12-knihovna.tex 6.87 KB
Newer Older
Mareš Martin's avatar
Mareš Martin committed
1
\documentclass{beamer}
2
 
cermak's avatar
fix    
cermak committed
3
\title{Programování 1.12: (Ne)Standardní knihovny}
4
5
6
 
\input ../slidemac.tex

Mareš Martin's avatar
Mareš Martin committed
7
\begin{document}
8

Mareš Martin's avatar
Mareš Martin committed
9
10
11
12
13

\begin{frame}
\titlepage
\end{frame}

14
\shorthandoff{"}
Mareš Martin's avatar
Mareš Martin committed
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27

% ----------------------------------------------------------------------

\begin{frame}{Moduly a importování}

Programy mohou být členěné na {\bf moduly}.

\medskip

Provedeme-li:

\medskip

cermak's avatar
cermak committed
28
\py{import math\\math.sin(1)}{}
Mareš Martin's avatar
Mareš Martin committed
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79

načte se soubor {\tt math.py} (hledá se v~aktuálním adresáři a pak v~knihovnách).

\medskip

Formálně: {\bf math} je objekt, jako jeho atributy vidíme funkce a~proměnné
definované uvnitř modulu.

\medskip

Alternativně:

\medskip

\py{from math import sin\\from sys import *}{}

navíc zkopíruje do aktuálního modulu definice z~importovaného modulu
(takže pak {\bf sin} znamená totéž co {\bf math.sin} apod.).

\end{frame}

% ----------------------------------------------------------------------

\begin{frame}{Už jsme potkali\dots}

\begin{itemize}
\item {\bf math} -- matematické funkce a konstanty

\medskip

\item {\bf operator} -- funkční podoba operátorů (třeba {\bf add} pro $+$)

\medskip

\item {\bf collections} -- typ {\bf defaultdict}
	\begin{itemize}
	\item také tu je {\bf deque} (double-ended queue) -- seznam s~rychlým přidáváním a~odebíráním
	na obou koncích
	\end{itemize}
\end{itemize}

\end{frame}

% ----------------------------------------------------------------------

\begin{frame}{Binární řetězce}

Typ {\bf bytes} obsahuje neměnnou posloupnost bajtů (8-bitových hodnot).

~

Mareš Martin's avatar
Mareš Martin committed
80
Literály:~~{\tt b'Brum'}~~{\tt b'\bs{}x62\bs{}x72\bs{}x75\bs{}x6d'}
Mareš Martin's avatar
Mareš Martin committed
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118

~

\py{%
"číslo".encode('utf-8')
}{%
b'\bs{}xc4\bs{}x8d\bs{}xc3\bs{}xadslo'
}

\py{%
b'\bs{}xc4\bs{}x8d\bs{}xc3\bs{}xadslo'.decode('utf-8')
}{%
'číslo'
}

\py{%
bytes([1, 2, 3])
}{%
b'\bs{}x01\bs{}x02\bs{}x03'
}

Při práci s~binárními soubory čteme/zapisujeme bytes.

\end{frame}

% ----------------------------------------------------------------------

\begin{frame}{Binární seznamy}

Typ {\bf bytearray:}

\medskip

\begin{itemize}
\item jako {\tt bytes}, ale lze modifikovat
\item seznam bajtů (prostorově efektivnější než běžný seznam)
\item {\tt bytearray(n)} -- seznam $n$ nul
\item {\tt bytearray([1,2,3])}
119
\item {\tt bytearray('řetězec', 'utf-8')}
Mareš Martin's avatar
Mareš Martin committed
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
\end{itemize}

\end{frame}

% ----------------------------------------------------------------------

\begin{frame}{Homogenní pole}

\py{%
import array\\
a = array.array('i', [1, 2])\\
a.itemsize
}{%
4
}

\medskip

{\bf 'i'} je kód typu položek, například:

\medskip

\begin{itemize}
\item {\bf i} -- integer: aspoň 32-bitové číslo se znaménkem
\item {\bf I} -- totéž bez znaménka
\item {\bf b} -- bajt se znaménkem
Mareš Martin's avatar
Mareš Martin committed
146
\item {\bf q} -- aspoň 64-bitové číslo se znaménkem
Mareš Martin's avatar
Mareš Martin committed
147
148
149
150
151
152
153
154
\item {\bf f} -- float: aspoň 32-bitové desetinné číslo
\item {\bf d} -- double: aspoň 64-bitové desetinné číslo
\end{itemize}

\end{frame}

% ----------------------------------------------------------------------

cermak's avatar
cermak committed
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
\begin{frame}{Lepší pole s NumPy}

pip install numpy

\medskip

\py{%
import numpy as np\\
a = np.array([1, 2])\\
a.itemsize
}{%
4
}

\py{%
a.dtype
}{%
dtype('int32')
}

\py{%
a = np.array([1,2.2])\\
a.dtype
}{%
dtype('float64')
}

\py{%
a = np.array([1,221453543453453453453453473])\\
a.dtype
}{%
dtype('O')
}

\end{frame}

% ----------------------------------------------------------------------

Mareš Martin's avatar
Mareš Martin committed
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
\begin{frame}{Zlomky}

\py{%
from fractions import Fraction\\
Fraction(1, 2) + Fraction(1, 3)
}{%
Fraction(5, 6)
}

\py{%
Fraction(1/3)
}{%
Fraction(6004799503160661, 18014398509481984)
}

\py{%
Fraction(1/3).limit\_denominator(100000)
}{%
Fraction(1, 3)
}

\py{%
Fraction("1/3")
}{%
Fraction(1, 3)
}

\py{%
print(Fraction(1, 3))
}{%
'1/3'
}

\end{frame}

% ----------------------------------------------------------------------

\begin{frame}{Pseudonáhodný generátor}

\py{%
import random\\
cermak's avatar
cermak committed
234
random.random()  \cmt{(Mersenne Twister)}
Mareš Martin's avatar
Mareš Martin committed
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
}{%
0.28947857702914326 \cmt{(z~intervalu $[0,1]$)}
}

\py{%
random.uniform(0, 1000)
}{%
50.64122748168531 \cmt{(z~intervalu $[a,b]$)}
}

\py{%
random.randrange(0, 1000)
}{%
cermak's avatar
cermak committed
248
524 \cmt{(celé číslo od $a$ do~$b-1$, dolní mez lze vynechat)}
Mareš Martin's avatar
Mareš Martin committed
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
}

\py{%
random.seed(12345)\\
random.random()
}{%
0.41661987254534116  \cmt{(vyjde vždy stejně)}
}

\end{frame}

% ----------------------------------------------------------------------

Mareš Martin's avatar
Mareš Martin committed
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
\begin{frame}{Pseudonáhodný výběr}

\py{%
random.choice(['pátek','sobota','neděle'])
}{%
'neděle'  \cmt{(náhodný prvek seznamu)}
}

\py{%
random.choices("0123456789", k=10)
}{%
['3','4','9','8','1','3','2','1','8','6']
\\\cmt{(výběr s~vracením zpět)}
}

\py{%
random.sample("0123456789", k=10)
}{%
['3','0','6','1','2','7','4','9','5','8']
\\\cmt{(výběr bez vracení)}
}

\py{%
random.sample(range(1000000), k=5)
}{%
[301599, 128323, 695182, 627325, 967424]
\\\cmt{(vzorkuje přímo rozsah, nepřevádí na seznam)}
}

\end{frame}

% ----------------------------------------------------------------------

cermak's avatar
cermak committed
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
\begin{frame}{Pseudonáhodný výběr}

Pozor, Mersenne twister algoritmus je sice robustní (perioda  2**19937-1), ale není vhodný pro kryptografii. Statistickou analýzou lze odhadnout, kde v sekvenci jsme.

\medskip
Proto Python ještě umí:

\medskip
\py{%
import secrets\\
secrets.randbelow(10)  \cmt{(Crypto-secure os-based)}
}{%
6 \cmt{(celé číslo do $a$-1)}
}

\medskip
Pro authentifikaci lze použít například:

\medskip
\py{%
secrets.token\_hex(16)  
}{%
f9bf78b9a18ce6d46a0cd2b0b86df9da
}

\end{frame}

% ----------------------------------------------------------------------

Mareš Martin's avatar
Mareš Martin committed
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
\begin{frame}{Další zajímavé moduly}

\begin{itemize}
\item {\bf datetime}, {\bf calendar} -- práce s~datem a časem
\item {\bf copy} -- rekurzivní kopírování
\item {\bf cmath} -- počítání s~komplexními čísly
\item {\bf statistics} -- základní statistické funkce
\item {\bf pickle} -- (de)serializace datových struktur
\item {\bf re} -- analýza textu pomocí regulárních výrazů
\end{itemize}

\end{frame}

% ----------------------------------------------------------------------

cermak's avatar
cermak committed
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
\begin{frame}{Úkoly na poslední hodinu}

\begin{itemize}

\item Simulujte 1000 hodů kostkou. Spočítejte výskyty každého čísla. Kolik jich je nejméně a kolik nejvíce?
\item Generujte náhodně body ve čtverci [-1,1] × [-1,1]. Počítejte, kolik z nich padlo do jednotkového kruhu, a tím aproximujte $\pi$.
\item Generujte náhodně permutace slov věty "Kobyla má malý bok".
\item Pomocí Malé Fermatovy věty testujte, zda je nějaké velké číslo pravděpodobně prvočíslem. Hodí se tříparametrová funkce pow(a, b, c), která efektivně spočítá $a^b$ mod $c$.
\item Simulujte náhodnou procházku po celých číslech od 0 do N. Začínáme v 0, v každém kroku náhodně buď zvýšíme nebo snížíme o 1 (v 0 jen zvyšujeme). Po kolika krocích se dostaneme do N? 

\end{itemize}

\end{frame}

% ----------------------------------------------------------------------

Mareš Martin's avatar
Mareš Martin committed
355
\end{document}