Add materials on paths & directories

lessons/fast-track/filesystem/index.md

@@ -0,0 +1,198 @@
+# Soubory a cesty
+
+Informace uložené v Pythonních proměnných – seznamech, slovnících, a tak dále – jsou dočasné.
+Jakmile Python ukončíš, zmizí.
+Chceš-li něco uložit na delší dobu, nebo třeba sdílet s jinými programy,
+můžeš si informace uložit do souboru.
+
+S počítačovými soubory (angl. *files*) už ses asi setkal{{a}}.
+Teď se na ně ale podívejme trochu podrobněji.
+
+Soubor je místo, kam se dají ukládat informace – *obsah*. Kromě obsahu mají soubory ještě další vlastnosti:
+
+* *jméno*, podle kterého se soubor dá najít,
+* informace o *vlastnictví* a *oprávnění*, které určují kdo může ze souboru
+  číst a kdo do něj může zapisovat,
+* informace o *časech* vytvoření, posledního zápisu, a podobně,
+* a další informace, na každém druhu operačního systému jiné.
+
+Tak jako je kapitola v knížce poskládaná z písmenek, obsah souboru je
+poskládaný z *bajtů* (angl. *bytes*) – malých čísel.
+Každá informace, kterou počítač umí zpracovat, se dá zakódovat do bajtů
+podobně jako se z písmenek skládá text.
+
+Soubory jsou většinou uloženy na disku (nebo podobném médiu), kde bývá místo
+na bilióny bajtů.
+Aby počítač poznal, kde na disku je který soubor, používá *souborový systém*
+(angl. *filesystem*).
+Ten plní podobnou funkci jako v knížce obsah, jména kapitol a čísla stránek.
+
+
+## Operační systémy
+
+Souborových systémů existuje spousta druhů.
+Experti nám snad prominou hrubé zjednodušení, když si je rozdělíme na dva
+druhy: ty pro Windows a ty pro Unix.
+
+Unix je operační systém, vytvořený v sedmdesátých letech, ze kterého vycházejí
+dnešní systémy Linux, macOS a další.
+Základní principy, o kterých bude řeč tady, se od dob Unixu většinou
+příliš nezměnily.
+A tak když v těchto materiákech uvidíš jméno „Unix“, jde o něco společné pro
+Linux i macOS.
+Hlavní rozdíly mezi Linuxem a macOS jsou v konvencích – např. na Linuxu se
+místo pro domovské adresáře jmenuje většinou `/home`, kdežto na macOS `/Users`.
+
+Další rozšířený operační systém, Windows, z Unixu nevychází.
+Některé věci se v něm, jak později uvidíme, chovají jinak.
+
+
+## Adresáře
+
+Na dnešních souborových systémech jsou soubory tříděny do *adresářů* neboli
+*složek* (angl. *directory*, *folder*).
+Adresář může obsahovat spoustu souborů nebo i jiných adresářů.
+
+A teď něco, co pro tebe může být nové: pro programátory jsou adresáře taky soubory.
+Souborů je dokonce spousta druhů: *normální soubory* s informacemi, adresáře
+(které obsahují další soubory), speciální soubory které můžou reprezentovat
+celý disk nebo spojení mezi počítači, odkazy na jiné soubory, a tak dále.
+Co je a co není soubor závisí na systému.
+Dnes se proto omezíme jen na dva druhy souborů, které najdeme jak na Windows
+tak na Unixu: normální datové soubory (ty, které si pod jménem „soubor“
+představí běžný uživatel) a adresáře.
+
+
+## Cesty
+
+Abys mohl/a najít nějaký soubor, potřebuješ znát jeho jméno a adresář,
+který ten soubor obsahuje.
+Abys pak mohl/a najít ten adresář, musíš opět znát jméno adresáře a adresář,
+který ho obsahuje.
+A tak dál, až se dostaneš ke *kořenovému adresáři* (angl. *root directory*),
+který (zjednodušeně řečeno) obsahuje celý souborový systém.
+Když napíšeš jména všech adresářů které takhle projdeš za sebe, dostaneš
+*cestu* (angl. *path*) k danému souboru.
+Taková cesta by mohla na Unixu být třeba:
+
+* Linux: `/home/janca/Documents/archiv.tar.gz`
+* macOS: `/Users/janca/Documents/archiv.tar.gz`
+
+To znamená, že začneš v kořenovém adresáři (který se na Linuxu jmenuje `/`),
+v něm hledáš adresář `home` nebo `Users` (ten tradičně obsahuje domovské
+adresáře uživatelů), v něm pak `janca` (podle uživatelského jména),
+v něm `Documents`, a v něm pak `archiv.tar.gz`.
+To už není adresář, ale normální soubor do kterého se dají zapsat informace.
+
+Obdobná cesta na Windows by mohla být třeba:
+`C:\Users\Jana\Documents\archiv.tar.gz`
+
+Tahle cesta začíná na disku `C:`.
+Windows mají na rozdíl od Unixu zvláštní souborový systém pro každý disk,
+a tak mají víc kořenových adresářů – třeba `C:\` a `D:\`.
+Dál je to podobné jako na Unixu, jen oddělovač adresářů je zpětné lomítko
+místo obyčejného.
+
+## Absolutní a relativní cesty
+
+Cesta, která začíná v konkrétním kořenovém adresáři, se nazývá *absolutní*
+cesta (angl. *absolute* path). Je jako úplná poštovní adresa:
+správně nadepsaný dopis můžu hodit do schránky kdekoli na světě a (teoreticky)
+vždy dojde k adresátovi.
+
+Když ale dopis do Česka házím do české schránky, můžu vynechat informaci
+o kontinentu a zemi.
+Je to tak kratší a jednodušší‚ ale z Austrálie by to nefungovalo.
+
+Na podobném principu jsou založeny *relativní cesty* (angl. *relative paths*).
+Když už jsi v domovském adresáři, stačí zadat cestu `Documents/archiv.tar.gz`,
+bez lomítek či jména disku na začátku.
+To znamená, že cesta nezačíná v kořenovém adresáři, ale v *aktuálním adresáři*
+(angl. *current directory*) – tam, kde právě jsi.
+Kdyby ses pomocí `cd` přepnul{{a}} jinam, tahle relativní cesta by přestala
+fungovat.
+
+Kde relativní cesta „začíná“, to záleží na kontextu – většinou jde o aktuální 
+adresář, ale může to být třeba gitový repozitář
+(hlavní adresář nějakého projektu), adresář s programem který právě běží,
+a podobně.
+
+## Dvě tečky a jedna tečka
+
+Každý adresář obsahuje dva speciální záznamy: `..` a `.`.
+
+Jméno `.` (tečka) vždy označuje samotný adresář.
+Tudíž `/home/janca` je stejný adresář jako `/home/janca/.`,
+`/home/janca/././././.` a tak dál.
+To nezní moc užitečně – ale jen do té doby, než potřebuješ zadat jako
+relativní cestu samotný aktuální adresář.
+
+Jméno `..` (dvě tečky) označuje *nadřazený adresář*.
+Když se tohle jméno objeví v cestě, znamená to, že potřebujeme přejít
+o úroveň výš.
+Jsi-li v adresáři `/home/janca/Pictures/dovolena`, tak:
+
+* cesta `..` znamená adresář `/home/janca/Pictures`
+* cesta `../../programy/venv` znamená `/home/janca/programy/venv`
+* absolutní cesta `/home/janca/Documents/../Pictures/dovolena`
+  znamená `/home/janca/Pictures/dovolena`
+
+> [note]
+> Striktně řečeno, výše uvedené neplatí vždycky:
+> speciální soubory zvané *symbolické odkazy* (angl. *symlinks*) můžou počítač
+> při procházení cesty přesměrovat tak, že `Documents/../Pictures` bude jiný
+> soubor než `Pictures`.
+> Detaily jsou nad rámec těchto materiálů, nicméně je to důvod, proč Python
+> nebude automaticky nahrazovat `Documents/../Pictures` za `Pictures`.
+
+
+## Jména souborů
+
+Jméno souboru je řetězec. Nemůže to ale být jakýkoli řetězec.
+Různé systémy mají různou maximální délku jména (i když na tenhle limit dnes 
+většinou nenarazíš).
+A navíc je omezen i obsah – jméno souboru nesmí obsahovat:
+
+* na Unixu oddělovač adresářů `/` ani speciální nulový znak,
+* na windows oddělovač `\`, znaky `<>:"/|?*` ani speciální znaky (např.
+  tabulátor, znak nového řádku).
+
+Nedoporučuji s názvy příliš experimentovat, protože některé validní znaky
+můžou v určitých kontextech mít zvláštní význam (např. `*` a `?` jako zástupné
+znaky), špatně se používají (např. mezery a nové řádky), působí problémy
+s kódováním (např. písmena s diakritikou nebo emoji), nebo naráží na problémy
+s tím, že Windows nerozlišují velikost písmen ale Unix ano.
+
+Programátoři by se tak měli omezit na:
+
+* malá písmena bez diakritiky,
+* číslice `0` - `9`,
+* pomlčku `-`,
+* podtržítko `_`, a
+* tečku jako oddělovač přípony.
+
+Možná sis všiml{{a}}, že normální lomítko, `/`, nesmí na Windows být ve jménu
+souboru.
+Spousta moderních programů (včetně většiny knihoven v Pythonu) toho využívá a
+dopředná lomítka automaticky zaměňuje za zpětná.
+Můžeš tak na všech systémech používat stejné relativní cesty: `Documents/archiv.tar.gz` většinou funguje i na Windows.
+
+
+## Přípony
+
+Hodně jmen souborů obsahuje tečku a za ní krátkou *příponu* (angl. *extension*),
+která tradičně indikuje formát souboru – způsob,
+kterým jsou v souboru zakódovány informace.
+Například soubor `hrad.jpeg` má příponu `.jpeg`.
+Ten kdo ví, že [JPEG](https://cs.wikipedia.org/wiki/JPEG) je způsob zakódování
+obrázku (zvlášť vhodný pro fotografie), si tak může domyslet že v souboru je
+nejspíš fotka hradu.
+
+Pythonisti zase poznají příponu `.py`.
+Python samotný ji vyžaduje: příkaz `import module` hledá soubor `module.py`.
+
+Přípony jsou zvlášť důležité na Windows, kde se podle nich vybírá program,
+kterým se soubor otevře.
+(Unix se oproti tomu dívá v prvé řadě na samotný obsah souboru.)
+
+Přípon se může objevit i víc: `archiv.tar.gz` nejspíš obsahuje několik souborů spojených dohromady ve formátu [tar](https://cs.wikipedia.org/wiki/Tar_%28informatika%29) a pak zkomprimovaných ve formátu [gzip](https://cs.wikipedia.org/wiki/Gzip).

lessons/fast-track/filesystem/info.yml

@@ -0,0 +1,4 @@
+title: Souborové systémy
+style: md
+attribution: Petr Viktorin, 2018-2019
+license: cc-by-sa-40