Wiki 4: Functions, Scope, Modules na Mradi wa "Daftari la Wanafunzi"

Mwezi 1 | Lengo kuu: Mwanafunzi aweze kugawa programu kuwa functions zinazotumika tena, kutumia modules (za Python na zake mwenyewe), na kukamilisha mradi wa kwanza kamili wa CLI.

Maandalizi ya Mwalimu (soma kabla ya wiki kuanza)

• Tengeneza folder python_darasa\wiki04, na ndani yake folder daftari kwa ajili ya mradi.
• Soma: https://docs.python.org/3/tutorial/controlflow.html#defining-functions (hadi 4.9) na https://docs.python.org/3/tutorial/modules.html (sehemu 6.1 tu).
• Andika mradi wa "Daftari la Wanafunzi" mwenyewe kabla ya Kipindi 3 (code kamili iko kwenye Kipindi 3). Iendeshe, ijaribu kwa input mbaya. Ukiielewa kila mstari, utaweza kumsaidia mwanafunzi akikwama.
• Dhana ngumu za wiki hii: return dhidi ya print na scope (local vs global). Jaribu mifano ya Kipindi 1 Hatua 3 na Kipindi 2 Hatua 1 kwenye REPL mpaka uweze kuzieleza kwa maneno yako.
• Kipindi 3 ni pia marudio ya Mwezi 1 — andaa maswali ya haraka (yako kwenye Kipindi 3).

Malengo ya Wiki (mwisho wa wiki mwanafunzi ataweza...)

1. Kuandika function kwa def, kuiita, na kuelewa kwa nini functions ni muhimu (DRY — Don't Repeat Yourself).
2. Kutumia parameters na arguments; kutofautisha return na print; kurudisha thamani nyingi (tuple).
3. Kutumia default arguments, keyword arguments, *args na **kwargs.
4. Kuelewa scope (local na global) na kwa nini kuepuka global.
5. Kuandika docstrings na kutumia help().
6. Kutumia import na modules: math, random, datetime, na kutengeneza module yake mwenyewe.
7. Kujenga programu ya CLI "Daftari la Wanafunzi" kwa kutumia lists, dicts na functions.

Kipindi 1 — Functions: def, parameters, return

Mtiririko wa kipindi

1. Marudio ya kazi ya nyumbani (kamusi.py)
2. Kwa nini functions? Tayari tunatumia: print, len, input
3. def bila parameters, kisha na parameters
4. return dhidi ya print
5. Mapumziko
6. Kurudisha thamani nyingi; return mapema; function inaita function
7. Kubadilisha programu ya zamani (madaraja ya alama) kuwa functions
8. Zoezi darasani
9. Q&A + kazi ya nyumbani

Elezo kwa mwalimu (soma kwanza wewe)

• Function ni kipande cha code chenye jina, ambacho unakiandika mara moja na kukitumia (kukiita) mara nyingi.
• Tayari tumetumia functions za Python (built-in): print(), len(), input(), int(). Sasa tunatengeneza zetu.

• Muundo:

  python

  Copy

  def jina_la_function(parameter1, parameter2):
      # mwili (body) — indented
      return matokeo
  

• Kufafanua (define) si kuendesha. def inamwambia Python "kumbuka maagizo haya". Hayafanyiki mpaka uite: jina_la_function(3, 4).

• Parameter ni jina la variable kwenye def (a, b). Argument ni thamani halisi unayotuma wakati wa kuita (3, 4).
• return inarudisha thamani kwa aliyeita na inamaliza function papo hapo. Unaweza kuihifadhi: x = jumlisha(3, 4).
• print inaonyesha tu kwenye skrini — haimpi aliyeita chochote. Function isiyo na return inarudisha None.
• Kanuni rahisi: function ifanye kazi moja; ikihesabu kitu, irudishe (return); acha code inayoiita iamue kama ita-print.
• Kurudisha thamani nyingi: return ndogo, kubwa → inarudisha tuple → a, b = function().
• Function lazima ifafanuliwe kabla ya kuitwa (juu kwenye file).

Sema hivi kwa mwanafunzi

• "Function ni kama mashine ya juisi: unaweka matunda (arguments), inafanya kazi ndani (body), inakupa juisi (return). Hujali ndani inafanyaje — unaitumia tu."
• "Au kama recipe ya chapati iliyoandikwa kwenye daftari. Kuandika recipe (def) si kupika. Kupika ni kuiita: pika_chapati(5)."
• "return ni kama mhudumu anayekuletea chakula mezani — unaweza kukila, kukihifadhi, kukipa mtu. print ni kama mhudumu anayekuonyesha chakula kupitia dirishani kisha anaondoka nacho!"
• "DRY — Don't Repeat Yourself. Ukijikuta unanakili code ile ile mara tatu, ni wakati wa kutengeneza function."

Andika code hii live (share screen)

Hatua 1 — functions.py: function ya kwanza

def salimu():
    print("Habari!")
    print("Karibu darasani.")

salimu()
salimu()

Habari!
Karibu darasani.
Habari!
Karibu darasani.

Futa salimu() mbili za mwisho na endesha — hakuna kinachotokea. "Kufafanua si kuendesha."

Hatua 2 — Parameters

def salimu(jina):
    print(f"Habari {jina}!")

salimu("Amina")
salimu("Juma")

def eneo_mstatili(urefu, upana):
    print("Eneo ni", urefu * upana)

eneo_mstatili(5, 3)      # Eneo ni 15

Hatua 3 — return dhidi ya print (muhimu sana!)

def jumlisha_print(a, b):
    print(a + b)

def jumlisha_return(a, b):
    return a + b

x = jumlisha_print(3, 4)      # inaonyesha 7
print("x ni:", x)             # x ni: None  ← !!

y = jumlisha_return(3, 4)     # haionyeshi kitu
print("y ni:", y)             # y ni: 7
print(jumlisha_return(10, 5) * 2)   # 30 — tunaweza kuitumia kwenye hesabu

Uliza: "Kwa nini x ni None?" → function haikurudisha kitu.

Hatua 4 — return inamaliza function

def ni_mtu_mzima(umri):
    if umri >= 18:
        return True
    return False          # inafikiwa tu kama juu haikurudisha

print(ni_mtu_mzima(20))   # True
print(ni_mtu_mzima(12))   # False

def gawa(a, b):
    if b == 0:
        return "Huwezi kugawa kwa sifuri"
    return a / b
    print("Mstari huu haufikiwi kamwe")

print(gawa(10, 2))        # 5.0
print(gawa(10, 0))        # Huwezi kugawa kwa sifuri

Hatua 5 — Thamani nyingi

def takwimu(namba):
    return min(namba), max(namba), sum(namba) / len(namba)

ndogo, kubwa, wastani = takwimu([45, 82, 67, 90])
print(ndogo, kubwa, wastani)      # 45 90 71.0

Hatua 6 — Kubadilisha programu ya zamani kuwa functions

def daraja(alama):
    if alama >= 75:
        return "A"
    elif alama >= 65:
        return "B"
    elif alama >= 45:
        return "C"
    elif alama >= 30:
        return "D"
    else:
        return "F"

def wastani(alama_list):
    if len(alama_list) == 0:
        return 0
    return sum(alama_list) / len(alama_list)

alama = [78, 64, 50, 29]
for a in alama:
    print(a, "->", daraja(a))

w = wastani(alama)
print(f"Wastani: {w:.1f}, daraja: {daraja(w)}")

78 -> A
64 -> C
50 -> C
29 -> F
Wastani: 55.2, daraja: C

Sisitiza: function daraja inatumika mara 5 bila kuandika if/elif tena.

Hatua 7 — Function inaita function

def eneo_duara(r):
    return 3.14159 * r ** 2

def gharama_rangi(r, bei_kwa_m2):
    return eneo_duara(r) * bei_kwa_m2

print(f"{gharama_rangi(2, 5000):,.0f} TZS")   # 62,832 TZS

Maswali ya kumuuliza mwanafunzi

1. Tofauti ya kufafanua (define) na kuita (call) function? — Jibu: def inahifadhi maagizo; kuita f() ndiko kunayaendesha.
2. Function isiyo na return inarudisha nini? — Jibu: None.
3. Parameter na argument? — Jibu: Parameter ni jina kwenye def; argument ni thamani inayotumwa.
4. Code baada ya return inafanyika? — Jibu: Hapana, return inamaliza function.
5. Kwa nini ni bora return kuliko print ndani ya function ya hesabu? — Jibu: Ili matokeo yatumike tena (kuhifadhi, kuhesabu, kulinganisha).

Makosa ya kawaida

Zoezi darasani

1. Andika celsius_to_fahrenheit(c) inayorudisha c * 9/5 + 32. Ijaribu kwa 0, 37, 100.
2. Andika ni_shufwa(n) inayorudisha True/False. Itumie kuchapisha namba shufwa 1–20.
3. Andika hesabu_vokali(neno) inayorudisha idadi ya vokali.
4. Andika bei_baada_ya_punguzo(bei, asilimia) inayorudisha bei mpya. Mf. (10000, 15) → 8500.0.

def celsius_to_fahrenheit(c):
    return c * 9 / 5 + 32

for c in [0, 37, 100]:
    print(c, "C =", celsius_to_fahrenheit(c), "F")
# 0 C = 32.0 F, 37 C = 98.6 F, 100 C = 212.0 F


def ni_shufwa(n):
    return n % 2 == 0

for i in range(1, 21):
    if ni_shufwa(i):
        print(i, end=" ")
print()


def hesabu_vokali(neno):
    idadi = 0
    for h in neno.lower():
        if h in "aeiou":
            idadi += 1
    return idadi

print(hesabu_vokali("Tanzania"))    # 4


def bei_baada_ya_punguzo(bei, asilimia):
    return bei - bei * asilimia / 100

print(bei_baada_ya_punguzo(10000, 15))   # 8500.0

Kipindi 2 — Default/Keyword Arguments, *args/**kwargs, Scope, Docstrings, Modules

Mtiririko wa kipindi

1. Marudio ya kazi ya nyumbani
2. Default arguments na keyword arguments
3. *args na **kwargs
4. Scope: local na global
5. Mapumziko
6. Docstrings na help()
7. Modules: import math, random, datetime, from ... import
8. Module yetu wenyewe: zana.py + main.py
9. Q&A + kazi ya nyumbani

Elezo kwa mwalimu (soma kwanza wewe)

• Default argument: def salimu(jina, salamu="Habari"): — kama mtumiaji hatatuma salamu, inatumia "Habari". Parameters zenye default lazima ziwe baada ya zisizo na default.
• Keyword argument: wakati wa kuita, taja jina: salimu(salamu="Shikamoo", jina="Bibi") — mpangilio haujalishi. Tayari mmetumia: print(..., sep="-", end="").
• *args: inakusanya arguments zozote za ziada (positional) kuwa tuple. def jumla(*namba): → jumla(1, 2, 3) → namba = (1, 2, 3).
• **kwargs: inakusanya keyword arguments za ziada kuwa dict. def wasifu(**taarifa): → wasifu(jina="Ali", mji="Moshi") → taarifa = {"jina": "Ali", "mji": "Moshi"}.
• Majina args/kwargs ni mazoea tu; muhimu ni * na **.
• Scope: variable iliyotengenezwa ndani ya function ni local — inaishi ndani tu na inapotea function ikiisha. Variable iliyotengenezwa nje (juu ya file) ni global — inaweza kusomwa ndani ya function. Lakini ukiipa thamani ndani ya function (x = ...), Python inatengeneza local mpya yenye jina hilo; global haibadiliki.
• Keyword global x inaruhusu kubadilisha global ndani ya function — epuka; ni bora kupitisha kama parameter na kutumia return.
• Tahadhari (mutable): kama global ni list/dict, ukiibadilisha kwa method (.append) ndani ya function, inabadilika kweli (hakuna assignment mpya). Hii tutaitumia kwenye mradi Kipindi 3 (tunapitisha list kama parameter).
• Docstring: string ya """...""" mstari wa kwanza ndani ya function, inaeleza function inafanya nini. help(jina_la_function) inaionyesha. VS Code inaionyesha ukipeleka mouse juu ya jina.
• Module ni file la .py lenye functions/variables. import math → math.sqrt(16). from math import sqrt → sqrt(16). import datetime as dt → jina fupi.
  • math: sqrt, pi, ceil, floor, pow
  • random: randint, choice, shuffle, random
  • datetime: date.today(), datetime.now(), .strftime("%d/%m/%Y"), kutoa tarehe mbili → timedelta
• Module yako: file zana.py kwenye folder ile ile → import zana kwenye main.py. Usiite file lako math.py, random.py, datetime.py!
• if __name__ == "__main__": — code chini yake inaendeshwa tu ukiendesha file hilo moja kwa moja, si likiwa imported. Ifundishe kwa ufupi; tutaitumia kwenye mradi.

Sema hivi kwa mwanafunzi

• "Default argument ni kama kuagiza chai: usiposema chochote, unapata chai ya maziwa (default). Ukisema 'chai ya rangi', unapata hiyo."
• "Keyword argument ni kama kujaza fomu kwa kutaja kila sehemu: 'Jina: ..., Mji: ...' — haijalishi unaanza na ipi."
• "*args ni kama kikapu — weka matunda mangapi unayotaka. **kwargs ni kama kikapu chenye lebo kwenye kila tunda."
• "Scope ni kama chumba cha mtihani: kilichoandikwa kwenye karatasi ya rasimu ndani ya chumba (local) kinabaki humo. Ubao wa matangazo nje (global) kila mtu anaweza kuusoma, lakini si kuubadilisha bila ruhusa maalum."
• "Module ni kama sanduku la zana (toolbox). import math ni kufungua sanduku la zana za hisabati. Huhitaji kutengeneza nyundo mwenyewe."

Andika code hii live (share screen)

Hatua 1 — Default na keyword (arguments.py)

def salimu(jina, salamu="Habari"):
    print(f"{salamu}, {jina}!")

salimu("Amina")                         # Habari, Amina!
salimu("Bibi", "Shikamoo")              # Shikamoo, Bibi!
salimu(salamu="Mambo", jina="Juma")     # Mambo, Juma!

def bei_jumla(bei, idadi=1, kodi=0.18):
    return bei * idadi * (1 + kodi)

print(bei_jumla(1000))                  # 1180.0
print(bei_jumla(1000, 3))               # 3540.0
print(bei_jumla(1000, kodi=0))          # 1000.0

Hatua 2 — *args na **kwargs

def jumla(*namba):
    print("namba ni:", namba)
    total = 0
    for n in namba:
        total += n
    return total

print(jumla(1, 2))             # namba ni: (1, 2)  ->  3
print(jumla(5, 10, 15, 20))    # namba ni: (5, 10, 15, 20)  ->  50
print(jumla())                 # namba ni: ()  ->  0

def wasifu(jina, **taarifa):
    print(f"--- {jina} ---")
    for key, value in taarifa.items():
        print(f"{key}: {value}")

wasifu("Amina", umri=20, mji="Dodoma", kozi="Python")

--- Amina ---
umri: 20
mji: Dodoma
kozi: Python

Hatua 3 — Scope

x = 10                 # global

def onyesha():
    print("Ndani, x =", x)     # inaweza kusoma global

onyesha()              # Ndani, x = 10

def badilisha():
    x = 99             # hii ni LOCAL mpya, si global
    print("Ndani, x =", x)

badilisha()            # Ndani, x = 99
print("Nje, x =", x)   # Nje, x = 10  ← haijabadilika!

def tengeneza():
    siri = "local"
    return siri

tengeneza()
# print(siri)   # NameError: name 'siri' is not defined

Onyesha kosa la kawaida:

hesabu = 0
def ongeza():
    hesabu += 1        # UnboundLocalError
ongeza()

UnboundLocalError: cannot access local variable 'hesabu' where it is not associated with a value

Njia bora (bila global):

def ongeza(hesabu):
    return hesabu + 1

hesabu = 0
hesabu = ongeza(hesabu)
hesabu = ongeza(hesabu)
print(hesabu)          # 2

Na list ikipitishwa (mutable):

def ongeza_jina(orodha, jina):
    orodha.append(jina)     # inabadilisha list ya asili

majina = []
ongeza_jina(majina, "Amina")
ongeza_jina(majina, "Juma")
print(majina)          # ['Amina', 'Juma']

Hatua 4 — Docstrings

def bmi(uzito, urefu):
    """Hesabu Body Mass Index.

    uzito: kilo (float)
    urefu: mita (float)
    Inarudisha BMI kama float.
    """
    return uzito / urefu ** 2

help(bmi)
print(bmi(65, 1.7))

Pia onyesha: peleka mouse juu ya bmi kwenye VS Code — docstring inaonekana.

Hatua 5 — math na random (modules_demo.py)

import math
import random

print(math.sqrt(81))        # 9.0
print(math.pi)              # 3.141592653589793
print(math.ceil(4.1))       # 5
print(math.floor(4.9))      # 4
print(round(math.pi, 2))    # 3.14

print(random.randint(1, 6))                     # mf. 4
print(random.choice(["Simba", "Yanga", "Azam"]))  # mf. Yanga
kadi = [1, 2, 3, 4, 5]
random.shuffle(kadi)
print(kadi)                                      # mf. [3, 1, 5, 2, 4]
print(random.random())                           # mf. 0.5372... (0 hadi chini ya 1)

from math import sqrt, pi
print(sqrt(16), pi)         # 4.0 3.141592653589793

Hatua 6 — datetime

from datetime import date, datetime

leo = date.today()
print(leo)                              # mf. 2026-11-25
print(leo.year, leo.month, leo.day)
print(leo.strftime("%d/%m/%Y"))         # mf. 25/11/2026

sasa = datetime.now()
print(sasa.strftime("%H:%M"))           # mf. 18:30

mwaka_mpya = date(2027, 1, 1)
siku_zilizobaki = (mwaka_mpya - leo).days
print(f"Siku {siku_zilizobaki} hadi mwaka mpya")

def umri_kutoka_tarehe(mwaka, mwezi, siku):
    """Rudisha umri (miaka kamili) kutoka tarehe ya kuzaliwa."""
    leo = date.today()
    umri = leo.year - mwaka
    if (leo.month, leo.day) < (mwezi, siku):   # bado hajafikisha siku ya kuzaliwa
        umri -= 1
    return umri

print(umri_kutoka_tarehe(2005, 12, 15))

Angalia: (leo.month, leo.day) < (mwezi, siku) inalinganisha tuples — inaanza na kipengele cha kwanza, kikilingana inaenda cha pili. Mfano mzuri wa kurudia tuples za Wiki 3.

Hatua 7 — Module yetu: tengeneza zana.py

# zana.py — functions zetu za msaada
"""Zana ndogo za kusaidia programu zetu."""

KIWANGO_USD = 2600

def tzs_to_usd(tzs):
    """Badilisha shilingi kuwa dola."""
    return round(tzs / KIWANGO_USD, 2)

def mstari(urefu=30, alama="="):
    """Rudisha mstari wa alama kwa ajili ya kupamba."""
    return alama * urefu

if __name__ == "__main__":
    # inaendeshwa tu ukiendesha zana.py moja kwa moja
    print("Kujaribu zana:", tzs_to_usd(26000))

Kisha main.py kwenye folder ile ile:

import zana

print(zana.mstari())
print("Dola:", zana.tzs_to_usd(52000))
print("Kiwango:", zana.KIWANGO_USD)
print(zana.mstari(20, "-"))

Endesha main.py:

==============================
Dola: 20.0
Kiwango: 2600
--------------------

Kisha endesha zana.py moja kwa moja → Kujaribu zana: 10.0. Eleza: "Ukiendesha main.py, sehemu ya if __name__ == "__main__": ya zana.py haifanyiki."

Maswali ya kumuuliza mwanafunzi

1. def f(a, b=2) — f(5) inapata b = ? — Jibu: 2.
2. def f(a=1, b): inafanya kazi? — Jibu: Hapana: SyntaxError: parameter without a default follows parameter with a default.
3. *args inakuwa aina gani ndani ya function? **kwargs? — Jibu: tuple; dict.
4. Variable iliyoundwa ndani ya function inapatikana nje? — Jibu: Hapana (local).
5. Tofauti ya import math na from math import sqrt? — Jibu: Ya kwanza unaandika math.sqrt(); ya pili sqrt() moja kwa moja.
6. Kwa nini usiite file lako random.py? — Jibu: Python itaimport file lako badala ya module ya Python.

Makosa ya kawaida

Zoezi darasani

1. Andika tengeneza_email(jina, mwisho, kikoa="shule.ac.tz") inayorudisha jina.mwisho@kikoa kwa herufi ndogo.
2. Andika wastani(*alama) inayorudisha wastani wa alama zozote; irudishe 0 kama hakuna.
3. Kwa random, andika tengeneza_password(urefu=8) inayorudisha password ya herufi na namba za bahati. (Kidokezo: random.choice("abc...xyz0123456789").)
4. Andika siku_hadi(mwaka, mwezi, siku) inayorudisha siku zilizobaki hadi tarehe hiyo kutoka leo.

import random
from datetime import date


def tengeneza_email(jina, mwisho, kikoa="shule.ac.tz"):
    """Rudisha email kwa mfumo jina.mwisho@kikoa."""
    return f"{jina.strip().lower()}.{mwisho.strip().lower()}@{kikoa}"

print(tengeneza_email("Amina", "Juma"))                  # amina.juma@shule.ac.tz
print(tengeneza_email("Ali", "Hassan", kikoa="kazi.co.tz"))


def wastani(*alama):
    """Rudisha wastani wa alama zozote zilizotumwa."""
    if len(alama) == 0:
        return 0
    return sum(alama) / len(alama)

print(wastani(70, 80, 90))   # 80.0
print(wastani())             # 0


def tengeneza_password(urefu=8):
    """Rudisha password ya bahati ya herufi ndogo, kubwa na namba."""
    herufi = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ0123456789"
    password = ""
    for _ in range(urefu):
        password += random.choice(herufi)
    return password

print(tengeneza_password())      # mf. aZ3kP9qL
print(tengeneza_password(12))


def siku_hadi(mwaka, mwezi, siku):
    """Rudisha idadi ya siku kutoka leo hadi tarehe iliyotolewa."""
    return (date(mwaka, mwezi, siku) - date.today()).days

print(siku_hadi(2026, 12, 25), "siku hadi Krismasi")

Kipindi 3 — Mini Project: CLI "Daftari la Wanafunzi" + Marudio ya Mwezi 1

Mtiririko wa kipindi

1. Marudio ya kazi ya nyumbani
2. Kueleza mradi: unafanya nini, muundo wa data, orodha ya functions (mpango kwanza!)
3. Hatua 1–2: data + functions za msaada (daraja, wastani, pata_namba)
4. Hatua 3: ongeza mwanafunzi, onyesha wote
5. Mapumziko
6. Hatua 4: tafuta, ongeza alama, futa
7. Hatua 5: takwimu za darasa + menyu kuu (main)
8. Marudio ya Mwezi 1: maswali ya haraka
9. Q&A + kazi ya nyumbani + maoni ya mwezi

Elezo kwa mwalimu (soma kwanza wewe)

• Mradi unafanya nini: programu ya terminal (CLI = Command Line Interface) ambayo mwalimu anaweza:
  1. Kuongeza mwanafunzi (jina + alama za masomo)
  2. Kuonyesha wanafunzi wote (jedwali: jina, wastani, daraja)
  3. Kumtafuta mwanafunzi kwa jina
  4. Kuongeza/kubadilisha alama ya somo
  5. Kumfuta mwanafunzi
  6. Kuona takwimu za darasa (wastani wa darasa, bora, idadi kwa kila daraja)
  7. Kutoka

• Muundo wa data: list ya dicts; kila mwanafunzi ana dict ya alama (somo → alama):

  python

  Copy

  wanafunzi = [
      {"jina": "Amina Juma", "alama": {"Hisabati": 78, "Kiingereza": 85}},
  ]
  

  Hii inatumia kila kitu cha mwezi huu: list, dict, nested structure, loops, if, f-strings, functions.

• Kanuni za muundo wa code:

  • Kila kazi = function moja (ongeza_mwanafunzi, onyesha_wote, ...).
  • Functions zinapokea list wanafunzi kama parameter (hatutumii global). Kwa kuwa list ni mutable, append/remove ndani ya function zinabadilisha list ya asili.
  • Function ndogo za msaada (daraja, wastani) zinarudisha thamani; function za menyu zinaonyesha (print).
  • pata_namba() inauliza tena mpaka mtumiaji aandike namba sahihi — hivyo programu haiharibiki (crash) kwa ValueError. Tunatumia try/except hapa kwa mara ya kwanza, kwa ufupi tu: "jaribu kubadilisha; kama inashindikana (ValueError), fanya hiki." Tutaisoma kwa kina mwezi ujao.
  • main() ina menyu; mwisho wa file: if __name__ == "__main__": main().
• Mbinu ya kufundisha: usiandike file lote mara moja. Andika hatua moja, endesha, onyesha inafanya kazi, kisha ongeza. Mwanafunzi aandike pamoja nawe kwenye kompyuta yake (au akufuate na kuuliza). Ukikosa muda, maliza hatua 1–4 na hatua 5 iwe kazi ya nyumbani.

Sema hivi kwa mwanafunzi

• "Leo tunajenga programu halisi — kama ile ambayo mwalimu wa darasa angeitumia badala ya daftari la karatasi."
• "Mjenzi hajengi nyumba bila ramani. Kabla ya code, tunapanga: data itahifadhiwa vipi? Tunahitaji functions gani?"
• "Kila function ni kama mfanyakazi mmoja kwenye ofisi: mmoja anapokea wanafunzi wapya, mwingine anatafuta, mwingine anahesabu takwimu. main() ni meneja anayepokea maombi na kumtuma mfanyakazi sahihi."
• "Programu nzuri haiharibiki mtumiaji akikosea. Ndiyo maana pata_namba inauliza tena kwa upole."

Andika code hii live (share screen)

Tengeneza daftari\daftari.py. Hapa chini ni toleo kamili; liandike kwa hatua kama zilivyowekwa alama kwenye comments.

"""Daftari la Wanafunzi — programu ya CLI ya kusimamia alama za wanafunzi.

Mradi wa Mwezi 1: lists, dicts, loops, if, f-strings na functions.
"""

# ========== HATUA 1: Data ya kuanzia ==========
MASOMO = ("Hisabati", "Kiingereza", "Kiswahili", "Python")   # tuple: haibadiliki


def data_ya_mfano():
    """Rudisha list ya wanafunzi wa mfano ili tuanze na data."""
    return [
        {"jina": "Amina Juma", "alama": {"Hisabati": 78, "Kiingereza": 85, "Kiswahili": 90, "Python": 88}},
        {"jina": "Baraka Mushi", "alama": {"Hisabati": 55, "Kiingereza": 62, "Kiswahili": 70, "Python": 48}},
        {"jina": "Neema Said", "alama": {"Hisabati": 92, "Kiingereza": 74, "Kiswahili": 81, "Python": 95}},
    ]


# ========== HATUA 2: Functions za msaada ==========
def wastani(alama):
    """Rudisha wastani wa dict ya alama {somo: alama}. Rudisha 0 kama ni tupu."""
    if len(alama) == 0:
        return 0
    return sum(alama.values()) / len(alama)


def daraja(alama):
    """Rudisha daraja (A-F) la alama moja."""
    if alama >= 75:
        return "A"
    elif alama >= 65:
        return "B"
    elif alama >= 45:
        return "C"
    elif alama >= 30:
        return "D"
    else:
        return "F"


def pata_namba(ujumbe, chini=0, juu=100):
    """Uliza namba mpaka mtumiaji aandike namba sahihi kati ya chini na juu."""
    while True:
        jibu = input(ujumbe).strip()
        try:
            namba = int(jibu)
        except ValueError:
            print("  ! Tafadhali andika namba kamili.")
            continue
        if chini <= namba <= juu:
            return namba
        print(f"  ! Namba iwe kati ya {chini} na {juu}.")


def tafuta(wanafunzi, jina):
    """Rudisha dict ya mwanafunzi mwenye jina hilo (bila kujali herufi kubwa), au None."""
    for m in wanafunzi:
        if m["jina"].lower() == jina.strip().lower():
            return m
    return None


# ========== HATUA 3: Ongeza na onyesha ==========
def ongeza_mwanafunzi(wanafunzi):
    """Uliza jina na alama za kila somo, kisha ongeza mwanafunzi kwenye list."""
    jina = input("Jina kamili: ").strip().title()
    if jina == "":
        print("  ! Jina haliwezi kuwa tupu.")
        return
    if tafuta(wanafunzi, jina) is not None:
        print(f"  ! {jina} tayari yupo.")
        return
    alama = {}
    for somo in MASOMO:
        alama[somo] = pata_namba(f"  Alama ya {somo} (0-100): ")
    wanafunzi.append({"jina": jina, "alama": alama})
    print(f"  ✓ {jina} ameongezwa. Wastani: {wastani(alama):.1f}")


def onyesha_wote(wanafunzi):
    """Onyesha jedwali la wanafunzi wote: jina, wastani, daraja."""
    if not wanafunzi:
        print("  Hakuna wanafunzi bado.")
        return
    print(f"\n  {'#':<3}{'JINA':<20}{'WASTANI':>8}  DARAJA")
    print("  " + "-" * 39)
    for i, m in enumerate(wanafunzi, start=1):
        w = wastani(m["alama"])
        print(f"  {i:<3}{m['jina']:<20}{w:>8.1f}  {daraja(w)}")
    print()


def onyesha_mmoja(m):
    """Onyesha alama zote za mwanafunzi mmoja."""
    print(f"\n  == {m['jina']} ==")
    for somo, a in m["alama"].items():
        print(f"  {somo:<12}{a:>4}  {daraja(a)}")
    w = wastani(m["alama"])
    print(f"  {'WASTANI':<12}{w:>4.0f}  {daraja(w)}\n")


# ========== HATUA 4: Tafuta, badilisha alama, futa ==========
def tafuta_mwanafunzi(wanafunzi):
    """Uliza jina na onyesha taarifa za mwanafunzi."""
    jina = input("Jina la kutafuta: ")
    m = tafuta(wanafunzi, jina)
    if m is None:
        print("  ! Hakupatikana.")
    else:
        onyesha_mmoja(m)


def badilisha_alama(wanafunzi):
    """Ongeza au badilisha alama ya somo moja kwa mwanafunzi."""
    m = tafuta(wanafunzi, input("Jina la mwanafunzi: "))
    if m is None:
        print("  ! Hakupatikana.")
        return
    for i, somo in enumerate(MASOMO, start=1):
        print(f"  {i}. {somo} (sasa: {m['alama'].get(somo, '-')})")
    chaguo = pata_namba("  Chagua somo: ", 1, len(MASOMO))
    somo = MASOMO[chaguo - 1]
    m["alama"][somo] = pata_namba(f"  Alama mpya ya {somo}: ")
    print(f"  ✓ Imebadilishwa. Wastani mpya: {wastani(m['alama']):.1f}")


def futa_mwanafunzi(wanafunzi):
    """Futa mwanafunzi baada ya kuthibitisha."""
    m = tafuta(wanafunzi, input("Jina la kufuta: "))
    if m is None:
        print("  ! Hakupatikana.")
        return
    thibitisha = input(f"  Una uhakika unataka kumfuta {m['jina']}? (ndiyo/hapana): ")
    if thibitisha.strip().lower() == "ndiyo":
        wanafunzi.remove(m)
        print("  ✓ Amefutwa.")
    else:
        print("  Imesitishwa.")


# ========== HATUA 5: Takwimu na menyu kuu ==========
def takwimu_darasa(wanafunzi):
    """Onyesha wastani wa darasa, mwanafunzi bora, na idadi kwa kila daraja."""
    if not wanafunzi:
        print("  Hakuna wanafunzi bado.")
        return
    wastani_list = [wastani(m["alama"]) for m in wanafunzi]
    wastani_darasa = sum(wastani_list) / len(wastani_list)

    bora = wanafunzi[0]
    for m in wanafunzi:
        if wastani(m["alama"]) > wastani(bora["alama"]):
            bora = m

    madaraja = {"A": 0, "B": 0, "C": 0, "D": 0, "F": 0}
    for w in wastani_list:
        madaraja[daraja(w)] += 1

    print(f"\n  Idadi ya wanafunzi: {len(wanafunzi)}")
    print(f"  Wastani wa darasa: {wastani_darasa:.1f} ({daraja(wastani_darasa)})")
    print(f"  Mwanafunzi bora:   {bora['jina']} ({wastani(bora['alama']):.1f})")
    print("  Madaraja:")
    for d, idadi in madaraja.items():
        print(f"    {d}: {'#' * idadi} {idadi}")

    print("  Wastani kwa somo:")
    for somo in MASOMO:
        alama_somo = [m["alama"][somo] for m in wanafunzi if somo in m["alama"]]
        if alama_somo:
            print(f"    {somo:<12}{sum(alama_somo) / len(alama_somo):>6.1f}")
    print()


def main():
    """Menyu kuu ya programu."""
    wanafunzi = data_ya_mfano()
    vitendo = {
        "1": ongeza_mwanafunzi,
        "2": onyesha_wote,
        "3": tafuta_mwanafunzi,
        "4": badilisha_alama,
        "5": futa_mwanafunzi,
        "6": takwimu_darasa,
    }
    print("=" * 40)
    print("      DAFTARI LA WANAFUNZI v1.0")
    print("=" * 40)
    while True:
        print("1) Ongeza mwanafunzi   2) Onyesha wote")
        print("3) Tafuta              4) Badilisha alama")
        print("5) Futa                6) Takwimu za darasa")
        print("0) Toka")
        chaguo = input("Chagua: ").strip()
        if chaguo == "0":
            print("Kwaheri! Daftari limefungwa.")
            break
        elif chaguo in vitendo:
            vitendo[chaguo](wanafunzi)
        else:
            print("  ! Chaguo si sahihi, jaribu tena.")


if __name__ == "__main__":
    main()

Maelezo ya mistari migumu (soma kabla, eleza darasani):

• vitendo = {"1": ongeza_mwanafunzi, ...} — functions ni vitu pia; tunaweza kuziweka kwenye dict bila mabano (hatuziiti bado). vitendo[chaguo](wanafunzi) inachukua function sahihi na kuiita. Kama ni ngumu kwa mwanafunzi, onyesha toleo la if/elif (sawa kabisa):

  python

  Copy

  if chaguo == "1":
      ongeza_mwanafunzi(wanafunzi)
  elif chaguo == "2":
      onyesha_wote(wanafunzi)
  # ... n.k.
  

• try: ... except ValueError: — "jaribu int(jibu); kama jibu si namba, badala ya programu kuanguka, fanya kilicho chini ya except."

• is not None / is None — njia sahihi ya kukagua None.
• m['alama'].get(somo, '-') — kama somo halina alama bado, onyesha -.

Mfano wa kuendesha:

========================================
      DAFTARI LA WANAFUNZI v1.0
========================================
1) Ongeza mwanafunzi   2) Onyesha wote
3) Tafuta              4) Badilisha alama
5) Futa                6) Takwimu za darasa
0) Toka
Chagua: 2

  #  JINA                 WASTANI  DARAJA
  ---------------------------------------
  1  Amina Juma              85.2  A
  2  Baraka Mushi            58.8  C
  3  Neema Said              85.5  A

Chagua: 1
Jina kamili: zawadi ally
  Alama ya Hisabati (0-100): sabini
  ! Tafadhali andika namba kamili.
  Alama ya Hisabati (0-100): 70
  Alama ya Kiingereza (0-100): 150
  ! Namba iwe kati ya 0 na 100.
  Alama ya Kiingereza (0-100): 66
  Alama ya Kiswahili (0-100): 80
  Alama ya Python (0-100): 72
  ✓ Zawadi Ally ameongezwa. Wastani: 72.0

Chagua: 6

  Idadi ya wanafunzi: 4
  Wastani wa darasa: 75.4 (A)
  Mwanafunzi bora:   Neema Said (85.5)
  Madaraja:
    A: ## 2
    B: # 1
    C: # 1
    D:  0
    F:  0
  Wastani kwa somo:
    Hisabati      73.8
    Kiingereza    71.8
    Kiswahili     80.2
    Python        75.8

Chagua: 0
Kwaheri! Daftari limefungwa.

(Menyu inajirudia baada ya kila chaguo — imeachwa kwenye mfano huu ili kufupisha.)

Marudio ya Mwezi 1 — maswali ya haraka:

1. type(input()) daima ni nini? — str
2. 7 // 2 na 7 % 2? — 3 na 1
3. "Python"[::-1]? — "nohtyP"
4. range(2, 8, 2) inatoa nini? — 2, 4, 6
5. Tofauti ya list na tuple? — list mutable, tuple immutable
6. Kwa kutafuta bei kwa jina la bidhaa, muundo gani? — dict
7. Function isiyo na return inarudisha nini? — None
8. Kwa nini tunatumia functions? — kutumia code tena, kupanga programu, kurahisisha kurekebisha (DRY)
9. Error gani unapata ukifanya int("abc")? — ValueError
10. Kwenye mradi, kwa nini tunapitisha wanafunzi kama parameter badala ya global? — code wazi zaidi, function inajitegemea, rahisi kujaribu

Maswali ya kumuuliza mwanafunzi

1. Kwa nini alama ya kila mwanafunzi ni dict badala ya list? — Jibu: Ili tujue kila alama ni ya somo gani kwa jina (alama["Python"]), si kwa index.
2. Kwa nini MASOMO ni tuple? — Jibu: Masomo hayabadiliki wakati programu inaendeshwa; tuple inazuia kubadilishwa kwa bahati mbaya.
3. ongeza_mwanafunzi haina return — mwanafunzi mpya anafikaje kwenye list ya main? — Jibu: List ni mutable; append ndani ya function inabadilisha list ile ile iliyopitishwa.
4. Nini kingetokea bila pata_namba mtumiaji akiandika "sabini"? — Jibu: ValueError na programu ingefungwa (crash).
5. Ungeongezaje somo jipya "Fizikia"? — Jibu: Liongeze kwenye tuple MASOMO (na kwa data ya mfano kama unataka).
6. Data inapotea tukifunga programu — kwa nini? Tutatatuaje? — Jibu: Iko kwenye memory (RAM) tu. Mwezi ujao tutajifunza kuhifadhi kwenye file (JSON/CSV).

Makosa ya kawaida

Zoezi darasani

1. Ongeza chaguo 7) Panga kwa wastani linaloonyesha wanafunzi kuanzia wastani mkubwa hadi mdogo (bila kubadilisha list ya asili).
2. Badilisha tafuta ili ipate mwanafunzi hata ukiandika sehemu ya jina (mf. "ami" → "Amina Juma"). Irudishe list ya wote wanaolingana.
3. Ongeza kwenye takwimu_darasa idadi ya waliofaulu (wastani ≥ 45) na walioshindwa.

# zoezi 1 — ongeza function hii, na "7": panga_kwa_wastani kwenye dict ya vitendo,
# na mstari "7) Panga kwa wastani" kwenye menyu.
def panga_kwa_wastani(wanafunzi):
    """Onyesha wanafunzi kuanzia wastani mkubwa, bila kubadilisha list ya asili."""
    jozi = []
    for m in wanafunzi:
        jozi.append((wastani(m["alama"]), m["jina"]))
    jozi.sort(reverse=True)        # tuples zinapangwa kwa kipengele cha kwanza (wastani)
    for nafasi, (w, jina) in enumerate(jozi, start=1):
        print(f"  {nafasi}. {jina:<20}{w:>6.1f}")

# zoezi 2
def tafuta_sehemu(wanafunzi, kipande):
    """Rudisha list ya wanafunzi ambao majina yao yana kipande hicho."""
    kipande = kipande.strip().lower()
    matokeo = []
    for m in wanafunzi:
        if kipande in m["jina"].lower():
            matokeo.append(m)
    return matokeo


def tafuta_mwanafunzi(wanafunzi):
    matokeo = tafuta_sehemu(wanafunzi, input("Jina (au sehemu): "))
    if not matokeo:
        print("  ! Hakupatikana.")
    for m in matokeo:
        onyesha_mmoja(m)

# zoezi 3 — ongeza ndani ya takwimu_darasa, baada ya wastani_list
waliofaulu = len([w for w in wastani_list if w >= 45])
walioshindwa = len(wastani_list) - waliofaulu
print(f"  Waliofaulu: {waliofaulu}, Walioshindwa: {walioshindwa}")

Kazi ya Nyumbani

KN1 (baada ya Kipindi 1, leta Kipindi 2): maumbo.py — andika functions zinazorudisha (return): eneo_mraba(upande), eneo_mstatili(urefu, upana), eneo_pembetatu(kitako, kimo), eneo_duara(r). Kisha menyu ndogo inayomwuliza mtumiaji umbo na vipimo, na kuonyesha eneo kwa desimali 2.

KN2 (baada ya Kipindi 2, leta Kipindi 3): Tengeneza module hesabu_zangu.py yenye: wastani(*namba), kubwa_zaidi(*namba) (bila max), ni_prime(n) (inarudisha True/False), na docstring kwa kila moja. Kisha jaribu.py ina-import module hiyo na kuitumia. Bonus: ni_prime itumie math.sqrt ili iwe ya haraka.

KN3 (baada ya Kipindi 3, leta kipindi kijacho): Boresha "Daftari la Wanafunzi": (a) chaguo la kubadilisha jina la mwanafunzi; (b) onyesha somo ambalo darasa lilifanya vizuri zaidi; (c) ripoti ya mwanafunzi mmoja ikiwa na tarehe ya leo juu (tumia datetime, mfumo dd/mm/yyyy).

# maumbo.py
import math


def eneo_mraba(upande):
    return upande ** 2


def eneo_mstatili(urefu, upana):
    return urefu * upana


def eneo_pembetatu(kitako, kimo):
    return 0.5 * kitako * kimo


def eneo_duara(r):
    return math.pi * r ** 2


print("1) Mraba  2) Mstatili  3) Pembetatu  4) Duara")
chaguo = input("Chagua umbo: ").strip()
if chaguo == "1":
    eneo = eneo_mraba(float(input("Upande: ")))
elif chaguo == "2":
    eneo = eneo_mstatili(float(input("Urefu: ")), float(input("Upana: ")))
elif chaguo == "3":
    eneo = eneo_pembetatu(float(input("Kitako: ")), float(input("Kimo: ")))
elif chaguo == "4":
    eneo = eneo_duara(float(input("Nusu kipenyo (r): ")))
else:
    eneo = None

if eneo is None:
    print("Chaguo si sahihi.")
else:
    print(f"Eneo: {eneo:.2f}")

# hesabu_zangu.py
"""Functions zangu za hisabati."""
import math


def wastani(*namba):
    """Rudisha wastani wa namba zote; 0 kama hakuna."""
    if not namba:
        return 0
    return sum(namba) / len(namba)


def kubwa_zaidi(*namba):
    """Rudisha namba kubwa zaidi bila kutumia max(); None kama hakuna."""
    if not namba:
        return None
    kubwa = namba[0]
    for n in namba:
        if n > kubwa:
            kubwa = n
    return kubwa


def ni_prime(n):
    """Rudisha True kama n ni namba tasa (prime)."""
    if n < 2:
        return False
    for i in range(2, int(math.sqrt(n)) + 1):
        if n % i == 0:
            return False
    return True

# jaribu.py
import hesabu_zangu as hz

print(hz.wastani(10, 20, 30))          # 20.0
print(hz.kubwa_zaidi(4, 19, 7, 3))     # 19
primes = [n for n in range(1, 30) if hz.ni_prime(n)]
print(primes)    # [2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29]
help(hz.ni_prime)

# KN3 — vipande vya kuongeza kwenye daftari.py
from datetime import date   # weka juu ya file


# (a)
def badilisha_jina(wanafunzi):
    """Badilisha jina la mwanafunzi."""
    m = tafuta(wanafunzi, input("Jina la sasa: "))
    if m is None:
        print("  ! Hakupatikana.")
        return
    jipya = input("Jina jipya: ").strip().title()
    if jipya == "":
        print("  ! Jina haliwezi kuwa tupu.")
    elif tafuta(wanafunzi, jipya) is not None:
        print("  ! Jina hilo tayari lipo.")
    else:
        m["jina"] = jipya
        print("  ✓ Jina limebadilishwa.")


# (b) ongeza ndani ya takwimu_darasa, baada ya "Wastani kwa somo"
somo_bora = None
wastani_bora = -1
for somo in MASOMO:
    alama_somo = [m["alama"][somo] for m in wanafunzi if somo in m["alama"]]
    if alama_somo:
        w = sum(alama_somo) / len(alama_somo)
        if w > wastani_bora:
            somo_bora, wastani_bora = somo, w
print(f"  Somo bora la darasa: {somo_bora} ({wastani_bora:.1f})")


# (c) badilisha onyesha_mmoja
def onyesha_mmoja(m):
    """Onyesha ripoti ya mwanafunzi mmoja yenye tarehe ya leo."""
    print(f"\n  RIPOTI — {date.today().strftime('%d/%m/%Y')}")
    print(f"  == {m['jina']} ==")
    for somo, a in m["alama"].items():
        print(f"  {somo:<12}{a:>4}  {daraja(a)}")
    w = wastani(m["alama"])
    print(f"  {'WASTANI':<12}{w:>4.0f}  {daraja(w)}\n")

# Usisahau kuongeza "7": badilisha_jina kwenye vitendo na mstari kwenye menyu.

Ukiulizwa swali usilolijua

• Tumia help(jina) au dir(module) kwenye REPL (mf. import datetime; dir(datetime)) — inaonyesha kila kitu kilichomo. Kwa error, nakili mstari wa mwisho na uutafute.
• Tafuta: "python function return vs print", "python args kwargs explained", "python datetime strftime", "python import own module same folder".
• Docs: https://docs.python.org/3/tutorial/controlflow.html#defining-functions , https://docs.python.org/3/tutorial/modules.html , https://docs.python.org/3/library/math.html , https://docs.python.org/3/library/random.html , https://docs.python.org/3/library/datetime.html

Checklist ya mwisho wa wiki

• Anaandika function kwa def, anaiita, na anajua kufafanua si kuendesha
• Anatofautisha parameter na argument
• Anaelewa return dhidi ya print, na kwamba bila return → None
• Anarudisha thamani nyingi na kufanya unpacking
• Anatumia default arguments na keyword arguments
• Anaelewa *args (tuple) na **kwargs (dict)
• Anaeleza local vs global na kwa nini kuepuka global
• Anaandika docstrings na kutumia help()
• Anatumia math, random, datetime kwa import na from ... import
• Ametengeneza module yake na ku-import kwenye file lingine
• Amekamilisha "Daftari la Wanafunzi" na anaweza kueleza kila function inafanya nini
• Mwezi 1: anaweza kuandika programu ndogo kamili bila kunakili (input → uchakataji → output)