Proměnné a výrazy

Práce s proměnnými a výrazy představují základní stavební bloky, ze kterých následně stavíme programy pomocí konstrukcí pro řízení výpočtu.

Základní procvičování v této oblasti máme rozdělené na dvě větve:

• Proměnné a číselné výrazy v Pythonu – základní použití proměnných, zápis aritmetických výrazů, základní matematické funkce.
• Logické výrazy v Pythonu – operátory porovnání, logické spojky a jejich použití.

Další výrazy pak tvoříme například za využití řetězců a seznamů.

Pro úplné začátečníky v Pythonu může být užitečné si jako rozcvičku projít cvičení na proměnné ze sekce algoritmické myšlení. Tam je možné si procvičit základní principy proměnných bez specifik Pythonu.

Proměnná je jméno, které odkazuje na nějakou hodnotu. Hodnota proměnné se může měnit – ostatně se taky jmenuje „proměnná“.

Názvy proměnných

Názvy proměnných mohou obsahovat písmena, čísla a znak podtržítko. Nesmí obsahovat mezeru a nesmí začínat na číslo. V názvech proměnných se rozlišují velká a malá písmena, tj. number a Number jsou dvě různé proměnné. V Pythonu je zvykem psát jména proměnných malými písmeny. Ve víceslovných názvech proměnných používáme podtržítko, např. list_length. Python 3 umožňuje používat v názvech proměnných i znaky české abecedy. Dobrá praxe však je psát názvy proměnných anglicky. Názvy proměnných volíme popisné.

Příklady:

• korektní názvy proměnných: name, k, max_value
• neplatné názvy proměnných: 2nd_var, actor name, max-value

Vytvoření a aktualizace proměnné

Proměnnou vytvoříme prostě tak, že do ní přiřadíme hodnotu. Hodnotu můžeme následně aktualizovat. Proměnná drží poslední hodnotu, která do ní byla přiřazena. Pro přiřazení používáme rovnítko:

x = 20       # vytvoření proměnné x a přiřazení hodnoty 20

y = 5        # vytvoření proměnné y a přiřazení hodnoty 5

x = 10       # změna hodnoty x na 10

print(x, y)  # vypíše 10 5

Proměnné mohou být různého typu. Python je dynamicky typovaný programovací jazyk. To znamená, že v programu nemusíme uvádět typ proměnné, interpret jazyka jej určí automaticky. Pokud provedeme přiřazení x = 5, proměnná x bude automaticky typu int (celé číslo).

Výpis proměnných a výrazů

Výpis provádíme pomocí funkce print. Ta může mít více parametrů. Pokud chceme vypisovat znaky pro aritmetické operace, musíme je dát do uvozovek či apostrofů. Příklady:

a = 3

b = 8

print(a)           # výstup: 3

print(a, b)        # výstup: 3 8

print(a + b)       # výstup: 11

print(a, "+", b)   # výstup: 3 + 8

Aritmetické operace

S čísly můžeme provádět základní aritmetické operace, zápis je stejný jako na běžných kalkulačkách (+, -, /, *). Python také nabízí podporu pro operace celočíselné dělení (//), dělení se zbytkem (%) a umocňování (**) – tyto operace se při programování často hodí.

x + y      # sčítání

x - y      # odčítání

x * y      # násobení

x / y      # dělení

x // y     # celočíselné dělení

x % y      # dělení se zbytkem

x ** y     # umocňování

V programování nemůžeme vynechávat zápis násobení tak jako v matematice, tj. nemůžeme psát y = 2x, musíme násobení zapsat s hvězdičkou y = 2*x.

Priorita operací je stejná jako v matematice a stejně jako v matematice můžeme používat závorky:

print(2+3*4)    # -> 14

print((2+3)*4)  # -> 20

x = 5

print(3*x**2)   # -> 75

print((3*x)**2) # -> 225

Zkrácený zápis

Při programování často aktualizujeme hodnotu proměnné tak, že k ní přičítáme určitou hodnotu, např. x = x + 1, money = money + wage. Protože to je častá operace, nabízí Python zkrácený zápis pomocí operátoru +=. Podobný operátor máme i pro další aritmetické operace.

x += 1           # to stejné jako x = x + 1

x *= 2           # to stejné jako x = x * 2

money -= price   # to stejné jako money = money - price

Python nabízí vestavěné funkce pro základní matematické funkce, například:

abs(x)        # absolutní hodnota x

round(x)      # zaokrouhlená hodnota x (na celé číslo)

round(x, 2)   # zaokrouhlená hodnota x na 2 desetinná místa

min(x, y)     # minimum z x, y

max(x, y, z)  # maximum z x, y

Další užitečné matematické funkce (např. log, sqrt, sin, floor) Python nabízí v knihovně math.

Logické výrazy Python vyhodnocuje na hodnoty True (pravda) a False (nepravda). Přesný zápis těchto konstant bývá zdrojem chyb:

• Velké písmeno je důležité: True je logická konstanta (pravda), kdežto true je název proměnné (která může držet libovolnou hodnotu).
• "True" a "False" (tj. názvy logických konstant psány v uvozovkách) jsou obyčejné řetězce, nikoliv konstanty se speciálním významem.

Operátory porovnání

Základním logickým výrazem je porovnání mezi dvěma výrazy (např. porovnání hodnoty proměnné a konstanty). Operátory větší/menší zapisujeme podobně jako v matematice (> a <), „větší/menší nebo rovno“ zapisujeme >= a <=. Test na rovnost provádíme pomocí dvou rovnítek (==). Test na nerovnost zapisujeme !=.

Příklady:

x = 42     # přiřazení do proměnné

x == 42    # test rovnosti

x != 42    # test nerovnosti

x > 42     # je větší

x >= 42    # je větší nebo rovno

Pozor na rozdíl mezi přiřazením do proměnné (jedno rovnítko) a testem na rovnost (dvě rovnítka).

Logické spojky

Základní logické výrazy můžeme kombinovat pomocí klasických logických spojek:

• not = negace
• and = a zároveň (konjunkce) = výsledek je True, pokud jsou oba dva argumenty True
• or = nebo (disjunkce) = výsledek je True, pokud je alespoň jeden z argumentů True

a = True    # pravda

b = False   # nepravda

c = a or b  # nebo -> True

c = a and b # a zároveň -> False

c = not a   # negace -> False

Pro procvičení významu spojek využijte cvičení Binární křížovka.

Priority logický spojek

Priority operátorů jsou sestupně: not, and, or (tj. nejvyšší prioritu má not). Pro změnu priority či větší čitelnost výrazů můžeme využít závorky.

x = a or b and c   # nejdříve se vyhodnotí and, až poté or

x = a or (b and c) # to stejné jako předchozí, jen čitelněji zapsáno

x = (a or b) and c # tentokrát se nejdřív vyhodnotí or

x = not a or b     # nejdříve not, až potom or

x = not (a or b)   # nejdříve or, potom not