Introduzione a Python

Guida rapida a Python

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Le basi del linguaggio

Qualche premessa

• Python è stato progettato per la leggibilità e presenta alcune somiglianze con la lingua inglese, influenzato anche dal linguaggio della matematica. ed i tipi di dato sono statici.

• In Python si usa andare a capo al termine di ogni comando, al contrario di altri linguaggi di programmazione che spesso usano punto e virgola o parentesi.

• In Python si distinguono sempre le minuscole e le maiuscole.

• In Python si conta sempre partendo da 0 (non da 1), ogni indice parte da 0.

• In Python è fondamentale l’indentazione, cioè il rientro delle linee di testo del programma, con spazi bianchi o tabulazioni. L’indentazione si usa per distinguere blocchi di istruzioni, da eseguire insieme nel controllo del flusso del programma, ad esempio nella definizione di funzioni, istruzioni condizionali, cicli di istruzioni da ripetere, gestione degli errori. Altri linguaggi di programmazione usano spesso le parentesi graffe per questo scopo.

• In Python non si devono dichiarare le variabili all’inizio del programma, ed il tipo di dati non è fisso. Per questo è più facile da apprendere per i principianti. Altri linguaggi come Perl, Julia, PHP, JavaScript si comportano in modo simile. Invece in linguaggi come C, C++, Java le variabili vanno dichiarate rima di usarle.

• Quando viene eseguito un programma (script) Python viene prima precompilato in bytecode, un codice intermedio tra il codice sorgente ed il linguaggio macchina, poi il bytecode viene salvato per un successivo riutilizzo, infine interpretato e convertito in linguaggio macchina per la vera e propria esecuzione.

• In alcuni casi le funzioni Python sono compilate in tempo reale in linguaggio macchina (piattaforma Numba) oppure convertite in C e compilate come in quel linguaggio (piattaforma Cython). In questo modo si velocizza molto l’esecuzione del programma.

• Python ammette anche una modalità interattiva, ideale per i principianti, in cui si inseriscono i comandi e si vede subito il risultato. In questo è simile al Lisp ed a software come SageMath, Octave, MatLab, Mathematica, ma differente dagli altri linguaggi di programmazione.

La documentazione online.

• python.org - La documentazione ufficiale, in inglese, con un Tutorial , una Guida di riferimento , un manuale per la Libreria standard , ed una guida Setup and Usage .

• python.it - Traduzione parziale in italiano della documentazione, tra cui il Tutorial .

Variabili

Una variabile si può nominare in qualsiasi modo a condizione che obbedisca alle seguenti regole:

1. Può essere una sola parola, non una frase.
2. Può utilizzare solo lettere, numeri e il carattere di sottolineatura _ , il trattino basso .
3. Non può iniziare con un numero.
4. Deve essere un nome diverso dai nomi riservati di funzioni, costanti ed istruzioni del linguaggio.

Assegnazione del valore

L’operatore di assegnazione è =

Esempi:

• a = b assegna il valore b alla variabile a
• x = 1 assegna il valore 1 alla variabile x
• spam = 'Ciao' assegna il valore ‘Ciao’ alla variabile spam.

Non confondere mai l’operatore di assegnazione del valore ad una variabile = con l’operatore di uguaglianza tra due termini di una espressione ==.

assegnazione multipla

Il trucco dell’assegnazione multipla è una scorciatoia che consente di assegnare valori a più variabili nella stessa riga di codice.

Esempi:

*assegnazione singola°

size = 'grasso'
color = 'arancio'
disposition = 'forte'

*assegnazione multipla°

size, color, disposition = ['grasso', 'arancio', 'forte']

L’assegnazione multipla è utile anche per scambiare i valori tra due variabili:

Esempio:

a, b = 'Alice', 'Bob'
a, b = b, a
print(a)
print(b)

Tipi di dati incorporati nel linguaggio

Un programma tratta molti tipi diversi di dati, come numeri, caratteri, testi. I più comuni sono:

Note:

1. Per i numeri decimali si usa sempre il punto, al posto della virgola, come in inglese

• I numeri decimali si scrivono sia con il punto seguito dalle cifre decimali che in notazione esponenziale (scientifica), con e per indicare la potenza di 10 per cui moltiplicare

• Per i numeri complessi si usa j come unità immaginaria (il quadrato di j è uguale a -1, $j^2 = -1$ ), al posto di i che si usa invece in matematica.

• I caratteri delle stringhe sono memorizzati in Unicode (metodo di codifica dei caratteri indipendente dalla lingua e dal sistema informatico utilizzato)

Esempi:

• -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5 sono numeri interi ( int).
• -1.25, -1.0, --0.5, 0.0, 0.5, 1.0, 1.25 sono numeri a virgola mobile (float).
• 1.2e3, che equivale a 1200, è sempre un numero a virgola mobile in notazione esponenziale a base 10.
• 'a', 'aaa', 'Ciao!', '11 gatti', '345' sono stringhe (str), e sono sempre racchiuse tra apici (quotate).

Sono definiti internamente alcuni tipi di dati per le strutture dati composte, formate con i tipi semplici (scalari) precedenti

Altri tipi di dati utili non sono incorporati nel linguaggio, ma forniti da moduli aggiuntivi.

Operatori matematici

In ordine di precedenza:

Per alterare la precedenza si usano le espressioni come in matematica.

Esempio di espressioni nell’interprete interattivo:

2 + 3 * 6

(2 + 3) * 6

2 ** 8

23 // 7

23 % 7

(5 - 1) * ((7 + 1) / (3 - 1))

Alcune funzioni base

Nel linguaggio base sono definite molte funzioni, qui alcune tra le più comuni

La funzione print

Stampa la stringa o le variabili passate tra parentesi come argomento

print('Ciao Mondo!')

a = 42
print('Ciao Mondo! La risposta è ', a)

Per modificare la print si usano le parole chiave end: terminatore e sep: separatore

print('Ciao', end='')
print('Mondo')

print('gatti', 'cani', 'topi')

print('gatti', 'cani', 'topi', sep=',')

La funzione input

La funzione input serve per leggere il valore di un dato, che deve essere immesso dall’esecutore del programma

Esempio:

print('Come ti chiami?')   # chiede il nome
myName = input()
print('Un vero piacere incontrarti,', myName)

La funzione help

Informazioni sulle funzioni

help(print)

Informazioni su un modulo (da caricare prima nel programma con import)

import math
help(math)
help(math.cosh)

Senza argomenti è uno strumento interattivo per consultare la documentazione del linguaggio

elp()

La funzione type

Se non si è sicuri del tipo di dato si usa la funzione speciale type per visualizzarlo:

*  type(27)  dà come risultato *int*
*  type('ciao') dà come risultato *str*

Le funzioni di conversione str, int, float, …

I nomi dei tipi di dato corrispondono anche a delle funzioni per convertire un tipo in un altro. Ad esempio: * int(‘345’) converte la stringa ‘345’ nel numero intero 345 * float(27) converte il numero intero 27 nel numero decimale 27.0

Integer to String or Float:

str(29)

print('I am {} years old.'.format(str(29)))

str(-3.14)

Float to Integer:

int(7.7)

int(7.7) + 1

Commenti

Per rendere il codice più comprensibile è una buona pratica aggiungere molti commenti.

Commento su una linea:

# Questo è un commento inline

Commento multilinea:

#  Questo invece è un commento
#  su più righe

Codice con un commento:

a = 1  # inizializzazione

Notare i due spazi prima del commento.

Pacchetti e moduli aggiuntivi

Importazione di moduli

In Python si chiama modulo o libreria una raccolta di funzioni, dati e costanti (classi, oggetti e metodi nel linguaggio della programmazione orientata agli oggetti). Un modulo in genere è contenuto in un file del computer con estensione .py.

Per utilizzare un modulo si usa l’istruzione import all’inizio di un programma

import math

in questo caso viene importata la libreria standard di funzione matematiche, dal file math.py. Nel resto del programma si possono usare funzioni, costanti e tipi di dati del modulo usando math come prefisso. Esempio:

import math
math.pi
math.cos( 0.15 * math.pi )

Si può anche cambiare nome al modulo con il comando import, ed utilizzare nel programma il nuovo prefisso

import math as m
m.cos( 0.15 * m.pi )

Infine si possono importare nello spazio dei nomi principale del programma alcune funzioni e costanti del modulo ed utilizzarle direttamente senza prefisso

from math import pi,sin
sin(0.3 * pi)

E’ possibile anche importare direttamente nel programma tutti i nomi di un modulo. Ma è una pessima pratica, generatrice di errori e confusione, che ha senso utilizzare solo da principianti, quando si muovono i primi passi nel mondo della programmazione e del linguaggio python, e si scrivono programmi molto semplici

from math import *
cos(0.2 * pi)

import random

for i in range(5):
    print(random.randint(1, 10))

import random, sys, os, math

from random import *.

La funzione dir

Una funzione interna del linguaggio, dir(), elenca tutti i nomi di funzioni e variabili di un modulo

import math
dir(math)

Se si chiama dir() senza argomenti vengono elencati tutti i nomi noti nel programma

dir()

I moduli base per la matematica

I moduli aggiuntivi più comuni per la matematica

Controllo di Flusso

Operatori logici (Boolean)

Tavola della verità per and:

Tavola della verità per or:

Tavola della verità per not:

Operatori di confronto

Un’espressione con questi operatori è vera o falsa a seconda che la condizione sia soddisfatta o meno.

Esempi:

42 == 42

True

40 == 42

False

'hello' == 'hello'

True

'hello' == 'Hello'

False

'gatto' != 'cane'

Vero

42 == 42.0

True

42 == '42'

False (il secondo termine è una stringa)

Queste istruzioni sono equivalenti:

if a is True:
   pass
if a is not False:
   pass
if a:
   pass

Ed anche queste:

if a is False:
   pass
if a is not True:
   pass
if not a:
   pass

Mescolare operatori logici e di confronto

(4 < 5) and (5 < 6)

(4 < 5) and (9 < 6)

(1 == 2) or (2 == 2)

2 + 2 == 4 and not 2 + 2 == 5 and 2 * 2 == 2 + 2

L’istruzione if

if name == 'Alice':
    print('Hi, Alice.')

L’istruzione else

name = 'Bob'

if name == 'Alice':
    print('Hi, Alice.')
else:
    print('Hello, stranger.')

L’istruzione elif

name = 'Bob'
age = 5

if name == 'Alice':
    print('Hi, Alice.')
elif age < 12:
    print('You are not Alice, kiddo.')

name = 'Bob'
age = 30

if name == 'Alice':
    print('Hi, Alice.')
elif age < 12:
    print('You are not Alice, kiddo.')
else:
    print('You are neither Alice nor a little kid.')

Cicli while

Con while seguito da una condizione si definisce un blocco di istruzioni che viene ripetuto finchè la condizione è soddisfatta

spam = 0

while spam < 5:
    print('Hello, world.')
    spam = spam + 1

L’istruzione break

Se durante l’esecuzione del programma si raggiunge un’istruzione break, si esce immediatamente dal ciclo while

while True:
    print('Please type your name.')
    name = input()
    if name == 'your name':
        break

print('Thank you!')

L’istruzione continue

Se durante l’esecuzione del programma si raggiunge un’istruzione contina, si ritorna all’inizio del ciclo.

while True:
    print('Who are you?')
    name = input()
    if name != 'Joe':
        continue
    print('Hello, Joe. What is the password? (It is a fish.)')
    password = input()
    if password == 'swordfish':
        break

print('Access granted.')

La funzione range()

La lista risultante, di tipo range, è una sequenza di numeri interi. |

La funzione * range () * può anche essere chiamata con tre argomenti. I primi due argomenti saranno i valori iniziale e finale, e il terzo sarà il passo. Il passo, o incremento, è la quantità di cui la variabile viene aumentata dopo ogni iterazione. Per un conto alla rovescia si definisce un incremento negativo.

Esempi:

range(20)
range(1, 20, 2):
range(10, 0, -1):

I cicli for, finiti

Con l’istruzione for si definisce la ripetizone di un blocco di istruzioni per una serie di valori di una variabile, un ciclo finito

Esempi:

print('My name is')
for i in range(5):
    print('Jimmy Five Times ({})'.format(str(i)))

for i in range(0, 10, 2):
   print(i)

for i in range(5, -1, -1):
    print(i)

Funzioni

L’istruzione def

L’istruzione def serve per definire nuove funzioni

def hello(name):
    print('Hello {}'.format(name))

L’istruzione return ed i valori restituiti

Quando si crea una funzione utilizzando l’istruzione def, si può specificare il valore restituito con un’istruzione return. Un’istruzione return è composta dalla chiave return seguita dal valore o dall’espressione che la funzione dovrebbe restituire.

import random
def getAnswer(answerNumber):
    if answerNumber == 1:
        return 'It is certain'
    elif answerNumber == 2:
        return 'It is decidedly so'
    elif answerNumber == 3:
        return 'Yes'
    elif answerNumber == 4:
        return 'Reply hazy try again'
    elif answerNumber == 5:
        return 'Ask again later'
    elif answerNumber == 6:
        return 'Concentrate and ask again'
    elif answerNumber == 7:
        return 'My reply is no'
    elif answerNumber == 8:
        return 'Outlook not so good'
    elif answerNumber == 9:
        return 'Very doubtful'

r = random.randint(1, 9)
fortune = getAnswer(r)
print(fortune)

Il valore None

spam = print('Hello!')
spam is None

Nota: non confrontare mai “None” con l’operatore “==”. Usa sempre “is”.

Gestione base delle eccezioni, istruzioni try … except

Di solito quando si fa un errore durante l’esecuzione il programma si interrompe. Per modificare questo comportamento si usa un blocco di istruzioni

try:
	<qualche operazione che può dare un errore>
except  <Tipo di errore > as e:
	<fai qualcos'altro invece di uscire dal programma>

Esempio:

def spam(divideBy):
    try:
        return 42 / divideBy
    except ZeroDivisionError as e:
        print('Error: Invalid argument: {}'.format(e))

print(spam(2))
print(spam(12))
print(spam(0))
print(spam(1))

Lo Zen di Python

Dal sito PEP 20 – The Zen of Python :

Il programmatore esperto Tim Peters ha elencato i principi guida per un progetto Python in 20 aforismi, solo 19 dei quali sono stati scritti.

import this

Note conclusive

Una rapida introduzione al linguaggio python basata su python cheatsheet e molte altre fonti, citate in bibliografia, con licenze Creative Commons license .