Lektion 5: Mer om funktioner.
Denna lektion innehåller Obligatorisk uppgift 1 (OU1)

Moment:	Objekt. Parameteröverföring och returvärden.
Begrepp som introduceras:	Föränderliga och oföränderliga objekt.
Arbetssätt:	Arbeta gärna tillsammans med någon, men skriv egen kod. Diskutera med varandra! Försök göra övningarna innan du tittar på svaren. Fråga handledarna om det är något svar du inte förstår! Tips: Använd debuggern
Uppskattad arbetstid:	Schemalagd handledningstid inkl redovisning: 6 timmar. Utöver det räkna med eget arbete med lika många timmar.
Redovisning:	Obligatorisk redovisning för lärare/handledare enligt tiderna på kurssidan. Notera att den pythonkod du redovisar skall följa kodningsreglerna Speciellt: Strukturen på en python-fil: import-satser överst, sedan funktions-definitioner, sist funktionsanrop. Ingen "lös" kod mellan funktions-definitionerna, all lös kod samlas till efter funktions-definitionerna. Rimliga variabelnamn. Inga globala variabler. Utnyttja redan givna funktioner eller funktioner du redan har skrivit Se till att ha legitimation, eftersom redovisningen är en examination Du förklarar din kod individuellt Vad som skulle hända om man gjorde ändringar i koden Vara beredd på frågor från uppgiftstexten Koden måste inte bara fungera, den måste vara tydlig också Vid redovisningarna kan ges extra frågor och kodningsuppgifter Anteckna namnet på personen som du redovisat för!
Backup:	När du arbetar på egen dator måste du se till att det löpande görs backup på de filer (py-filer) som du skapar under kursens gång. Om du har filerna enbart lagrade på din dator finns risk att allt försvinner vid ett datorhaveri eller vid stöld.
Samarbete, fusk och plagiat:	Muntligt samarbete är tillåtet och rekommenderas. Men den kod du redovisar skall du skriva helt själv, förutom given kod som finns på kursens hemsida. Du får INTE på något sätt dela med mig av kod/svar till någon annan, förutom det muntliga samarbetet. Du får INTE att ta del av kod/svar någon annan på något sätt delar med sig av, förutom det muntliga samarbetet. Vid misstanke om fusk eller plagiat, precis som vid annan examination, kan detta anmälas till universitetets disciplinnämnd.

I denna lektion ska vi exemplifiera mycket av det som togs upp i föregående lektion (funktioner) och dessutom ta upp en del nya saker som har att göra med parametrar och returvärden.

Vad menas med objekt?

I den första lektionen talade vi om "list-objekt" och i den tredje om "turtle-objekt". Det som synligt verkade lite speciellt med dessa var att det fanns metoder för att påverka objekten (append för listor och left, forward m.m. för sköldpaddor). Metoder är funktioner kopplade till individuella objekt.

För att anropa en metod använder man en punktnotation där man framför punkten anger vilket objekt som åsyftas och efter punkten vilken funktion (dvs metod) som avses. Exempel: t.forward(10) som anger att det är just den sköldpadda som t refererar som ska flyttas.

I Python är faktiskt nästan allting objekt (heltal, flyttal, strängar m.m. men även t.ex, funktioner). Det finns alltså metoder knutna även t.ex. till tal.

Det är dock en viktig skillnad mellan å ena sidan t.ex. list- och turtle-objekt och å andra sidan bl.a. heltals- och flyttals-objekt.

Heltals-, flyttals- liksom även t.ex. sträng-objekt är oföränderliga (eng. immutable) medan t.ex. list- och turtle-objekt är föränderliga (eng. mutable). Det har effekter på vad som händer både vid tilldelningar och parameteröverföring.

Eftersom heltal är oföränderliga måste y få ett nytt objekt med innehållet 4 (om man kunde ändra 3-an till en 4 skulle även x bli 4 - sannolikt en mycket oönskad effekt...)

Efter tilldelningen u = t kommer u och t att stå för samma objekt. Det innebär alltså att t.ex. t.forward(100) och u.forward(100) gör precis samma sak dvs flyttar på den gröna paddan.

Den röda paddan är borttappad. Den syns (dvs finns) fortfarande men vårt program har svårt att komma åt den.

Vid funktionsanrop fungerar överföringen av argumenten till parametrarna precis som tilldelningar. Det innebär att om vi skickar ett oföränderligt värde till en parameter så spelar det ingen roll vad funktionen gör med parametern. Om parametern tilldelas ett nytt värde kommer det inte ha någon effekt i den anropande koden.

Om vi skickar ett förändringsbart objekt, t.ex. en turtle, till en funktion så kommer allt funktionen gör med parametern synas (märkas) i den anropande koden.

Återbesök i sköldpaddsdammen

Vi ska nu titta på några funktioner som gör saker med paddor. Det kommer finnas två lite olika typer av funktioner:

1. Funktioner som ber en viss given padda göra något som det saknas en metod för. Då kan vi skriva en funktion som tar emot en padda som och utför de saker vi vill med den paddan. Om vi själva hade designat paddorna kanska vi hade gjort detta som en metod.
2. Vi kan också vilja ha paddorna enbart som hjälpmedel för att producera olika geometriska figurer som rektanglar, cirklar, mm. Eftersom vi inte är intresserade av vilken padda som producerar resultatet skickar vi inte med paddan utan låter funktionen själv skapa den! I själva verket behöver vi inte ens veta att funktionen använder paddor för att åstadkomma det vi vill.

Ytterligare turtle-metoder kan vara till nytta i denna lektion

Metod	Funktion
xcor()	Returnerar paddans x-koordinat.
ycor()	Returnerar paddans y-koordinat.
heading()	Returnerar paddans kurs. 0 är x-axelns och 90 är y-axelns riktningar.
setheading(angle)	Sätter paddans kurs. 0 är x-axelns och 90 är y-axelns riktningar.
towards(x, y)	Returnerar riktningen till punkten (x, y).
towards(t)	Returnerar riktningen till paddan t.
distance(x, y)	Returnerar paddans avstånd till punkten (x, y).
distance(t)	Returnerar avståndet från den egna paddan till paddan t.

Turtlar som parametrar

Om man vill flytta en padda utan att den ritar ett spår är följande funktion användbar: Funktionen tar alltså emot en padda (eller, mer exakt uttryckt, en referens till ett padd-objekt), lyfter dess penna, går till den angivna positionen och sätter ned pennan.

Turtlar som funktionsvärde

Exempel: make_turtle

När man skapar en padda med turtle.Turtle() placeras paddan i origo. Om det är vanligt att vilja ge den en annan startposition kan vi använda: Dessa behövs för att kunna använda turtlar och slumptal.

Övningar

1. Skriv en funktion rectangle(x, y, width, height, color) som skapar en padda och målar en rektangel med angiven bredd, höjd och färg. Rektangelns nedre vänstra hörn ska vara i punkten (x, y). Du behöver göra import turtle i programmet för att kunna använda turtlar. Lösningsförslag

   # Funktionen ritar en rektangel, fyller den med en färg.
   # Nedre vänstra punkt för rektangeln bestäms av (x,y)
   # Rektangelns storlek bestäms av parameterna width och height. 
   # Färgen bestäms av parametern color.
   def rectangle(x, y, width, height, color):
       t = make_turtle(x, y)  # Skapa en padda t i (x,y)
       t.hideturtle()         # Gör paddan osynlig
       t.fillcolor(color)     # Bestäm fyllnadsfärgen för den rektangeln
       t.begin_fill()         # Definierar starten för själva fyllandet
       # En loop som bestäms av innehållet i en lista:
       # Loopen går fyra varv och dist kommer ha följande värden:
       # width, height, width, height (i tur och ordning)
       for dist in [width, height, width, height]:
           t.forward(dist)    # Flytta paddan (och rita dess spår) en sträcka dist
           t.left(90)         # rotera paddan åt vänster 90 grader
       t.end_fill()           # Definierar slutet för själva fyllandet
   

2. 

   Skriv en funktion tricolore(x, y, h) som ritar en fransk flagga med nedre vänstra hörnet i punkten (x, y) och höjden h. Proportionerna ska vara 2:3.

    

   Lösningsförslag

   # Funktionen ritar en flagga som består av tre fyllda rektanglar.
   # Parametrarna x och y bestämmer flaggans nedre vänstra hörn.
   # Parametern h bestämmer flaggans höjd och bredd.
   def tricolore(x, y, h):
       w = h/2  	                     # färgfältens bredd
       rectangle(x, y, w, h, 'blue')    # vänstra fältet
       rectangle(x+w, y, w, h, 'white') # mittersta fältet
       rectangle(x+2*w, y, w, h, 'red') # högra fältet
   

3. 

   Skriv funktionen pentagram(x, y, side) som skapar en padda och ritar ett pentagram. Toppen ska placeras i punkten (x, y). Parametern side anger längden på linjerna mellan spetsarna..

   Tips: Vinkeln i toppen är 36 grader.

    

   Lösningsförslag

   # Funktionen ritar en pentagram.
   # Tre parametrar: En position för övre spetsen
   # och längden för varje raksträcka.
   def pentagram(x, y, side):
       t = make_turtle(x, y)     # Skapa en padda t i (x,y)
       t.hideturtle()            # Gör själva paddan osynlig
       t.setheading(270 - 36/2)  # Rikta paddans kropp i denna riktning
       # En loop som går fem varv, som ritar en sträcka i varje varv
       for i in range(5):        
           t.forward(side)       # Flytta paddan (rita spåret) sträckan side
           t.left(180-36)        # Rotera paddan 180-36 grader
   

Nu följer de obligatoriska uppgifterna som skall redovisas, nämligen uppgift A-C

Notera att den pythonkod du redovisar skall följa kodningsreglerna

Uppgift A: Prova funktionerna!

Default-värden på parametrar

Man kan ge parametrar standardvärden ("default-värden") som gäller om man utelämnar den.

Exempel: Om man deklarerar rectangle-funktionen så här: så kan man anropa den så här:

rectangle(0, 0, 50, 50)	En ofylld kvadrat (en tom sträng som fyllnadsfärg anger att ingen fyllnad ska ske)
rectangle(100, 100, 50, 50, 'blue')	En kvadrat fylld med blå färg.
rectangle(100, 100, 50, 50, color='red')	En kvadrat fylld med röd färg. Är ett bra sätt om man har flera parametrar med default-värden.

Övningar

1. Lägg till en parameter visible till funktionen make_turtle med defaultvärdet True. Anropet make_turtle(x, y) ska, som tidigare, skapa en synlig padda medan anropet make_turtle(x, y, visible=False) liksom makeTurtle(False) ska returnera en osynlig padda. Sätt också alltid osynliga paddors hastighet till högsta möjliga med speed(0). Lösningsförslag

   def make_turtle(x, y, visible = True):
       t = turtle.Turtle()
       if not visible:
           t.hideturtle()
           t.speed(0)
       jump(t, x, y)
       return t
   

2. Skriv funktionen random_turtle(side) som skapar en padda, flyttar den till en slumpmässig plats i en centrerad kvadrat med sidan side. Paddan ska få en slumpmässig riktning mellan och och 359. Parametern side ska ha defaultvärdet 500. Tänk på att programmet måste ha import random för att kunna använda slumptal. Lösningsförslag
   def random_turtle(side=500): low = -side//2 high = side//2 t = make_turtle(random.randint(low, high), random.randint(low, high)) t.setheading(random.randint(0, 359)) return t

Uppgift B: Rita flaggor

Allmänna frågor

1. Vilka datatyper har du hittills sett i Python? Svar
   int, float, str, bool, list, tuple och turtle
   
2. Vad är det för skillnad på uttrycken 2 och "2"? Svar
   Den första har typen int och den andra typen str.
3. Vad skrivs ut av satsen print(int(1.8))? Svar
   Prova och förklara resultatet!
4. Hur gör man för att se vilka funktioner som finns i modulen math? Visa! Svar
   dir(math)
5. Vad är skillnaden mellan en funktion och en metod? Svar
   En metod hör till ett objekt vilket inte en funktion (normalt) gör.
6. Vad är en parameter? Svar
   En parameter är en variabel som nämns i funktionsdefinitionen. När funktionen anropas får parametern värde från motsvarande argument.

Fråga

Hur många timmar har du hittills arbetat vid dator för denna kurs?

---

Gå till nästa lektion eller gå tillbaka