Lekce 10 - Knihovny math a random

V minulé lekci, Vícerozměrná pole v Pythonu, jsme si ukázali, jak na funkce a základy ošetřování chyb. Dnes se v Python tutoriálu naučíme používat některé z knihoven, hlavně tu základní matematickou.

Knihovny

Knihovny (neboli moduly) nám poskytují užitečný zdroj datových typů, funkcí a různých nástrojů, pro ještě lepší programy. Jednoduše nemusíme psát něco, co už někdo napsal před námi. Své programy složíme z existujících modulů a jejich vývoj bude pohodlnější a rychlejší.

Import

Import knihoven (zpřístupnění knihovny) se provádí pomocí následující syntaxe:

Nejlepší způsob:

import nazev_modulu

Poté funkci z modulu voláme voláme stejně, jako by to byla metoda modulu:

nazev_modulu.nazev_funkce()

Pokud chceme jen určitou funkci, můžeme ji importovat takto:

from nazev_modulu import nazev_funkce

Poté stačí napsat jen:

nazev_funkce()

Pro zpřístupnění všeho z modulu:

from nazev_modulu import *

Tohle používejte jen pokud víte, co děláte...

Lze použít i aliasy s následující syntaxí:

import nazev_modulu as vlastni_nazev

Aliasy se požívají pro import modulů z balíčků. Balíčky jsou seskupení více modulů.

Moduly se importují na začátku programu!

math

Jako první si představíme matematickou knihovny Pythonu - math. Pojďme ji naimportovat:

import math

Modul math obsahuje dvě konstanty - pí a Eulerovo číslo:

>>> print(math.pi)
3.1415926353589793
>>> print(math.e)
2.718281828459045

Modul nám také poskytuje velmi užitečné funkce (metody) pro počítání. Nejzákladnější funkce jsou:

sin(úhel)

>>> print(math.sin(math.pi/2))
1.0

Vrátí hodnotu funkce sinus pro úhel v radiánech.

cos(úhel)

>>> print(math.cos(math.pi))
1.0

Vrátí hodnotu funkce cosinus pro úhel v radiánech.

tan(úhel)

Vrátí hodnotu funkce cosinus pro úhel v radiánech.

asin(hodnota)

Vrátí úhel v radiánech pro danou hodnotu, jenž vznikla z funkce sinus. Opačná funkce k sinus.

acos(hodnota)

Vrátí úhel v radiánech pro danou hodnotu, jenž vznikla z funkce cosinus. Opačná funkce k cosinus.

atan(hodnota)

Vrátí úhel v radiánech pro danou hodnotu, jenž vznikla z funkce tangens. Opačná funkce k tangens.

degrees(úhel)

>>> print(math.degrees(math.pi))
180.0

Vrátí hodnotu úhlu převedenou z radiánů na stupně.

ceil(číslo)

>>> print(math.ceil(3.1))
4

Zaokrouhlí číslo na nejbližší celé číslo směrem nahoru.

floor(číslo)

>>> print(math.floor(3.1))
3

Zaokrouhlí číslo na nejbližší celé číslo směrem dolu.

fabs(číslo)

>>> print(math.fabs(-3.1))
3.1

Vrátí absolutní hodnotu desetinného čísla. Vestavěná funkce abs() vrací absolutní hodnotu celého čísla.

factorial(číslo)

>>> print(math.factorial(4))
24

Vrátí faktoriál daného čísla. Pokud je hodnota nečíselná nebo záporná, vyvolá výjimku ValueError.

pow(číslo₁, číslo₂)

>>> print(math.power(2, 3))
8.0

Umocní první číslo na druhé číslo.

sqrt(číslo)

>>> print(math.sqrt(16))
4.0

Vrátí druhou odmocninu z čísla.

hypot(číslo)

>>> print(math.hypot(3, 4))
5.0

Vrátí eukleidovskou vzdálenost, tj. math.sqrt(x*x + y*y).

log(číslo, základ)

>>> print(math.log(16, 4))
2.0

Vrátí logaritmus čísla o základu, je-li zadán. Pokud ne, vrátí hodnotu přirozeného logaritmu (se základem Eulerova čísla).

log10(číslo)

>>> print(math.log10(1000))
3.0

Vrátí logaritmus čísla o základu 10.

log2(číslo)

>>> print(math.log2(32))
5.0

Vrátí logaritmus čísla o základu 2.

A to byl výčet základních funkcí modulu math. Chcete-li další, stačí napsat help(math) - pozor - modul math musí být naimportován!

random

Jaku druhý modul si představíme Random, pojďme ho naimportovat:

import random

Modul random nám poskytuje mnoho užitečných funkcí. Tyto funkce nám umožňují generovat pseudo-náhodná čísla, míchat seznamy, vybírat z nich náhodně prvky a mnoho dalších. My si představíme základní z nich.

randint(číslo₁, číslo₂)

>>> print(random.randint(1, 4))
2
>>> print(random.randint(1, 4))
4
>>> print(random.randint(1, 4))
1
>>> print(random.randint(1, 4))
2
>>> print(random.randint(1, 4))
3

Vybere náhodné číslo v rozsahu od prvního do druhého čísla.

choice(seznam)

>>> seznam = [1, 2, 3, 4, 5]
>>> print(random.choice(seznam))
2

Vybere náhodný prvek se seznamu (nebo jiné kolekce).

shuffle(seznam)

>>> seznam = [1, 2, 3, 4, 5]
>>> random.shuffle(seznam)
>>> print(seznam)
[3, 1, 2, 5, 4]

Zamíchá pořadí prvků v seznamu. Lze použít i jiný datový typ, který podporuje přiřazování.(Zatím jiné kromě seznamu neznáme )

sample(seznam, množství)

>>> seznam = [1, 2, 3, 4, 5]
>>> print(random.sample(seznam, 3))
[4, 1, 2]

Náhodně vybere množství prvků ze seznamu. Lze použít i jinou kolekci. (Zatím jinou kromě seznamu neznáme )

Easter eggs

Na závěr sekce se základy Pythonu se podíváme na easter eggs. To jsou skryté a zábavné funkčnosti, které do jazyka schovali jeho tvůrci. Python jich pár obsahuje Zkuste si napsat:

1:

import this

2:

import antigravity

3:

import __hello__

4:

from __future__ import braces

5:

Dále si můžete v interaktivní konzoli upravit:

'>>> '

a

'... '

Pomocí:

>>> import sys
>>> sys.ps1 = "--> "
--> sys.ps2 = "--- " #následuje příklad
--> if True:
---     print("Hello World!")
---
--> Hello World!

Tak a to je pro dnešní lekci vše a tuto sekci vše. Kurz nyní pokračuje v sekci Základy objektově orientovaného programování v Pythonu. Příště si tedy představíme objektový svět a pochopíme mnoho věcí, které nám byly až doteď utajovány.