Lekce 28: Asociativní pole

python2.edumach.cz

---

• 1. Vytvoření slovníku a metody práce
  • 1.1. 💾 Cvičení
• 2. Šifrování náhodnou substitucí
• 3. Frekvence výskytů znaků
  • 3.1. 💾 Cvičení
• 4. Seznam asociativních polí
  • 4.1. 💾 Cvičení
• 5. Hledání pokladu - textová dobrodružná hra
  • 5.1. 💾 Cvičení - vlastní textová hra

---

1. Vytvoření slovníku a metody práce

Seznam (list) a n-tici (tuple) jsme používali k uchování nějaké struktury informací. K přístupu k jednotlivým prvkům struktury jsme používali číselný index. Existují situace, kdy potřebujeme, aby indexy nebyly pouze čísla od 0 do n.

Například vytvoříme program, do kterého uživatel zadá jména a výšku osob, načež nám program vypočítá a vypíše jejich průměrnou výšku. Na požádání nám k zadanému jménu vypíše výšku dané osoby. S tím, co zatím víme, můžeme vytvořit takovýto program:

# 28_1.py

print('Zjistím ti výšku zadaných osob (Enter = konec).')
info = input('Zadej jméno a výšku osoby: ')
jmena = []
vysky = []
while info != '':
    info = info.split()
    jmena.append(info[0])
    vysky.append(int(info[1]))
    info = input('Zadej jméno a výšku osoby: ')

prumer = 0
soucet = sum(vysky)
pocet = len(vysky)
if pocet > 0:
    prumer = soucet / pocet
print('='*30)
print('Průměrná výška je: '+'{:.2f} cm'.format(prumer))
print('='*30)
print('Zjistím ti výšku zadaných osob (Enter = konec).')
hledat = input('Zadej jméno: ')
while hledat != '':
    if hledat in jmena:
        index = jmena.index(hledat)
        print(hledat+' má výšku: '+str(vysky[index]))
    else:
        print(hledat+' není v seznamu!')
        hledat = input('Zadej jméno: ')

Zjistím ti výšku zadaných osob (Enter = konec).
Zadej jméno a výšku osoby: Josef 195
Zadej jméno a výšku osoby: Alena 172
Zadej jméno a výšku osoby: Adam 184
Zadej jméno a výšku osoby: Martina 167
Zadej jméno a výšku osoby: Jiří 184
Zadej jméno a výšku osoby: Jana 176
Zadej jméno a výšku osoby:
==============================
Průměrná výška je: 179.67 cm
==============================
Zjistím ti výšku zadaných osob (Enter = konec).
Zadej jméno: Adam
Adam má výšku: 184
Zadej jméno: Monika
Monika není v seznamu!
Zadej jméno: Jana
Jana má výšku: 176
Zadej jméno:
>>>

Zadané výšky a jména ukládáme do dvou různých seznamů. Podívejte se na vizualizaci (s využitím www.pythontutor.com):

Hledání výšky pro zadané jméno je poněkud složitější. Nejprve pomocí metody index v seznamu jmena najdeme index hledaného jména a následně ze seznamu vysky zjistíme hodnotu prvku na zjištěném indexu (stejném jako v seznamu jmena).

---

V takových případech je vhodnější použít asociativní pole. V něm k prvkům nepřistupujeme pomocí číselného indexu, ale pomocí klíče. Ke klíči je přiřazena (je s ním asociována) hodnota. Prvky asociativního pole tvoří klíč a jeho hodnota oddělené dvojtečkou. Takto zapíšeme jména s výškami:

>>> vysky = {'Josef':195, 'Alena':172, 'Adam':184, 'Martina':167, 'Jiří':184, 'Jana':176}
>>> type(vysky)
<class 'dict'>
>>> vysky
{'Josef': 195, 'Alena': 172, 'Adam': 184, 'Martina': 167, 'Jiří': 184, 'Jana': 176}
>>>
>>> 

Tento datový typ nazýváme slovník (dictionary). Vidíme, že na rozdíl od seznamu zapisujeme prvky do složených závorek. Ve složených závorkách jsou dvojice klíč:hodnota (nebo jen prázdné složené závorky – tím vytvoříme prázdné asociativní pole).

>>> vysky['Adam']
184
>>> vysky['Jana']
176
>>> tridy = {}
>>> tridy
{}
>>>

Použití klasického číselného indexu skončí chybou (číselné indexy nebudou chybou v případě, že klíči jsou právě taková čísla). Chybu vykazuje také použití neexistujícího klíče:

>>> vysky[0]
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#8>", line 1, in <module>
    vysky[0]
KeyError: 0
>>> vysky['Tomáš']
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#9>", line 1, in <module>
    vysky['Tomáš']
KeyError: 'Tomáš'
>>>

Aby program nevykazoval chybu v případě neexistujícího klíče, můžeme existenci klíče ověřit pomocí operátoru in. Operátor in prohledává pouze klíče, nikoli hodnoty:

>>> 'Adam' in vysky
True
>>> 'Roman' in vysky
False
>>> 176 in vysky
False
>>>

Nebo použijeme metodu get(klíč, náhradní_hodnota), která v případě, že klíč neexistuje, vrátí náhradní hodnotu, a pokud není zadána, vrátí hodnotu None:

>>> vysky.get('Roman',0)
0
>>> vysky.get('Roman')
>>> vysky.get('Adam',0)
184
>>>

Tímto způsobem vytvoříme prázdné asociativní pole vysky = {}. Zápisem vysky['Katka‘] = 174 vytvoříme asociaci klíče 'Katka' s hodnotou 174. Pokud v asociativním poli klíč 'Katka' již existuje, změníme jeho hodnotu na 174.

>>> vysky = {}
>>> vysky['Katka'] = 174
>>> vysky
{'Katka': 174}
>>> vysky['Alena'] = 174
>>> vysky
{'Alena': 174, 'Katka': 174}
>>> vysky['Katka'] = 169
>>> vysky
{'Alena': 174, 'Katka': 169}
>>>

---

❓ Mohou být v jednom asociativním poli dva klíče s různými hodnotami (například: 'Katka':174 a 'Katka':169)?

❓ Které datové typy mohou být klíči asociovaného pole (zjistěte experimentálně)?

❓ Které z těchto typů: integer, float, string, boolean, tuple mohou být hodnotami v asociovaném poli?

❓ Můžeme na asociovaná pole použít řezy (slice)?

❓ Co vypíše funkce len() pro asociované pole?

---

Upravme náš program z úvodu této kapitoly. Místo dvou seznamů jmena a vysky vytvoříme jedno asociativní pole vyska. Zpočátku bude prázdné. Po načtení vstupu vytvoříme asociaci mezi klíčem (jméno osoby) a hodnotou (výška osoby). Ukázka první části programu (načtení):

print('Zjistím ti výšku zadaných osob (Enter = konec).')
info = input('Zadej jméno a výšku osoby:')
vysky = {}
while info != '':
    info = info.split()
    vysky[info[0]] = info[1]
    info = input('Zadej jméno a výšku osoby:')

Funkce sum() se slovníkem nefunguje. Potřebujeme získat pouze hodnoty slovníku. Metoda values() vrátí hodnoty asociovaného pole a z nich můžeme vypočítat součet: sum(vysky.values()). Zbývající část programu (s použitím slovníku):

prumer = 0
soucet = sum(vysky.values())
pocet = len(vysky)
if pocet > 0:
    prumer = soucet / pocet
print('='*30)
print('Průměrná výška je: '+'{:.2f} cm'.format(prumer))
print('='*30)
print('Zjistím ti výšku zadaných osob (Enter = konec).')
hledat = input('Zadej jméno: ')
while hledat != '':
    hodnota = vysky.get(hledat, None)
    print(hledat+' má výšku: '+str(hodnota))
    hledat = input('Zadej jméno: ')

V případě neexistujícího klíče program přímo vypíše hodnotu None:

==============================
Průměrná výška je: 179.67 cm
==============================
Zjistím ti výšku zadaných osob (Enter = konec).
Zadej jméno: Adam
Adam má výšku: 184
Zadej jméno: Tomáš
Tomáš má výšku: None
Zadej jméno: Josef
Josef má výšku: 195
Zadej jméno:
>>>

Pomocí funkce list() můžeme vytvořit seznam pouze z hodnot slovníku (nebo pomocí funkce tuple() z nich vytvoříme n-tici):

>>> list(vysky.values())
[184, 195, 184, 167, 172, 176]
>>> tuple(vysky.values())
(184, 195, 184, 167, 172, 176)
>>>

Metoda keys() nám vrátí pouze klíče z asociativního pole a z nich můžeme pomocí funkce list() vytvořit seznam a pomocí funkce tuple() n-tici:

>>> vysky.keys()
dict_keys(['Adam', 'Josef', 'Jiří', 'Martina', 'Alena', 'Jana'])
>>> list(vysky.keys())
['Adam', 'Josef', 'Jiří', 'Martina', 'Alena', 'Jana']
>>> tuple(vysky.keys())
('Adam', 'Josef', 'Jiří', 'Martina', 'Alena', 'Jana')
>>>

Pomocí metody items() získáme všechny dvojice klíčů a hodnot ze slovníku a můžeme z nich také vytvořit seznam nebo n-tici. V tomto případě bude jedním prvkem dvojice (klíč, hodnota), tedy n-tice:

>>> vysky.items()
dict_items([('Adam', 184), ('Josef', 195), ('Jiří', 184), ('Martina', 167),
('Alena', 172), ('Jana', 176)])
>>> list(vysky.items())
[('Adam', 184), ('Josef', 195), ('Jiří', 184), ('Martina', 167),
('Alena', 172), ('Jana', 176)]
>>> tuple(vysky.items())
(('Adam', 184), ('Josef', 195), ('Jiří', 184), ('Martina', 167),
('Alena', 172), ('Jana', 176))
>>>

Cyklem for můžeme procházet také posloupnost klíčů, hodnot nebo dvojic klíč:hodnota z asociativního pole:

>>> for klic in vysky.keys():
    print(klic)

Adam
Josef
Jiří
Martina
Alena
Jana
>>>

>>> for hodnota in vysky.values():
    print(hodnota)

184
195
184
167
172
176
>>>

>>> for dvojice in vysky.items():
    print(dvojice)

('Adam', 184)
('Josef', 195)
('Jiří', 184)
('Martina', 167)
('Alena', 172)
('Jana', 176)
>>>

Nebo to můžeme udělat i takto:

>>> for klic, hodnota in vysky.items():
    print(klic, hodnota)

Alena 172
Adam 184
Josef 195
Martina 167
Jiří 184
Jana 176
>>>

---

💾 Cvičení

[1] Upravte program pro výpočty výšky osob tak, aby údaje zadané na vstupu ukládal do textového souboru.

[2] Upravte program s výškami osob tak, aby údaje o výšce osob načítal do slovníku ze souboru.

---

V textovém souboru slovicka.txt je na každém řádku anglický výraz (slovo) a český výraz (slovo). Jednotlivé výrazy jsou odděleny středníkem. Ukázka souboru slovicka.txt:

table;stůl
chair;stolička
lamp;lampa
window;okno
air condition;klimatizace
...

Vytvoříme program, který načte slovíčka do asociativního pole a následně nás z nich bude zkoušet. Nejprve vytvoříme slovník en_cz, ve kterém bude klíčem anglické slovíčko a hodnotou české slovíčko:

# 28_2.py

soubor = open('slovicka.txt', 'r')
en_cz = {}
for radek in soubor:
    radek = radek.strip()
    r = radek.split(';')
    en_cz[r[0]] = r[1]
print(en_cz)

Na závěr vypisujeme celé asociativní pole (slovník):

{'wardrobe': 'šatník', 'picture': 'obraz', 'desk': 'lavice', 'door': 'dveře',
'chair': 'stolička', 'ceiling': 'strop', 'armchair': 'křeslo', 'table': 'stůl',
... }
>>>

Nyní můžeme přímo z příkazového řádku zadávat anglická slovíčka jako klíče slovníku a program nám vypíše český překlad. Pokud omylem zadáme české slovíčko, program nahlásí chybu, protože česká slovíčka nejsou klíče, ale hodnoty:

>>> en_cz['carpet']
'koberec'
>>> en_cz['chair']
'stolička'
>>> en_cz['pohovka']
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#72>", line 1, in <module>
en_cz['pohovka']
KeyError: 'pohovka'
>>> en_cz['desk']
'lavice'
>>>

Pro překlad z češtiny do angličtiny si vytvoříme obrácený slovník – klíči budou hodnoty původního slovníku a hodnotami budou klíče původního slovníku:

cz_en = {}
for dvojice in en_cz.items():
    cz_en[dvojice[1]] = dvojice[0]
print(cz_en)

nebo to můžeme zapsat i takto:

cz_en = {}
for en, cz in en_cz.items():
    cz_en[cz] = en
print(cz_en)

Vytvořili jsme následující asociativní pole:

{'věšák': 'hanger', 'šatník': 'wardrobe', 'lavice': 'desk', 'lampa': 'lamp',
'hodiny': 'clock', 'obraz': 'picture', 'strop': 'ceiling', 'koberec': 'carpet',
... }
>>>

---

1.1. 💾 Cvičení

[3] Máme program se dvěma asociativními poli. Jedno se jmenuje en_cz (anglicko-český slovník) a druhé se jmenuje en_es (anglicko-španělský slovník). Slovníky buď přímo zkopírujte do programu, nebo je načtěte ze souboru. V souboru slovicka_en_es.txt najdete slova pro slovník en_es. Z těchto dvou slovníků vytvořte španělsko-český a česko-španělský slovník.

[4] V textovém souboru máme na samostatném řádku slovo ve češtině a na řádku pod ním jeho překlad do cizího jazyka. Takových dvouřádkových záznamů je v souboru libovolné množství. Vytvořte program, který nás náhodně zkouší ze slovíček cizího jazyka (v grafickém okně) a vždy nám dá na výběr čtyři libovolná slova ve češtině, přičemž jedno z nich je správná odpověď. Pokud slovo uhodneme, přidá nám bod; pokud ho neuhodneme, bude nám ho častěji zařazovat do seznamu slov, ze kterých nás má ještě vyzkoušet.

---

2. Šifrování náhodnou substitucí

V textovém souboru clanek.txt je článek z internetu, který chceme zašifrovat náhodnou substitucí. To znamená, že každému znaku v textu přiřadíme nějaký náhodný znak, který se v původním textu vyskytuje. Platí však, že jeden znak je v celém textu nahrazen stejným náhodným znakem. Zašifrovaný text uložíme do souboru clanek_zasifrovany.txt. Substituční tabulku (původní znak a nový znak – převodní tabulka) uložíme do souboru clanek_klic.txt.

---

❓ Zamyslete se, jaké kroky je třeba v programu provést.

❓ Jaké znaky musí obsahovat převodní tabulka? Jakým způsobem můžeme minimalizovat počet znaků použitých v převodní tabulce?

❓ Jak zajistíme, aby každý znak ze vstupního textu byl v převodní tabulce zaznamenán přesně jednou?

---

Podívejme se na program:

# 28_sifrovani.py

import random
soubor = open('clanok.txt', 'r')
celytext = soubor.read()
soubor.close()

znaky = []
for znak in celytext:
    if not znak in znaky:
        znaky.append(znak)
znaky_zamichane = znaky[:]
random.shuffle(znaky_zamichane)

substituce = {}
for i in range(len(znaky)):
    substituce[znaky[i]] = znaky_zamichane[i]

celytext_sifrovany = ''
for znak in celytext:
    celytext_sifrovany = celytext_sifrovany + substituce[znak]

soubor_sifrovany = open('clanok_sifrovany.txt', 'w')
soubor_sifrovany.write(celytext_sifrovany)
soubor_sifrovany.close()

soubor_tabulka = open('clanok_klic.txt', 'w')
for klic, hodnota in substituce.items():
    soubor_tabulka.write(klic+';'+hodnota+';')
soubor_tabulka.close()

Celý soubor načteme do jedné proměnné celytext. Následně procházíme jednotlivé znaky této proměnné a v seznamu znaky vytváříme vstupní abecedu (tj. seznam všech znaků použitých ve vstupním souboru – každý znak do něj přidáme pouze jednou). Nejprve zjistíme, zda jsme daný znak již do seznamu znaky přidali, a pokud ne, přidáme ho tam. Následně vytvoříme kopii seznamu (znaky_zamichane = znaky[:]), ve které znaky náhodně zamícháme pomocí funkce random.shuffle(znaky_zamichane). K zamíchání použijeme funkci shuffle() z modulu random.

---

❓ Které datové typy dokáže funkce random.shuffle() zamíchat? (zjistěte to experimentováním v příkazovém řádku)

❓ Jak bychom náhodně zamíchali prvky seznamu bez funkce random.shuffle()?

❓ Proč jsme vytvořili kopii seznamu a nestačí zapsat přiřazení znaky_zamichane = znaky?

❓ Jak program zpracuje znak konce řádku v souboru '\n'?

---

Kdybychom v textovém souboru měli pouze tento text: okolní sítě, nebo kdybychom tuto větu přiřadili proměnné celytext, mohla by být převodní tabulka ve slovníku uspořádána například takto:

Nyní stačí procházet znaky proměnné celytext, přičemž daný znak slouží jako klíč ve slovníku substituce k nové hodnotě (kterou jsme získali zamícháním a která je uložena v tomto slovníku).

celytext_sifrovany = ''
for znak in celytext:
    celytext_sifrovany = celytext_sifrovany + substituce[znak]

Zašifrovaný text už jen uložíme do souboru. Následně uložíme do souboru celý slovník, tedy převodní tabulku.

soubor_tabulka = open('clanek_klic.txt', 'w')
for kluc, hodnota in substituce.items():
    soubor_tabulka.write(kluc+';'+hodnota+';')
soubor_tabulka.close()

---

❓ Jak byste udělali program na opačný proces - rozšifrování?

❓ Za jakých okolností nebudou programy pro šifrování a rozšifrování fungovat správně? Které znaky mohou / nemohou být použity v textovém souboru pro toto šifrování?

❓ Pokud bychom ze zašifrovaného souboru vytvořili seznam znaků v programu pro šifrování, v čem by se lišil seznam znaků zašifrovaného a nezašifrovaného souboru? Nebo by byly seznamy stejné?

❓ Je takové šifrování symetrické? Můžeme program pro šifrování použít i pro rozšifrování?

❓ Pokud bychom vícekrát šifrovali vstupní soubor, budou výstupy stejné? Proč?

---

Výsledný program pro rozšifrování:

# 28_desifrovani.py

import random
soubor = open('clanok_sifrovany.txt', 'r')
celytext_sifrovany = soubor.read()
soubor.close()

soubor = open('clanok_kluc.txt', 'r')
tabulka = soubor.read()
tabulka = tabulka[:-1]
soubor.close()
pole = tabulka.split(';')
pole1 = pole[::2]
pole2 = pole[1::2]

substituce = {}
for i in range(len(pole1)):
    substituce[pole2[i]] = pole1[i]

rozsifrovani = ''
for znak in celytext_sifrovany:
    rozsifrovani = rozsifrovani + substituce[znak]
print(rozsifrovani)

---

❓ Proč je v programu tento řádek tabulka = tabulka[:-1]? Co by se stalo, kdybychom ho vynechali?

❓ Co udělají tato dvě přiřazení pole1 = pole[::2] a pole2 = pole[1::2]? Jakým způsobem je můžeme nahradit, pokud je nechceme použít?

❓ Kdybychom četli soubor for cyklem po řádcích, jak by se změnila funkčnost a efektivnost programu? Diskutujte o tom ve skupině.

---

3. Frekvence výskytů znaků

Pomocí slovníku můžeme vytvořit frekvenční tabulku znaků, slov a jiných údajů. Frekvenční tabulka je seznamem sledovaných hodnot (čísel, řetězců, aj., například znaků nebo slov) a informací o počtu výskytů (neboli frevenci) těchto hodnot ve sledovaném souboru těchto hodnot. Například můžeme vytvořit frekvenční tabulku o počtu výskytů jednotlivých písmen v textu nebo větším rozsahu textů.

---

❓ Co si myslíte? Analyzujeme-li větší množství textu (v jednom jazyce), jaká bude frekvence jednotlivých znaků abecedy v těchto textech? Budou se vyskytovat jednotlivé znaky v textu přibližně ve stejném počtu, nebo jejich počty budou mít jiné rozdělení?

❓ Pokud uděláme frekvenční tabulku znaků ve větším textu ve dvou různých jazycích a porovnáme tyto tabulky, budou se v něčem lišit nebo budou podobné?

❓ Samuel Morse vymyslel kódování anglické abecedy (Morseova abeceda, nebo morseovka) do posloupnosti krátkého a dlouhého signálu (tečka a čárka) a od roku 1844 se používalo toto kódování v telegrafii. Znaky byly kódovány různým počtem teček a čárek. Co si myslíte, které znaky měly kratší zápis v kódování a které delší? Svou odpověď zdůvodněte.

---

V textovém souboru anglicke_texty.txt máme připraveny tři anglické články ze stránky www.bbc.com. Ze souboru vytvoříme frekvenční tabulku znaků písmen anglické abecedy, zbylé znaky budeme ignorovat. Abychom nemuseli zvlášť sčítat velká a malá písmena, změníme si všechna písmena na malá. Frekvenční tabulku vypíšeme pouze jednoduše příkazem print.

# 28_5.py

soubor = open('anglicke_texty.txt', 'r')
frekvence = {}
for radek in soubor:
    radek = radek.lower()
    for znak in radek:
        if 'a' <= znak <= 'z':
            frekvence[znak] = frekvence.get(znak, 0) + 1
soubor.close()
print(frekvence)

❓ Budou nebo musí být ve slovníku po zpracování souboru zastoupena všechna písmena malé abecedy? Čím je to ovlivněno?

Ukázka výstupu programu na příkazovém řádku a také zjištění počtu klíčů ve slovníku:

{'d': 463, 'f': 243, 'o': 870, 'x': 28, 'v': 149, 'g': 242, 'h': 525, 'z': 2,
'i': 896, 'b': 213, 'n': 882, 'w': 204, 'c': 505, 'p': 279, 'u': 309, 's': 862,
'm': 264, 'e': 1446, 'j': 16, 'q': 6, 'a': 1069, 'k': 88, 'y': 239, 'r': 871,
'l': 526, 't': 1119}
>>> len(frekvence)
26
>>>

>>> frekvence.sort()
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#13>", line 1, in <module>
frekvence.sort()
AttributeError: 'dict' object has no attribute 'sort'
>>>

Můžeme to vyřešit dvěma způsoby. Například si ze slovníku vyrobíme seznam n-tic, kde jedna n-tice bude v pořadí hodnota a klíč. Tento seznam seřadíme metodou sort, čili se seřadí podle nultého prvku n-tic (tam máme hodnotu neboli frekvenci výskytu znaku). Nebo použijeme standardní funkci sorted(), která z prvků libovolné posloupnosti (řetězce, seznamu, n-tice...) vytvoří nový seznam těchto hodnot, standardně seřazený vzestupně (od nejmenšího prvku po největší). Když seřadíme slovník funkcí sorted(), vytvoří z něj jen seřazený seznam klíčů, a my potřebujeme seřazení podle hodnot slovníku:

>>> sorted(frekvence)
['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h', 'i', 'j', 'k', 'l', 'm', 'n', 'o', 'p',
'q', 'r', 's', 't', 'u', 'v', 'w', 'x', 'y', 'z']
>>>

Pro funkci sorted() použijeme další dva parametry

sorted(frekvence, key=frekvence.get, reverse=True)

Parametrem key určujeme, která funkce se použije při seřazování. Čili funkce sorted bude procházet klíči slovníku frekvence a při zařazování daného klíče pro určení pořadovací hodnoty použije funkci get, která pro daný klíč zjistí hodnotu ve slovníku. Čili řazení bude podle hodnot slovníku, ale v seřazené posloupnosti budou pouze klíče. To nám až tak nevadí, neboť pro tyto klíče si snadno zjistíme hodnotu ze slovníku. Parametrem reverse určujeme, zda chceme posloupnost seřadit vzestupně nebo sestupně.

>>> sorted(frekvence, key=frekvence.get, reverse=True)
['e', 't', 'a', 'i', 'n', 'r', 'o', 's', 'l', 'h', 'c', 'd', 'u', 'p', 'm', 'f',
'g', 'y', 'b', 'w', 'v', 'k', 'x', 'j', 'q', 'z']

Výsledný program:

# 28_6.py

soubor = open('anglicke_texty.txt', 'r')
frekvence = {}
for radek in soubor:
    radek = radek.lower()
    for znak in radek:
    if 'a' <= znak <= 'z':
        frekvence[znak] = frekvence.get(znak, 0) + 1
soubor.close()
zoradene = sorted(frekvence, key=frekvence.get, reverse=True)
for kluc in zoradene:
    print(kluc, frekvence.get(kluc))

Výstup z programu:

e 1446
t 1119
a 1069
i 896
n 882
r 871
o 870
s 862
l 526
h 525
c 505
d 463
u 309
p 279
m 264
f 243
g 242
y 239
b 213
w 204
v 149
k 88
x 28
j 16
q 6
z 2

Na stránce je pěkná tabulka, která nám pomůže dekódovat Morseovu abecedu.

Při čtení postupujeme zleva doprava. Každé políčko představuje část jednoho vyslaného znaku a to podle barvy (tečka nebo čárka) a sloupce (pořadí tečky či čárky ve vysílaném znaku). V následující tabulce představují modrá pole čárku a žlutá tečku.

Vytvořme program, který vygeneruje takovou tabulku na základě četnosti znaků zjištěné předchozím programem. K původnímu programu přidáme část k vykreslení tabulky. Pokuste se programu porozumět a v duchu si simulovat jeho činnost ještě předtím, než jej spustíte na počítači.

# 28_7.py

import tkinter
canvas = tkinter.Canvas(width=300, height=320)
canvas.pack()

def kresli_stlpec(x, y, dx, dy, znaky):
    fa, fb = 'yellow', 'lightblue'
    for znak in znaky:
        canvas.create_rectangle(x, y, x+dx, y+dy, fill=fa)
        canvas.create_text(x+dx/2, y+dy/2, text=znak)
        y += dy
        fb, fa = fa, fb

velkost = 300
pocet_casti = 2
x = 10
y = 10
dx = 50
spracovat = zoradene[:]

while len(spracovat) > 0:
    kresli_stlpec(x, y, dx, velkost/pocet_casti, spracovat[:pocet_casti])
    spracovat = spracovat[pocet_casti:]
    x += dx
    pocet_casti *= 2

---

❓ Kolikrát se zavolá funkce kresli_stlpec?

❓ Co bude v seznamu spracovat po skončení programu?

❓ Jak se změní nakreslená tabulka, pokud přiřazení pocet_casti = 2 nahradíme přiřazením pocet_casti = 3 nebo přiřazením pocet_casti = 1?

❓ Jak se změní tabulka, pokud do funkce kresli_stlpec vložíme na začátek přiřazení znaky = znaky[::-1]?

❓ Porovnejte původní tabulku z wikipedie s naší tabulkou. V čem se liší? Jsou zásadně odlišné, nebo mají něco společného? Diskutujte ve skupině.

---

3.1. 💾 Cvičení

[5] Na internetu najděte několik článků v českém jazyce, uložte je do jednoho textového souboru a vytvořte z něj frekvenční tabulku znaků. Následně vedle sebe vykreslete dvě tabulky, jak by mohlo vypadat kódování Morseovy abecedy z anglických a českých textů.

[6] V souboru cetnost_pismen_ve_slovech.pdf
jsou tabulky procentuálního výskytu grafém v českém jazyce pro různé styly. Z vašeho textového souboru v českém jazyce vytvořte frekvenční tabulku znaků a přepočtěte ji na procenta. Obě tabulky navzájem porovnejte.

[7] Pomocí programu vytvořte histogram ze sestupně seřazené frekvenční tabulky podle frekvence výskytů znaků jak v českém, tak v anglickém jazyce.

---

4. Seznam asociativních polí

V úvodu kapitoly jsme pomocí slovníku vytvořili seznam osob se jménem a výškou. Pokud bychom k seznamu osob chtěli doplnit další údaje, k jednomu klíči (ke jménu osoby) by mohla být hodnotou například n-tice nebo seznam. Ale museli bychom neustále při práci s touto strukturou myslet na to, co který prvek této n-tice nebo seznamu vyjadřuje. Například ke jménu bychom si pamatovali kromě výšky i rok narození a místo narození. Takový slovník by mohl vypadat například takto:

>>> osoby = {'Roman':(196, 2001, 'Zlín'),'Eva':(184, 2000, 'Pardubice'), 'Jana':(180, 2001,'Kolín')}
>>> osoby['Roman']
(196, 2001, 'Zlín')
>>> osoby['Roman'][0]
196
>>> osoby['Roman'][1]
2001
>>> osoby['Roman'][2]
'Zlín'
>>>

Pokud bychom do struktury doplnili další informace, například adresu bydliště apod., už nebude jasné, co který údaj vyjadřuje. Vhodnější bude, když pro každou osobu vytvoříme asociativní pole (slovník, dictionary) s klíči vyska, narození, misto a z těchto asociativních polí (slovníků) vytvoříme seznam. Čili budeme mít seznam s posloupností prvků o osobách a všechny informace o jedné osobě budou v jednom slovníku, kde klíč popisuje danou informaci. Takto má každá osoba v seznamu jakousi "kartu" se svými údaji:

Seznam osob můžeme naplňovat i postupně:

osoby = []
osoba = {'jmeno':'Roman', 'vyska':196, 'narozeni':2001, 'misto':'Zlín'}
osoby.append(osoba)
osoba = {'jmeno':'Eva', 'vyska':184, 'narozeni':2000, 'misto':'Pardubice'}
osoby.append(osoba)
osoba = {'jmeno':'Jana', 'vyska':180, 'narozeni':2001, 'misto':'Kolín'}
osoby.append(osoba)
print(osoby)

Vytvoříme textový soubor, kde bude seznam osob s těmito údaji. Jednotlivé údaje jsou odděleny středníkem a načteme je do seznamu asociativních polí. Ukázka textového souboru osoby.txt:

Roman;196;2001;Zlín
Eva;184;2000;Pardubice
Jana;180;2001;Kolín
Adam;187;2002;Brno
...

Program, který přečte soubor:

soubor = open('osoby.txt', 'r')
osoby = []
for radek in soubor:
    info = radek.split(';')
    osoba = {}
    osoba['jmeno'] = info[0]
    osoba['vyska'] = int(info[1])
    osoba['narozeni'] = int(info[2])
    osoba['misto'] = info[3].strip()
    osoby.append(osoba)

soubor.close()
print(osoby)

Z textového souboru jsme přečetli strukturované informace (databázi nebo databázovou tabulku). Jeden záznam databáze (informace o jedné osobě) jsme vložili jako jeden prvek seznamu. S takovými jednoduchými databázemi jsme zvyklí pracovat i v tabulkovém kalkulátoru (např. Excel, Calc, ...). Přímo v tabulkovém kalkulátoru můžeme databázovou tabulku uložit jako CSV soubor, což je běžný textový soubor, ve kterém jsou sloupce tabulky odděleny středníkem (popř. čárkami). Soubor CSV můžeme číst i přímo v Pythonu jako běžný textový soubor, proto nemusíme měnit ani jeho příponu z .csv na .txt (soubor = open('osoby.csv', 'r')).

Pokud bude po načtení text poškozený (chybná diakritika), je pravděpodobně potřeba zadat správné kódování znaků. To můžeme určit například podle programu, ve kterém byl soubor vytvořen nebo uložen. Kódování pak uvedeme při otevírání souboru pomocí parametru encoding:

soubor = open('osoby.csv', 'r', encoding='utf-8')

Pokud utf-8 nefunguje, může být soubor uložen například v kódování cp1250 (Windows-1250):

soubor = open('osoby.csv', 'r', encoding='cp1250')

Postup: Pokud se po načtení zobrazují chybné znaky, zkusíme jiné kódování. Pro české texty jsou nejčastější utf-8 a cp1250.

---

4.1. 💾 Cvičení

[8] Z načteného seznamu osob zjistěte a vypište jména osob a počet osob, které se narodili v:

1. zadaném roce,
2. zadaném městě.

[9] Z načteného seznamu osob zjistěte a vypište nejvyšší a nejmladší osobu.

[10] Najděte si na internetu nějakou tabulku (například seznam studentů), zkopírujte jej do tabulkového kalkulátoru, uložte jako .csv soubor (kódování UTF-8) a tento soubor načtěte vytvořeným programem v Pythonu do seznamu asociativních polí. Následně v tomto seznamu najděte nebo vypočítejte a následně vypište např. průměr, maximum, počet nějakých údajů.

[11] V textových souborech eu_cz.csv, eu_sk.csv a eu_en.csv se nacházejí tabulky o zemích (členech EU), které jsou vytvořeny ze stránek:

• https://cs.wikipedia.org/wiki/%C4%8Clensk%C3%BD_st%C3%A1t_Evropsk%C3%A9_unie
• https://sk.wikipedia.org/wiki/%C4%8Clenovia_Eur%C3%B3pskej_%C3%BAnie
• https://en.wikipedia.org/wiki/Member_state_of_the_European_Union

Všechny tři stránky jsou pod stejným heslem wikipedie, ale v různých jazycích (CZ, SK, EN). Tabulky uložené v souborech mají některé údaje společné, ale mnohé se mohou lišit. V prvním řádku souborů jsou popsány také informace v jednotlivých sloupcích (csv tabulky). Ukázky některých řádků jednotlivých souborů (bez prvních řádků):

eu_cz.csv:
Francie;1958;65 327 724;643 801;111;106;74;29
Itálie;1958;59 394 207;301 340;97;98;73;29
Německo;1958;81 843 743;357 022;124;125;96;29

eu_sk.csv:
Francúzsko;1958;60,65;547 030;29 203;114;74
Nemecko;1958;82,46;357 021;30 150;117;96
Taliansko;1958;58,1;301 230;29 414;114;73

eu_en.csv:
France ;Paris ;1958;66352469;632833;2,833,687 ;74
Germany ;Berlin ;1958;81089331;357021;3,874,437 ;96
Italy ;Rome ;1958;61438480;301338;2,147,744 ;73

Vytvořte program, který přečte tyto soubory do paměti a:

1. porovná správnost údajů v jednotlivých tabulkách, které by měly být stejné (například rozlohu, počet obyvatel - pokud je údaj ze stejného roku, počet měst v Evropském parlamentu). Nesprávné (odlišující se údaje) program vypíše a upozorní na ně,

2. vytvoří textový soubor slovnik_krajin.csv, kde bude seznam všech zemí (jejich názvy). V jednom řádku budou názvy zemí ve všech třech jazycích odděleny středníkem. Například: Francie;Francúzsko;France,

3. vypočítá a vypíše celkovou rozlohu EU, celkový počet obyvatel, celkový počet měst v Evropském parlamentu pro všechny jazykové verze a výsledky vzájemně porovná,

4. vypočítá celkovou průměrnou hustotu obyvatelstva v EU a také hustotu obyvatelstva v jednotlivých zemích,

5. po zadání roku na vstupu od uživatele vypíše seznam zemí, které v tom roce byly členy EU, přičemž země budou seřazeny podle roku vstupu do EU,

6. vypočítá a zobrazí nějaké informace, které si vyberete.

[12] Vytvořte program simulace života speciálních bakterií. V programu se na náhodných místech vygenerují speciální bakterie (kruhy). Každá bakterie má při vzniku vygenerovanou náhodnou velikost (z malého intervalu) a náhodnou barvu. Program simuluje náhodný pohyb bakterií po ploše. Když se střetnou dvě bakterie (dotknou se), větší pohltí menší a svou velikost zvětší o velikost pohlcené bakterie:

S programem experimentujte, zkoušejte mu měnit a doplňovat různé parametry a pozorujte simulaci.

[13] Upravte program z předchozí úlohy (simulace života speciálních bakterií) tak, že na začátku se vygenerují bakterie jen dvou barev barva1 a barva2. Setkají-li se dvě bakterie stejné barvy, větší pohltí menší. V případě, že se setkají dvě bakterie různé barvy, vytvoří se nová bakterie (na náhodném místě), jejíž velikost bude průměrem původních bakterií a její barva bude náhodná. Program bude průběžně vypisovat i stav o počtu bakterií jednotlivých barev.

S programem experimentujte a doplňte do něj parametr, kterým můžeme nastavit poměr počtu bakterií jedné a druhé barvy a následně můžeme pozorovat simulaci, co se bude dít s populací.

[14] V připraveném textovém souboru airlines.txt je seznam leteckých linek společnosti EuroJet Airlines ve tvaru start;cíl na každém řádku. Ukázka části souboru:

Prague;Brussels
London Stansted;Berlin
Zurich;Prague
Vienna;London Heathrow
Budapest;Berlin
Vienna;Paris Orly
...

Vytvořte program, který načte ze souboru seznam leteckých linek společnosti EuroJet Airlines.

1. Vypište, kolik linek z jednotlivých letišť společnost provozuje.

2. Vypište, ze kterého letiště je provozováno nejvíce linek. Pokud je takových více, vypište všechny.

3. Vypište tabulku, z kolika letišť létá jedna linka, z kolika dvě atp. až po maximální počet linek z jednoho letiště.

[15] Vyhledejte si na internetu mezinárodní telefonní předvolby pro země Evropské unie. (Např. Česko má +420). V připraveném textovém souboru predvolby.txt jsou uložena pouze telefonní čísla (jedno telefonní číslo na jednom řádku) na pobočky vaší firmy v rámci EU v mezinárodním tvaru (kromě poboček v ČR).

1. Vytvořte program, který vypíše seznam zemí, ve kterých má vaše firma pobočky.
2. Počítejte s tím, že telefonní čísla mohou být ve tvaru +420..., ale také 00420....
3. Počítejte i s čísly, která nemají mezinárodní předvolbu – to jsou pobočky v ČR.
4. Vypište seznam, kolik poboček se nachází v jednotlivých zemích.

---

5. Hledání pokladu - textová dobrodružná hra

# 28_poklad.py

print("Vítej v dobrodružné hře HLEDÁNÍ POKLADU!")
print("Úkolem je najít jeskyni s pokladem a ten pak")
print("uložit do chrámu.")
print("Pohybuj se pomocí příkazů: sever, jih, vychod, zapad")
print("Napiš 'konec' pro ukončení hry.\n")

# Popis herního světa
mapa = {
    "plaz": {
        "popis": "Stojíš na opuštěné pláži. Před tebou je džungle.",
        "sever": "dzungle"
    },
    "dzungle": {
        "popis": "Jsi v husté džungli. Všude kolem slyšíš zvuky zvířat.",
        "jih": "plaz",
        "vychod": "jeskyne",
        "zapad": "chram"
    },
    "jeskyne": {
        "popis": "Vcházíš do temné jeskyně. Na zemi se něco leskne.",
        "zapad": "dzungle"
    },
    "chram": {
        "popis": "Stojíš před starým chrámem.",
        "vychod": "dzungle"
    }
}

# Počáteční stav hry
misto = "plaz"
poklad_nalezen = False
hra_bezi = True

while hra_bezi:
    print("\n" + mapa[misto]["popis"])

    # Speciální události
    if misto == "jeskyne" and not poklad_nalezen:
        print("Našel jsi poklad!")
        poklad_nalezen = True

    if misto == "chram" and poklad_nalezen:
        print("V chrámu poklad bezpečně uložíš.")
        print("Vyhrál jsi hru!")
        break

    prikaz = input("Kam chceš jít? ").lower()

    if prikaz == "konec":
        print("Hra ukončena.")
        hra_bezi = False

    elif prikaz in mapa[misto]:
        misto = mapa[misto][prikaz]

    else:
        print("TUDY TO NEJDE!")

Začneme úplně jednoduše:

mistnost = {
    "nazev": "Džungle",
    "popis": "Hustá džungle plná zvuků."
}

• "nazev" je klíč
• "Džungle" je hodnota
• hodnoty mohou být text, číslo, seznam i další slovník

Přístup k hodnotě:

print(mistnost["popis"])

Ve hře má každé místo:

• textový popis
• možné směry, kam se dá jít

Jedno místo tedy může vypadat takto:

plaz = {
    "popis": "Stojíš na opuštěné pláži.",
    "sever": "dzungle"
}

klíč "sever" říká, když hráč půjde na sever, dostane se do džungle

Celá mapa hry je slovník, který obsahuje další slovníky:

mapa = {
    "plaz": {
        "popis": "Stojíš na opuštěné pláži.",
        "sever": "dzungle"
    },
    "dzungle": {
        "popis": "Jsi v husté džungli.",
        "jih": "plaz"
    }
}

Struktura:

mapa
 ├─ "plaz"
 │   ├─ "popis"
 │   └─ "sever"
 └─ "dzungle"
     ├─ "popis"
     └─ "jih"

Jak hra slovník používá:

Ve hře máme proměnnou:

misto = "plaz"

Výpis popisu místa

print(mapa[misto]["popis"])

Čteme to takto: „V mapě najdi místo, kde jsem, a z něj vypiš popis.“

Hráč zadá směr:

prikaz = input("Kam chceš jít? ").lower()

Ověření:

if prikaz in mapa[misto]:
    misto = mapa[misto][prikaz]

Význam:

• prikaz in mapa[misto] → existuje takový směr?
• mapa[misto][prikaz] → vrátí název další místnosti

Žádné složité podmínky – mapa rozhoduje za nás.

💾 Úkoly:

1. Nakresli na papír mapu míst.
2. Přidej do mapy nové místo.
3. Přidej nový směr z existujícího místa.
4. Změň popis místa.

---

5.1. 💾 Cvičení - vlastní textová hra

Nakresli mapu:

Mapa by měla být jednoduchá (4–6 míst), přehledná, čtvercová nebo křížová, například:

         [ Hrad ]
            |
[ Les ]—[ Náměstí ]—[ Jeskyně ]
            |
        [ Přístav ]

Každý čtverec = jedno místo

Každé místo musí mít:

• krátký název (bez mezer, ideálně malými písmeny)
• popis pro hráče

Tabulka návrhu:

Na mapě	Název v kódu	Popis
Náměstí	namesti	Stojíš na rušném náměstí.
Les	les	Jsi v temném lese.
Jeskyně	jeskyne	Temná a vlhká jeskyně.

Důležitá vazba: grafika → text → kód

Směry = šipky na mapě:

Teď stačí ke každému místu doplnit kam se dá jít a kam se jít nedá. Např.:

• z namesti jdeš sever → hrad
• z namesti jdeš vychod → jeskyne

Na papíře:

Náměstí:
- sever → Hrad
- východ → Jeskyně
- jih → Přístav

Teprve teď přijde Python:

Základní struktura:

mapa = {
    "namesti": {
        "popis": "Stojíš na rušném náměstí.",
        "sever": "hrad",
        "vychod": "jeskyne",
        "jih": "pristav"
    }
}

• klíče = směry
• hodnoty = názvy míst

U každého místa se ptej:

• Má toto místo popis?
• Jsou všechny směry oboustranné?
• Existuje cíl, kam se nedá dojít? (chyba)
• Typická chyba: z lesa se jde na východ, ale zpět už ne.

Kostra hry (stejná pro všechny). V ní neměníš logiku hry, jen data.

misto = "namesti"

while True:
    print(mapa[misto]["popis"])
    prikaz = input("Kam chceš jít? ").lower()

    if prikaz == "konec":
        break
    elif prikaz in mapa[misto]:
        misto = mapa[misto][prikaz]
    else:
        print("Tímto směrem jít nemůžeš.")

Je krásně vidět, že hra se mění změnou mapy, ne kódu.

Příklady témat:

• hrad (věž, nádvoří, sklepení)
• škola (třída, kabinet, chodba)
• vesmírná loď (most, strojovna, hangár)
• nemocnice
• strašidelný dům

Slovník funguje vždy stejně.

Pokročilé rozšíření (pro zdatnější):

• přidej "predmet": True/False
• přidej "zamceno": True
• přidej seznam inventáře
• přidej podmíněné vstupy

Shrnutí:

1. Nakresli mapu
2. Pojmenuj místa
3. Urči směry
4. Přepiš do slovníku
5. Použij stejnou herní smyčku

„Neprogramuješ hru, ale svět, ve kterém hra běží.“