racket mooc - jakso 2
TRANSCRIPT
Racket
2. JAKSO
SisällysFUNKTIO
1. Funktio
2. Funktion määrittely
3. Funktion esittely
4. Funtion kutsuminen
5. Funktion testaaminen
Vinkkejä viikon palautustehtävään
Debuggaus
KOODIAAPINEN MOOC - SYKSY 2015
EHTOLAUSEET
1. Totuusarvot
2. Vertailuoperaattorit
3. Predikaatit
4. Ehtolause
5. Ehtolause funktion sisällä
Funktion avulla yleistetään sääntöjäTällä jaksolla opimme määrittelemään funktioita. Funktio on tapa yleistää sääntöjä. Sen sijaan, että kirjoittaisimme
(/ (+ 1 2) 2)
(/ (+ 4 5) 2)
Kirjoitamme em. säännön yleisessä eli abstraktissa muodossa muuttujien a ja b avulla:
(/ (+ a b) 2)
Lisäksi tarvitsemme rakenteen, jolla saamme nimen säännölle (keskiarvo) sekä arvot muuttujille a ja b.
(define (keskiarvo a b)
(/ (+ a b) 2)
KOODIAAPINEN MOOC - SYKSY 2015
(keskiarvo 1 2)
(keskiarvo 4 5)
Funktion määrittely Funktion kutsuminen
Funktio
4
Kirjoita kerran,kutsu useasti.
Funktio muuttaa syötteet (argumentit) paluuarvoksi
5
funktio
ARGUMENTIT
100
”solid”
”red”
PALUUARVO
Funktion käsite tulee matematiikasta
KOODIAAPINEN MOOC - SYKSY 2015
MÄÄRITTELYJOUKKO ARVOJOUKKO
3 9neliö-funktio
-3
Funktio toimii aina samalla tavalla samalle syötteelle.
neliö : Luku -> Luku
𝑓 𝑥 = 𝑥2
Esimerkkiympyrä-funktio
7
ympyräfunktio
ARGUMENTIT
100
”black”
PALUUARVO
ympyrä : Luku Väri -> Kuva
Funktio, joka palauttaa kuvan
8
ARGUMENTIT
100
PALUUARVO
”black”
r
väri
MUUTTUJAT(PARAMETRIT)
(𝑐𝑖𝑟𝑐𝑙𝑒 𝑟 "solid" 𝑣ä𝑟𝑖)
Funktion määrittely
9
(define (ympyrä r väri)
(circle r ”solid” väri))
Funktion esittely(kommenttirivillä)
10
; ympyrä : Luku Väri -> Kuva
(define (ympyrä r väri)
(circle r ”solid” väri))
Funktion nimi 1. Parametrin tyyppi 2. Parametrin tyyppi Funktion paluuarvon tyyppi
Funktion kutsuminen(interaktioikkunasta)
> (ympyrä 60 ”red”)
>(ympyrä 40 ”black”)
>(overlay (ympyrä 20 "black")
(ympyrä 40 "white")
(ympyrä 60 "black")
(ympyrä 80 "white")
(ympyrä 100 "black"))
11
argumentit paluuarvo
Esimerkki : risti-funktio1) Funktion esittely:
;; risti : Luku Luku Väri -> Kuva
2) Funktion määrittely:
(define (risti a b väri)
(overlay (rectangle a b ”solid” väri)
(reactangle b a ”solid” väri)))
3) Funktion kutsuminen:
(risti 20 50 ”blue”)
12
Funktion kutsuminen (toisen funktion sisältä = apufunktion kutsuminen)
13
(define (pallot r väri)
(beside (ympyrä r väri)
(ympyrä r väri)))
> (pallot 30 ”blue”)
argumentteina käytetään nyt pallot-funktion parametreja r ja väri(ympyrä on tässä apufunktio)
Funktion testaaminenKoska funktio toimii aina samalla tavalla samalle syötteelle (argumenttien arvoille), voidaan funktion koodin oikeellisuudesta varmistua kirjoittamalla testikoodia (check-expect).
Check-expect vertaa funktiokutsun palauttamaa arvoa odotusarvoon:
14
(check-expect (risti 20 50 ”blue”)
)
(check-expect (risti 20 50 ”blue”)
(overlay (rectangle 20 50 ”solid” ”blue”)
(reactangle 20 20 ”solid” ”blue”)))
funktiokutsu
odotusarvo = se mitä pitäisi tulla paluuarvona, jos funktio toimii oikein
TAI
Funktio, joka palauttaa luvun
15
ARGUMENTIT
400
PALUUARVO
25
10 000
x
y
MUUTTUJAT(PARAMETRIT)
𝑎 ∙ 𝑏
Esimerkki: pinta-ala-funktio1) Funktion esittely:
;; pinta-ala : Luku Luku -> Luku
2) Funktion määrittely:
(define (pinta-ala a b)
(* a b))
3) Funktion kutsuminen (testaaminen käsin):
> (pinta-ala 400 25)
4) Funktion testaaminen (automaattisesti):
(check-expect (pinta-ala 400 25)
10000)
16
funktiokutsu
odotusarvo
Kirjoita oma funktio0. tarkoitus: kirjoita lyhyt kuvaus siitä mitä funktiosi tekee (vaihtoehtoisesti selitä tämä kaverillesi sanallisesti.) Pääasia, että ymmärrät mitä olet tekemässä.
1. esittely: keksi funktiollesi nimi, listaa tarvittavien muuttujien tietotyypit ja päätä mitä tietotyyppiä funktiosi palauttaa.
2. määrittely: keksi muuttujille (parametreille) nimet, kirjoita funktion koodi parametrien avulla.
3. testaus:
◦ kutsu funktiotasi interaktioikkunasta eri argumenttien arvoilla TAI
◦ kirjoita testit check-expect:in avulla ja aja koodi
17
kom
me
ntteja
ajettavaa koo
dia
Haarautuminen syötteen mukaan
Funktioissa on sisäänrakennettuna ajatus myös siitä, että ne toimivat vain tietyillä syötteen arvoilla. Niiden määrittelyjoukko on siis rajattu.
Jos funktiota kutsutaan sellaisella syötteellä, joka ei kuulu sen määrittelyjoukkoon, funktion pitäisi osata palauttaa jotain järkevää näissä ns. virhetilanteissa.
On myös tilanteita, joissa tietyillä syötteen arvoilla tehdään jotain ja toisilla syötteen arvoilla jotain täysin erilaista.
Tällaiseen toiminnallisuuteen tarvitsemme totuusarvoja, predikaatteja, vertailuoperaattoreita sekä ehtolausetta (if).
KOODIAAPINEN MOOC - SYKSY 2015
Totuusarvot (true/false)
- tosi#true, true
#t, #T
19
true false
- epätosi#false, false
#f, #F
VertailuoperaattoritVertailuoperaattorit palauttavat totuusarvon
Yleensä vain samantyyppisiä arvoja kannattaa verrata keskenään, siksi nämä funktiot tarkistavat myös sen, että argumentit ovat oikean tyyppisiä:
◦ Vertailuoperaattorit luvuille: <, >, <=, >=, =
◦ Merkkijonoille: string=?
◦ Kuville: image=?
esim. (< 4 5) #true
(= 4 -4) #false
(string=? ”kissa1” ”kissa1”) #true
20
PredikaatitFunktioita, jotka palauttavat totuusarvon kutsutaan predikaateiksi.
Racket-kielessä niiden nimessä on usein kysymysmerkki
esim. (number? 4) #true
(string? 4) #false
(even? 2) #true
(zero? 3) #false
(positive? -3) #false
21
?
Ehtolause (if)
22
(if (< a 100)
”a on pienempi kuin 100”
”a on yhtäsuuri tai suurempi kuin 100”)
Ehtolause funktion sisälläEhtolause sijaitsee normaalisti funktion sisällä, jolloin tutkitaan saatuja parametrien arvoja:
esim.
(define (termostaatti lämpötila)
(if (< lämpötila 22)
”käynnistä lämmitin”
”sammuta lämmitin”)))
23
22°C
Sisäkkäiset ehtolauseetEhtolauseen sisällä voi olla toinen ehtolause:
esim.
(define (termostaatti lämpötila)
(if (number? lämpötila)
(if (< lämpötila 22)
”käynnistä lämmitin”
”sammuta lämmitin”)
”lämpötilasensori on viallinen”))
24
sisempi ehtolause onulomman ehtolauseen”tosihaara”
Robottiautofunktio ehtolauseella
1) Esittely
;; robottiauto : Väri -> Merkkijono
2) Määrittely
(define (robottiauto valo)
(if (string=? valo ”green”)
”aja”
”pysähdy”)
3) Testaus
(check-expect (robottiauto ”red”)
”pysähdy”))
(check-expect (robottiauto ”green”)
”pysähdy”))
25
Älykäs-overlayfunktio ehtolauseella0) Funktion tarkoitus:
;; uusi overlay, joka varmistaa, että kapeampi kuva tulee aina päällimmäiseksi
1) Funktion esittely:
;; älykäs-overlay : Kuva Kuva -> Kuva
2) Funktion määrittely:
(define (älykäs-overlay k1 k2)
(if (<= (image-width k1) (image-width k2))
(overlay k1 k2)
(overlay k2 k1)))
3) Funktion testaus (huom. molemmat haarat pitää testata):
(check-expect (älykäs-overlay (square 20 ”solid” ”red”)
(square 10 ”solid” ”blue”))
(overlay (square 10 ”solid” ”blue”)
(square 20 ”solid” ”red”)))
KOODIAAPINEN MOOC - SYKSY 2015
SanastoKoodarin käsikirjasta löytyy sanasto
Käytä sitä hyväksesi kun törmäät sinulle uuteen termiin. Toisen viikon uudet termit:
ARVOJOUKKO TOTUUSARVO
FUNKTIO PREDIKAATTI
KOMMENTTI VERTAILUOPERAATTORI
PARAMETRI EHTOLAUSE
MÄÄRITTELYJOUKKO
KOODIAAPINEN MOOC - SYKSY 2015
Funktio:0) Tarkoitus1) Esittely2) Määrittely3) Testit
Vinkkejä jakson palautustehtävään
Tällä viikolla harjoittelet funktion määrittelyä ja ehtolauseen käyttöä. Tehtävänäsi on kirjoittaa siis vähintään yksi funktio, jossa on vähintään yksi ehtolause. Koska koodari ei koskaan kirjoita koodia vain tietonetta varten vaan myös muille koodareille luettavaksi ja uudelleen käytettäväksi, funktio koodin tulee sisältää kaikki nämä osiot:
KOODIAAPINEN MOOC - SYKSY 2015
Jotta joku toinen koodari (tai sinä itse) ymmärtää mitä funktiosi tekee
Jotta funktiota voi käyttää, pitää tietää millaisilla arvoilla sitä pitää kutsua
Varsinainen koodi, joka määrittelee uuden funktion (define...)
Testit, joiden avulla todistetaan, että ko. funktio myös toimii (check-expect...). Testaa kaikki haarat.
Vinkkejä jakson palautustehtävään
Saat keksiä itse mitä funktiosi tekee. Se voi olla funktio, joka palauttaa kuvan tai se voi olla funktio, joka laskee jotain. Kun olet saanut selville idean, etsi sopivia funktioita Koodarin käsikirjasta.
Hyviin ohjelmointikäytänteisiin liittyy funktion nimeäminen kuvaavalla nimellä. Myös käytetyt parametrit olisi hyvä nimetä kuvaavalla nimellä. Jos käytät vakioita, määrittele ne 1. jaksossa opitulla tavalla (define).
Palauttamasi koodi menee vertaisarvioitavaksi, eli sen lukee, testaa ja arvioi joku toinen kurssilainen. Jos olet koodannut aikaisemmin, pidä huolta siitä että koodisi on tarpeeksi yksinkertainen, niin että aloittelijakin ymmärtää mitä se tekee ja miten funktiotasi kutsutaan. Käytä KISS-periaatetta
KISS = ”Keep It Simple, Stupid”
KOODIAAPINEN MOOC - SYKSY 2015
Racket
DEBUGGAUSPalaa tähän kohtaan, kun törmäät virheilmoituksiin!
Mistä virheilmoitukset voivat johtuvat?
KOODIAAPINEN MOOC - SYKSY 2015
Virheilmoitus Syitä
define: expected at least one variable after the function name, but found none
Esimerkki
define: expected only one expression after the variable name neliö, but found 1 extra part
Esimerkki
a: this variable is not defined Esimerkki(1)Esimerkki(2)
check-expect: expects 2 arguments, but found only 1 Esimerkki
define: expected only one expression for the function body, but found 2 extra parts
Esimerkki(1)Esimerkki(2)Esimerkki(3)
… this function is not defined Esimerkki
Debuggaus:define: expected at least one variable after the function name…
KOODIAAPINEN MOOC - SYKSY 2015
Racket BSL – kielessä ei sallita funktioita, joilla ei ole yhtään parametria (muuttujaa).
Lisää funktiollesi vähintään yksi parametri:
(define (neliö a)
0)
ja paina ”run”.
Huom! Tämä neliö-funktio ei tee mitään älykästä.
Debuggaus:define: expected only one expression after the variable name …
KOODIAAPINEN MOOC - SYKSY 2015
Koska define:llä voidaan määritellä myös muuttuja (vakio) tämä tulkitaan vääränlaiseksi muuttujan arvon asettamiseksi (neliö sanan jälkeen on kaksi lauseketta a ja 0, kun pitäisi olla vain yksi).
Lisää sulut funktion nimen ja parametrin ympärille:
(define (neliö a)
0)
ja paina ”run”.
Huom! Tämä neliö-funktio ei tee mitään älykästä.
Debuggaus:a: this variable is not defined (1)
KOODIAAPINEN MOOC - SYKSY 2015
Parametriin (muuttujaan) a voidaan viitata vain funktion sisällä. Tässä siihen viitataan sen ulkopuolella, jonne se ei ”näy”. Check-expect lauseissa pitää käyttää konkreettisia esimerkkiarvoja.
Lisää a:n tilalle tässä valittu esimerkkiluku 45:
(check-expect (neliö 45)
(* 45 45))
ja paina ”run”.
Debuggaus:a: this variable is not defined (2)
KOODIAAPINEN MOOC - SYKSY 2015
Parametriin (muuttujaan) a voidaan viitata vain funktion sisällä. Tässä siihen viitataan sen ulkopuolella, jonne se ei ”näy”. Check-expect lauseissa pitää käyttää konkreettisia esimerkkiarvoja.
Lisää a:n tilalle tässä valittu esimerkkiluku 45:
(check-expect (neliö 45)
(* 45 45))
ja paina ”run”.
Debuggaus:check-expect: expects 2 arguments, but found only 1
KOODIAAPINEN MOOC - SYKSY 2015
Check-expect – funktio ottaa kaksi argumenttia. Ensimmäinen kutsuu testattavaa funktiota (neliö), ja toinen tuottaa odotusarvon, johon uuden funktion paluuarvoa verrataan. Tässä odotusarvo on unohtunut pois.
Lisää odotusarvo:
(check-expect (neliö 45)
(* 45 45))
ja paina ”run”.
Debuggaus:define: expected only one expression for the function body, but found 2…(1)
KOODIAAPINEN MOOC - SYKSY 2015
Funktion pitää palauttaa aina yksi lauseke. Tällä yhden lausekkeen sijaan niitä tulkitaan olevan kolme: a, * ja a. Racket – lauseke muodostetaan sulkumerkkien avulla ja funktion nimi kirjoitetaan heti ”sulkuauki”-merkin jälkeen.
Lisää sulut ja siirrä funktion nimi oikealle paikalle:
(define (neliö a)
(* a a))
a paina ”run”.
Debuggaus:define: expected only one expression for the function body, but found 2…(2)
KOODIAAPINEN MOOC - SYKSY 2015
Funktion pitää palauttaa aina yksi lauseke. Tässä funktion sisällä on kaksi erillistä Racket – lauseketta: 0 sekä (* a a).
Poista turha koodi:
(define (neliö a)
(* a a))
a paina ”run”.
Debuggaus:define: expected only one expression for the function body, but found 2…(3)
KOODIAAPINEN MOOC - SYKSY 2015
Funktion pitää palauttaa aina yksi lauseke. Tässä funktion sisällä on kaksi erillistä Racket – lauseketta.
Yhdistä erilliset lausekkeet (tai poista turha lauseke):
(define (neliö a)
(number->string (* a a)))
a paina ”run”.
Huom. number->string muuttaa luvun merkkijonoksi
Debuggaus:… this function is not defined
KOODIAAPINEN MOOC - SYKSY 2015
Check-expect – lauseke testaa neliö-funktiota mutta tässä sitä ei ole määritetty.
Lisää neliö-funktion määrittely:
(define (neliö a)
(* a a))
a paina ”run”.