejprve vyrobíme funkci na získání čísla ze vstupu od uživatele:

def nacti_cislo(text_zadani, text_chyba):
    spatne = True
    while spatne:
        try:
            cislo = float(input(text_zadani))
            spatne = False
        except ValueError:
            print(text_chyba)
    else:
        return cislo

Program se opakuje v cyklu, dokud nezadáme správný vstup. Řádek s float() převede řetězec na desetinné číslo.

Dále vyrobíme funkci na vstup "y" nebo "n":

def dalsi_priklad():
    nezadano = True
    while nezadano:
        odpoved = input("\nPřejete si zadat další příklad? y / n: ")
        if (odpoved == "y" or odpoved == "Y"):
            return True
        elif (odpoved == "n" or odpoved == "N"):
            return False
        else:
            pass

Skoro to samé...

Další na řadě je volba:

def volba(prvni_cislo, druhe_cislo):
    print("1 - sčítání")
    print("2 - odčítání")
    print("3 - násobení")
    print("4 - dělení")
    print("5 - umocňování")
    cislo_operace = nacti_cislo("Zadej volbu: ", "Neplatné zadání!\n")
    if cislo_operace == 1:
        print("Jejich součet je:", prvni_cislo + druhe_cislo)
    elif cislo_operace == 2:
        print("Jejich rozdíl je:", prvni_cislo - druhe_cislo)
    elif cislo_operace == 3:
        print("Jejich součin je:", prvni_cislo * druhe_cislo)
    elif cislo_operace == 4:
        mezivysledek = 0
        try:
            mezivysledek = prvni_cislo / druhe_cislo
            print("Jejich podíl je:", mezivysledek)
        except ZeroDivisionError:
            print("Dělení nulou!")
    elif cislo_operace == 5:
        print(prvni_cislo, "na", druhe_cislo, "je:", prvni_cislo ** druhe_cislo)
    else:
        print("Neplatná volba!")

A ošetření dělení nulou. Šlo by i jen kontrolovat, zdali je druhé číslo 0.

A nyní hlavní cyklus:

def main():
    print("Kalkulačka\n")
    pokracovat = True
    while pokracovat:
        prvni_cislo = nacti_cislo("Zadej číslo: ", "Neplatné číslo!\n")
        druhe_cislo = nacti_cislo("Zadej číslo: ", "Neplatné číslo!\n")
        volba(prvni_cislo, druhe_cislo)
        if dalsi_priklad():
            pass
        else:
            pokracovat = False
    input("\nStiskněte libovolnou klávesu...")
main()

Kompletní kód kalkulačky je k dispozici níže ke stažení.

V příští lekci, Vícerozměrná pole v Pythonu, se podíváme na import knihoven a několik si jich představíme. A ukážeme si pythonovská easter eggs