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Strutture di controllo
1. Selezione Python/Selezione
2. Iterazione Python/Iterazione
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Python è stato progettato in modo da essere altamente leggibile. Visivamente si presenta in modo molto semplice e ha pochi costrutti sintattici rispetto a molti altri linguaggi strutturati come C, Perl o Pascal.

Per esempio, Python ha solo due forme di ciclo:

for, che cicla sugli elementi di una sequenza o su di un iteratore (come il foreach del Perl);
while, che cicla fin tanto che l'espressione booleana indicata risulta vera.

In sostanza manca dei cicli in stile C for, do...while, oppure di un until in stile Perl, ma tutti questi naturalmente possono essere espressi con dei semplici equivalenti. Allo stesso modo ha solamente il costrutto if...elif...else per le scelte condizionate -- niente switch oppure goto.

Uso degli spazi

Una cosa inusuale del Python è il metodo che usa per delimitare i blocchi di programma, che lo rende unico fra tutti i linguaggi più diffusi.

Nei linguaggi derivati dall'ALGOL -- come ad esempio Pascal, C e Perl -- i blocchi di codice sono indicati con le parentesi oppure con parole chiave. (Il C ed il Perl usano { }; il Pascal usa begin ed end.) In questi linguaggi è solo una convenzione degli sviluppatori il fatto di indentare il codice interno ad un blocco, per metterlo in evidenza rispetto al codice circostante.

Python, invece, prende a prestito una caratteristica dal meno noto linguaggio di programmazione Occam -- invece di usare parentesi o parole chiave, usa l'indentazione stessa per indicare i blocchi nidificati. Di seguito un esempio per chiarire questo. La versione C e Python di funzioni che fanno la stessa cosa -- calcolare il fattoriale di un intero:

L'indentazione in Python è obbligatoria, un'indentazione errata solleva un'eccezione di tipo SyntaxError. L'indentazione deve essere effettuata solo per mezzo di spazi o tabulazioni (TAB), usarli entrambi in uno stesso programma viene considerato errore.

Fattoriale in C:

 int fattoriale(int x) {      
     if (x == 0) {                      
         return(1);                   
     } else {
         return(x * fattoriale(x-1));
     }
 }

Fattoriale in Python:

 def fattoriale(x):
     if x == 0:
         return 1
     else:
         return x * fattoriale(x-1)

All'inizio questo modo di indicare i blocchi può confondere le idee a chi viene da altri linguaggi, ma poi si rivela molto vantaggioso, perché risulta molto conciso e obbliga a scrivere sorgenti indentati correttamente, aumentando alquanto la leggibilità del codice quando passa di mano in mano.

Programmazione funzionale

Come detto sopra, un altro punto di forza del Python è la disponibilità di elementi che facilitano la programmazione funzionale. Come ci si può aspettare, questo rende ancora più comodo operare con liste o altri tipi contenitore. Uno di questi costrutti è stato preso dal linguaggio funzionale Haskell e consente il "riempimento" di una lista, come possiamo vedere nel seguente esempio in cui vengono calcolate le prime cinque potenze di due:

 numeri = [1, 2, 3, 4, 5]
 potenze_di_due = [ 2 ** n for n in numeri ]

Dal momento che Python permette di avere funzioni come argomenti, è anche possibile avere costrutti funzionali più sottili, come ad esempio la continuation.^[1]

In Python esiste la parola chiave lambda, ma i blocchi lambda possono contenere solo espressioni, non statement. Non sono quindi il modo più generale per restituire una funzione. Si può usare invece la seguente tecnica, che restituisce una funzione il cui nome è definito in uno scope locale.

 def add_and_print_maker(x):
     def temp(y):
         print "%d + %d = %d" % (x, y, x+y)
     return temp

Gestione delle eccezioni

Python supporta e usa estensivamente la gestione delle eccezioni come un mezzo per controllare la presenza di eventuali condizioni di errore. Addirittura è possibile intercettare l'eccezione generata da un errore di sintassi (Syntax Error)!

Le eccezioni permettono un controllo degli errori più conciso ed affidabile rispetto a molti altri modi possibili usati in genere per segnalare errori o situazioni anomale. Le eccezioni sono thread-safe; non sovraccaricano il codice sorgente come fanno invece in C i controlli sui valori di errore ritornati, e inoltre possono facilmente propagarsi verso l'alto nello stack delle chiamate a funzione quando un errore deve venire segnalato ad un livello più alto del programma.

Il modo di fare frequente consiste, invece che fare controlli preventivi, nell'eseguire direttamente l'azione desiderata e catturare invece le eventuali eccezioni che si verificassero.

Python consente la manipolazione delle eccezioni tramite i blocchi try ... except Le eccezioni sono di tipi diversi, generalmente quando si verifica un'eccezione l'interprete Python lo segnala indicando il file in cui si è verificata l'eccezione, l'eventuale riga di codice, il tipo di eccezione e una breve descrizione di essa.

Cercare di dividere un numero per zero solleva un'eccezione di tipo ZeroDivisionError.

def Dividi(a,b):
	try:
		print a/b
	except ZeroDivisionError:
		print "Errore! Si sta cercando di dividere per 0"

Per prima cosa viene eseguito il blocco try, se non viene sollevata nessuna eccezione il blocco except viene saltato e l'esecuzione di try terminata. Se invece durante l'esecuzione il blocco try incontra un'eccezione viene interrotto e se l'eccezione corrisponde a quella citata nel blocco except, allora l'esecuzione passa al blocco except.

Note

↑ Continuations Made Simple and Illustrated, su ps.uni-sb.de (archiviato dall'url originale il 26 luglio 2020).

Tipi di Dati

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Tipi di dato

I tipi di dato messi a disposizione da Python sono i seguenti:

Semplici:
- interi (int),
- interi lunghi (long),
- numeri in virgola mobile (float)
- numeri complessi (complex),
- valori booleani (bool)
Sequenze:
- immutabili:
  - stringhe (str),
  - tuple (tuple),
  - insiemi immutabili (frozenset)
- mutabili:
  - liste (list),
  - dizionari (dict)
  - insiemi (set)
  - file (file)

Alcune osservazioni:

Gli interi lunghi sono arbitrariamente grandi.
I valori booleani sono: True e False.
Per motivi di efficienza e di architettura del linguaggio le stringhe sono immutabili, cosicché qualsiasi operazione che in qualche modo potrebbe alterare una stringa (come ad esempio la sostituzione di un carattere) restituirà invece una nuova stringa.
Le liste sono degli array dinamici che possono contenere dati di qualunque tipo.
Le tuple sono come le liste ma sono immutabili.
I dizionari contengono coppie di oggetti chiave-valore; possono essere visti come degli array indicizzati invece che da interi, da un qualunque oggetto immutabile. La chiave deve infatti essere un oggetto immutabile.
Gli insiemi sono contenitori non ordinati di oggetti non ripetuti.

Essendo Python a tipizzazione dinamica, tutte le variabili sono in realtà semplici puntatori ad oggetto (reference), sono gli oggetti invece ad essere dotati di tipo. Ad esempio un identificatore collegato ad un intero, un istante dopo può essere collegato ad una stringa o ad un array.

In Python c'è un forte controllo dei tipi a runtime. Si ha conversione implicita solo per i tipi numerici, per cui si può ad esempio moltiplicare un numero complesso per un intero, ma non c'è conversione implicita tra altri tipi, ad es. numeri e stringhe.

Esempio

Nel seguente programma ci sono delle funzioni che operano conversioni di tipo.

def elementidiversi(sequenza):
    """Restituisce il numero di elementi diversi contenuti in sequenza."""
    return len(set(sequenza))

def cifre(numero):
    """Restituisce la lista delle cifre di un numero."""
    return [int(c) for c in str(numero)]

def divisibilepertre(num):
    """Implementa il criterio di divisibilità per 3."""
    return sum(cifre(num)) % 3 == 0

def cambiabase(n, b):
    """Restituisce una stringa che rappresenta n in base b."""
    if n==0:
        return ""
    else:
        n, r = divmod(n, b)
        return cambiabase(n, b) + str(r)

def test():
    lista=[1, 3, 2, 1, 1, 3, 4, 2, 3]
    print("Nella lista %s ci sono %s elementi diversi\n" %
          (lista, elementidiversi(lista)))
    stringa="ambarabacicicoco"
    print("Nella stringa %s ci sono %s elementi diversi\n" %
          (stringa, elementidiversi(stringa)))
    n=65127842
    print("Le cifre di %s sono contenute nella lista: %s\n" %
          (n, cifre(n)))
    numeri=(6327432954857463849473273838, 7584658546432562651111111156)
    for n in numeri:
        print("%s è divisibile per 3: %s\n" % (n, divisibilepertre(n)))
    n=128
    for base in (2, 3, 4):
        print("%s in base %s è: %s" % (n, base, cambiabase(n, base)))


test()

Numeri

Python

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Python, mette a disposizione 4 tipi di numeri: interi, interi lunghi, in virgola mobile, complessi.

Numeri interi

In Python 2, i numeri interi possono essere

int: compresi nel range da - sys.maxint - 1 a sys.maxint (il valore effettivo dipende dal sistema)
long: dimensione arbitraria

Quando il risultato di un calcolo tra int esce dall'intervallo, il numero viene automaticamente convertito in intero lungo. Per esempio, sys.maxint+1 restituisce un long.

In Python 3, esiste un solo tipo intero a precisione arbitraria, int.

>>> 2**30
1073741824
>>> 2**100
1267650600228229401496703205376L

Divisione

È stato modificato il comportamento di Python nel passaggio dalla versione 2.x alla versione 3.x. Nella versione 2.x il quoziente di due numeri interi è un numero intero:

>>> 7/2
3

Nella versione 3.x il quoziente di due numeri interi è un numero in virgola mobile:

>>> 7/2
3.5
>>> 6/2
3.0

Per fare in modo che anche Python 2.x si comporti come Python 3.x basta dare il comando:

from __future__ import division

A questo punto anche Python 2.x si comporta come Python 3.x:

>>> 7/2
3.5
>>> 6/2
3.0

Per ottenere la divisione intera in Python 3.x si usa l'operatore //:

>>> 7//2
3

Numeri interi lunghi

I numeri interi lunghi, long, non hanno limiti inferiori o superiori, o meglio i loro limiti derivano dalla quantità di memoria presente nella macchina.

Numeri in virgola mobile

I numeri in virgola mobile float vanno da -1.797693134862316e308 a 1.797693134862316e308.

Nell'usare i numeri in virgola mobile dobbiamo tenere presente che, per questioni di efficienza, sono memorizzati in base 2. Nel cambiare la base di un numero, si possono introdurre delle approssimazioni, infatti un numero tranquillo in base 10 ad esempio: 0.3 (tre decimi) diventa un numero periodico se rappresentato in base 2. Possiamo vedere come è rappresentato 0.3 internamente con il comando:

>>> 0.3
0.29999999999999999

Mentre l'istruzione print ci nasconde i dettagli interni e ci dà un risultato più familiare.

>>> print 0.3
0.3

Si deve tener conto di queste osservazioni se vogliamo usare un ciclo comandato da una variabile float:

>>> f=0
>>> while f!=1.0:
	print f
	f+=0.1

	
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
...

Questo ciclo non termina! L'istruzione "corretta" è:

>>> f=0
>>> while f<=1.0:
	print f
	f+=0.1

Ma non è una buona idea comandare un ciclo con una variabile float (provate a sostituire "<=" con "<"...). Bisogna sempre considerare i numeri in virgola mobile come numeri approssimati. La funzione repr ci mostra la rappresentazione interna del numero e ci dà l'idea di cosa succede dentro la macchina:

>>> f=0
>>> while f<=1.0:
	print repr(f)
	f+=0.1

	
0
0.10000000000000001
0.20000000000000001
0.30000000000000004
0.40000000000000002
0.5
0.59999999999999998
0.69999999999999996
0.79999999999999993
0.89999999999999991
0.99999999999999989

Numeri complessi

I numeri complessi (complex) sono numeri nella forma a+bj dove a e b sono numeri in virgola mobile.

I numeri complessi hanno due attributi: imag e real che sono i riferimenti alla parte reale e al coefficiente immaginario del numero e un metodo che restituisce il coniugato del numero: conjugate :

>>> c0=(5+6j)
>>> c0
(5+6j)
>>> c0.imag
6.0
>>> c0.real
5.0
>>> c0.conjugate()
(5-6j)

Operazioni

Si possono scrivere espressioni utilizzando diversi operatori, la seguente tabella li riassume:

Operazione	Operatore	Int	Float	Complex
addizione	x+y	3+8 --> 11	3.+8. --> 11.	(3+5j)+(8-7j) --> (11-2j)
sottrazione	x-y	3-8 --> -5	3.-8. --> -5.	(3+5j)-(8-7j) --> (-5+12j)
moltiplicazione	x*y	3*8 --> -5	3.*8. --> -5.	(3+5j)*(8-7j) --> (59+19j)
divisione	x/y	3/8 --> 0	3./8. --> 0.375	(3+5j)/(8-7j) --> (-0.097345+0.5398230j)
potenza	x**y	3**8 --> 6561	3.**8. --> 6561.	(3+5j)**8 --> (-506864+1236480j)
opposto	-x	-3 --> -3	-3. --> -3.	-(3+5j) --> (-3-5j)
divisione intera	x//y	8//3 --> 2	8.//3. --> 2.	(3+5j)//(8-7j) --> (-1+0j)
modulo	x%y	8%3 --> 2	8.%3. --> 2.	(3+5j)%(8-7j) --> (11-2j)
uguale	x==y	3==5 --> False	3.==5. --> False	(3+5j)==(8-7j) --> False
diverso	x!=y	3!=5 --> True	3.!=5. --> True	(3+5j)!=(8-7j) --> True
minore	x<y	3<5 --> True	3.<5. --> True
maggiore	x>y	3>5 --> False	3.>5. --> False
minore o uguale	x<=y	3<=5 --> True	3.<=5. --> True
maggiore o uguale	x>=y	3>=5 --> False	3.>=5. --> False
bit and	x&y	12&5 --> 4
bit or	$x\|y$	5 --> 13
bit xor	x^y	12^5 --> 9
scorrimento a sinistra	x<<y	19<<2 --> 76
scorrimento a destra	x>>y	19>>2 --> 4

Ci sono anche alcune funzioni applicate ai numeri:

Operazione	Funzione	Int	Float	Complex
valore assoluto	abs(x)	abs(-7) --> 7	abs(-7.) --> 7.	abs(3+5j) --> 5.8309518948453007
quoziente, modulo	divmod(x)	divmod(32, 5) --> (6, 2)	divmod(32., 5.) --> (6.0, 2.0)	divmod((3+5j),(8-7j)) --> ((-1+0j), (11-2j))
conversione in stringa	str(x)	str(32) --> '32'	str(3.2) --> '3.2'	str(3+5j) --> '(3+5j)'
rappresentazione interna	repr(x)	repr(32) --> '32'	repr(3.2) --> '3.2000000000000002'	repr(3+5j) --> '(3+5j)')
conv. in intero	int(x)	int(37) --> 37	int(3.7) --> 3
conv. in lungo	long(x)	repr(37) --> 37L	long(3.7) --> 3L
conv. in virgola mobile	float(x)	float(32) --> 32.0	float(3.2) --> 3.2000000000000002
conv. in ottale	oct(x)	oct(4354) --> '010402'
conv. in esadecimale	hex(x)	hex(543543) --> '0x84b37'

La funzione int accetta un secondo argomento che permette di interpretare la stringa passata come primo argomento come numero scritto in una determinata base:

>>> int('213', 4)
39
>>> int('213', 10)
213
>>> int('213', 12)
303
>>> int('213', 16)
531

La libreria math

La libreria 'math mette a disposizione molte funzioni matematiche che non sono interne al linguaggio Python:

Funzione	Significato
acos(x)	restituisce l'arco coseno (misurato in radianti) di x
asin(x)	restituisce l'arco seno (misurato in radianti) di x
atan(x)	restituisce l'arco tangente (misurato in radianti) di x
atan2(y, x)	restituisce l'arco tangente (misurato in radianti) di y/x. tiene conto dei segni di x e di y
ceil(x)	restituisce l'approssimazione per eccesso di x come float
cos(x)	restituisce il coseno di x (misurato in radianti)
cosh(x)	restituisce il coseno iperbolico di x
degree(x)	converte l'angolo x da radianti in gradi
exp(x)	restituisce e elevato alla x
fabs(x)	restituisce il valore assoluto di x
floor(x)	restituisce l'approssimazione per difetto di x come float
fmod(x, y)	restituisce il resto della divisione tra x e y
frexp(x)	restituisce la mantissa e l'esponente di x
hypot(x, y)	restituisce la distanza euclidea sqrt(xx+yy)
ldexp(x, i)	restituisce x(2*i)
log(x[, base])	restituisce il logaritmo di x nella base base
log10(x)	restituisce il logaritmo di x nella base 10
modf(x)	restituisce la parte frazionaria e la parte intera di x
pow(x, y)	restituisce la potenza x**y
radians(x)	converte l'angolo x da gradi in radianti
sin(x)	restituisce il seno di x (misurato in radianti)
sinh(x)	restituisce il seno iperbolico di x
sqrt(x)	restituisce la radice quadrata di x
tan(x)	restituisce la tangente di x (misurato in radianti)
tanh(x)	restituisce la tangente iperbolica di x

Oltre a queste funzioni, math fornisce due costanti:

Funzione	Significato
e	2.7182818284590451
pi	3.1415926535897931

Sequenze

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Tra i dati messi a disposizione da Python, alcuni hanno delle caratteristiche in comune: sono le sequenze. Le sequenze sono dei contenitori di oggetti che mantengono l'ordine. Sono sequenze le liste, le tuple e le stringhe.

Liste

Una lista è un contenitore ordinato di oggetti Python. Può essere costruita usando le parentesi quadre:

lista0=['a', 34, ['s', 47]]      # ['a', 34, ['s', 47]]

o il costruttore list:

lista1=list("delta")             # ['d', 'e', 'l', 't', 'a']

A volte può essere utile costruire una lista vuota da riempire in seguito:

lista2=[]

oppure

lista3=list()

La funzione range(<n>) restituisce una lista formata dai primi <n> numeri naturali:

lista4=range(10)                 # [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

Si può osservare qui che Python restituisce una lista formata effettivamente da 10 elementi da zero compreso a dieci escluso.

Python mette a disposizione un comodo metodo per costruire liste, la 'list comprehension'. Se ad esempio voglio una lista con i quadrati dei primi 10 numeri naturali posso scrivere:

lista6=[n*n for n in range(10)]  # [0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]

Nella costruzione di liste si può aggiungere anche una condizione. Se ad es. volessi i quadrati dei soli numeri pari:

lista7=[n*n for n in range(10) if n % 2 == 0]  # [0, 4, 16, 36, 64]

Le liste sono oggetti modificabili, quindi è possibile inserire, cancellare o cambiare gli oggetti contenuti in una lista:

    lista=['Nel', 0.5, 'del', 'cammin', 'nostra', 'pippo', 'vita'] 
    print lista                   # ['Nel', 0.5, 'del', 'cammin', 'nostra', 'pippo', 'vita']
    lista[1]='mezzo'
    print lista                   # ['Nel', 'mezzo', 'del', 'cammin', 'nostra', 'pippo', 'vita']
    del(lista[5])
    print lista                   # ['Nel', 'mezzo', 'del', 'cammin', 'nostra', 'vita']
    lista.insert(4, 'di')
    print lista                   # ['Nel', 'mezzo', 'del', 'cammin', 'di', 'nostra', 'vita']

Il metodo più utilizzato per popolare liste, dopo la list comprehension è l'uso del metodo append:

 lista=[]
 for i in range(3):
     lista .append(raw_input("Stringa n° %s: " % i))
 print lista
 ['pippo', 'pluto', 'paperoga']

Tutti i metodi delle liste si possono ottenere con l'istruzione:

>>> help(list)

Tuple

Le tuple sono contenitori ordinati di oggetti Python. A differenza delle lista non sono modificabili, quindi una volta costruita una tupla non si può cancellare, cambiare o inserire un elemento. Può essere costruita usando le parentesi tonde:

tupla0=('a', 34, ['s', 47])      # ('a', 34, ['s', 47])

o il costruttore tuple:

tupla1=tuple("delta")            # ('d', 'e', 'l', 't', 'a')

Una tupla vuota risulta piuttosto inutile dato che, essendo immutabile, non può essere popolata.

La scelta di usare lo stesso simbolo per le parentesi delle espressioni e per indicare le tuple, ha portato ad un problema di ambiguità. Con l'espressione:

a=(6)                            # 6

potremmo voler associare ad a il risultato dell'espressione (6) o la tupla che contiene il solo elemento 6. GVR ha dato la precedenza all'espressione. Per realizzare una tupla formata da un solo elemento dobbiamo aggiungere una virgola:

a=(6,)                           # (6,)

Tutti i metodi delle tuple si possono ottenere con l'istruzione:

>>> help(tuple)

Stringhe

Le stringhe sono sequenze di caratteri. Anche le stringhe non sono modificabili, quindi una volta costruita una stringa non la si può modificare. Può essere costruita usando gli apici, singoli o doppi in diversi modi:

stringa0="foo"
stringa1='bar'
stringa2="""altro modo"""
stringa3='''e infine'''

Le ultime due stringhe possono essere scritte anche su più righe. La funzione str permette di convertire altri oggetti in stringhe:

stringa4=str(45.3)                             # '45.3'

Altro modo per costruire stringhe componendo diversi elementi:

stringa5="sqrt(%s^2+%s^2)=%s" % (3, 4, 5)      # 'sqrt(3^2+4^2)=5'

I simboli %s, presenti nella stringa, sono dei segnaposto che vengono sostituiti, ordinatamente, dagli elementi presenti nella tupla che segue l'operatore %.

Tutti i metodi delle stringhe si possono ottenere con l'istruzione:

>>> help(str)

Scorrere le sequenze

È possibile scorrere tutti gli elementi di una sequenza usando un iteratore. Python mette a disposizione molti iteratori, ma il più usato è: for.

La sintassi è:

for <variabile> in <sequenza>:
    <istruzioni>

un semplice esempio di uso dell'iteratore for è:

def stampa_in_verticale(sequenza):
    """Visualizza gli elementi di una sequenza, uno sotto l'altro."""
    for elemento in sequenza:
        print elemento

def test():
    lista=['Et', 'telefono', 'casa']
    stampa_in_verticale(lista)
    print
    tupla=('M.Beri', 'Python', 'Apogeo', 2007, 7.50)
    stampa_in_verticale(tupla)
    print
    stringa="scala"
    stampa_in_verticale(stringa)
    print

test()

Anche i file di testo e altri oggetti Python si possono scorrere come le sequenze. Ad esempio se abbiamo un file di testo "commedia.txt" le istruzioni:

    testo=file("commedia.txt")
    stampa_in_verticale(testo)
    print

insieme alla funzione scritta sopra, permetteranno di stampare il suo contenuto una riga sotto l'altra.

Accedere ai singoli elementi

Si può accedere ai singoli elementi di una sequenza indicandone la posizione tra parentesi quadre. Si deve tenere presente che in Python ogni sequenza inizia dalla posizione zero quindi il primo elemento ha indice 0 il secondo 1 e così via:

stringa="Tre civette sul comò"
print stringa[0]                # 'T'
print stringa[1]                # 'r'
print stringa[3]                # ' '

Il meccanismo dell'indicizzazione può essere usato con tutte le sequenze quindi funziona allo stesso modo anche con liste e tuple:

lista=[26, "pippo", [13, 12, 2008], (6, 35)]
print lista[0]                # 26
print lista[1]                # 'pippo'
print lista[2][1]             # 12

L'ultima istruzione stampa l'elemento di posto 1 dell'elemento di posto 2 di lista. L'ultima istruzione indica il meccanismo per trattare matrici a enne dimensioni. Nel caso di una matrice a due dimensioni possiamo scrivere una funzione che ne visualizzi gli elementi:

def stampa_matrice(m):
    """Visualizza gli elementi di una matrice."""
    for riga in m:
        for e in riga:
            print e, "\t",
        print

def test():
    matrice=[[34, 64, 83],[38, 17, 25],[12, 18, 69]]
    stampa_matrice(matrice)

La stringa "\t" indica un tabulatore.

È anche possibile usare come indici numeri negativi, in questo caso -1 indica l'ultimo elemento, -2 il penultimo e così via:

lista=[26, "pippo", [13, 12, 2008], (6, 35)]
print lista[-1]                # (6, 35)
print lista[-2][0]             # 13

Affettare sequenze (slicing)

Data una sequenza è possibile ricavarne un'altra che contenga parte dei suoi elementi. La sintassi assomiglia a quella dell'indicizzazione, si usano sempre parentesi quadrate, ma questa volta devono essere presenti due indici che individuano la fetta da copiare. I due indici devono essere separati dal simbolo ":". Nei prossimi esempi mi riferisco a una stringa ma funzionano allo stesso modo con qualunque sequenza, quindi anche con liste o tuple.

stringa="Tre civette sul comò"
s=stringa[4:11]
print s                             # civette

Coerentemente con il resto del linguaggio il primo indice è compreso nel risultato il secondo è escluso quindi l'istruzione precedente estrae la sottostringa dal carattere di posto 4 compreso al carattere di posto 11 escluso, 11 - 4 = 7 caratteri. Se devo estrarre i primi elementi di una sequenza posso sottintendere il primo indice:

s=stringa[:3]
print s                             # Tre

Allo stesso modo per estrarre gli ultimi elementi di una sequenza posso omettere il secondo indice:

s=stringa[16:]
print s                             # comò

Nell'ultimo caso sarebbe stato più comodo usare un indice negativo:

s=stringa[-4:]
print s                             # comò

La sintassi dell'affettamento può accettare un terzo argomento che indica un intervallo, così se voglio estrarre solo le lettere di posto pari della parola 'civette':

s=stringa[4:11:2]
print s                             # cvte

A volte è utile avere una copia di una lista che è un oggettio mutabile, la si può ottenere con l'istruzione:

lista=['uno', 'due', 'tre']
copia=lista[:]
print copia                             # ['uno', 'due', 'tre']

Non c'è bisogno di costruire copie di un oggetto immutabile, ma perché con le liste questo può servire? Consideriamo la seguente porzione di codice:

lista0=['uno', 'due', 'tre']
lista1=lista0
print lista0                            # ['uno', 'due', 'tre']
print lista1                            # ['uno', 'due', 'tre']

Sembrerebbe che il programma abbia realizzato la copia di lista0 e l'abbia assegnata alla variabile lista1. Ma le cose non sono così: il programma ha creato un nuovo identificatore che si riferisce sempre allo stesso oggetto lista. Ora se modifico un elemento della lista: e stampo di nuovo gli oggetti collegati a lista0 e lista1 ottengo:

lista0=lista0[1]='cinque'
print lista0                            # ['uno', 'cinque', 'tre']
print lista1                            # ['uno', 'cinque', 'tre']

Questo avviene perché ho modificato l'oggetto lista che è collegato sia a lista0 sia a lista1. Il seguente programma crea invece un nuovo oggetto lista che collega all'identificatore lista1:

lista0=['uno', 'due', 'tre']
lista1=lista0[:]
print lista0                            # ['uno', 'due', 'tre']
print lista1                            # ['uno', 'due', 'tre']
lista0=lista0[1]='cinque'
print lista0                            # ['uno', 'cinque', 'tre']
print lista1                            # ['uno', 'due', 'tre']

Il programma precedente ha costruito una sola lista collegata a due identificatori diversi, il secondo, dopo aver costruito una lista collegata all'identificatore lista0, ne costruisce un'altra, con gli stessi elementi e la collega all'identificatore lista1. In questo modo le modifiche effettuate sull'oggetto collegato all'identificatore lista0 non hanno effetto sull'oggetto collegato a lista1.

Dizionari

Python

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I dizionari sono degli array che vengono indicizzati non da numeri interi, ma da un qualunque oggetto immutabile. L'oggetto che serve da indice viene anche detto chiave, mentre l'oggetto associato a quella chiave viene detto valore.

Costruzione

Un dizionario può essere costruito usando le parentesi graffe:

>>> d={'a':45, 7:98, 497:list('pippo'), 3.14:'pi greco', (2, 7):'p'}
>>> print d
{'a': 45, 497: ['p', 'i', 'p', 'p', 'o'], 3.1400000000000001: 'pi greco', (2, 7): 'p', 7: 98}

Alcune osservazioni:

Le chiavi possono essere interi, numeri in virgola mobile, stringhe, tuple o, comunque un qualunque oggetto immutabile.
I valori possono essere oggetti qualunque.
I dizionari non mantengono l'ordine di inserimento dei dati.
3.14 si è trasformato in: 3.1400000000000001. Ma questo non c'entra con i dizionari, c'entra con la rappresentazione dei numeri in basi diverse.

Accesso

Per ottenere un valore di un dizionario si utilizza la stessa sintassi di indicizzazione delle liste:

>>> print d[7]
98
>>> print d[3.14]
pi greco
>>> print d[(2, 7)]
p

Il metodo keys() permette di ottenere tutte le chiavi contenute in un dizionario e iterando con le chiavi è possibile estrarre tutti i valori corrispondenti:

>>> d={'a':7, 'b':9, 'c':3, 'd':0, 'e':9, 'f':6, 'g':5}
>>> print d
{'a': 7, 'c': 3, 'b': 9, 'e': 9, 'd': 0, 'g': 5, 'f': 6}
>>> for k in d.keys():
	print k, '-->', d[k]

	
a --> 7
c --> 3
b --> 9
e --> 9
d --> 0
g --> 5
f --> 6

Per ottenere gli elementi secondo un preciso ordine delle chiavi posso ordinarle prima di usarle nel ciclo for:

>>> chiavi=d.keys()
>>> chiavi.sort()
>>> for k in chiavi:
	print k, '-->', d[k]

	
a --> 7
b --> 9
c --> 3
d --> 0
e --> 9
f --> 6
g --> 5

Per modificare un valore basta utilizzare il suo indice:

>>> d['e']=44
>>> 
>>> d
{'a': 7, 'c': 3, 'b': 9, 'e': 44, 'd': 0, 'g': 5, 'f': 6}

Per aggiungere un elemento si utilizza sempre la stessa sintassi:

>>> d['h']=4
>>> d
{'a': 7, 'c': 3, 'b': 9, 'e': 9, 'd': 0, 'g': 5, 'f': 6, 'h': 4}

Non sempre sappiamo quali elementi sono contenuti in un dizionario, quindi Python mette a disposizione due metodi che si comportano in modo diverso se la chiave è contenuta o non è contenuta nel dizionario. Infatti se tento di ottenere il valore associato ad una chiave inesistente ottengo un errore:

>>> print d['m']
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#57>", line 1, in <module>
    print d['m']
KeyError: 'm'

Il metodo get invece funziona anche se la chiave non è presente:

>>> print d.get('m')
None

get ha anche un secondo argomento, opzionale che viene dato come risultato se la chiave non è presente:

>>> print d.get('g', 5)
5
>>> print d.get('m', 99)
99

Un esempio

I dizionari hanno anche molti altri metodi, ma questi permettono già di svolgere con poche linee di codice compiti piuttosto complessi. Possiamo scrivere una procedura che conti le occorrenze delle lettere presenti in una certa stringa:

>>> def contacaratteri(s):
	d={}
	for c in s:
		d[c]=d.get(c, 0)+1
	chiavi=d.keys()
	chiavi.sort()
	for k in chiavi:
		print k, '-->', d[k]

		
>>> contacaratteri('ambarabacicicoco')
a --> 4
b --> 2
c --> 4
i --> 2
m --> 1
o --> 2
r --> 1

Tutti i metodi dei dizionari si possono ottenere con l'istruzione:

>>> help(dict)

File

Python

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Quando un programma termina, le informazioni contenute nei suoi dati vanno perse. Per conservare delle informazioni tra un'esecuzione e un'altra di un programma o per passare dei dati da un programma ad un altro, si usano i file. Un file è una sequenza di informazioni scritte su un supporto di memoria permanente. La classe file permette di leggere, scrivere e modificare file.

File di testo

Per scrivere stringhe in un file di testo basta aprire il file in scrittura e usare il suo metodo write. Terminato di scrivere nel file basta chiuderlo e questo è disponibile per altre applicazioni.

fo=file('prova.txt', 'w')
fo.write('Primo file di testo:\n\n')
fo.write('terza riga,\n')
fo.write('quarta riga riga,\n')
fo.write('fine del file.')
fo.close()

Leggere un file è altrettanto semplice: aprire il file in lettura, leggere le righe scorrendo il file come una sequenza:

for riga in file('prova.txt'):
    print riga,

Se vogliamo salvare in un file dei dati numerici possiamo tradurli in stringhe e salvarli come stringhe. Ad es. creiamo una matrice di numeri interi:

def randmat(dr, dc, massimo):
    import random
    m=[[random.randrange(massimo) for c in xrange(dc)] for r in xrange(dr)]
    return m

matrice=randmat(5, 4, 100)

possiamo salvare la matrice in un file usando le seguenti istruzioni:

def salvamat(matrice, nomefile):
    fo=file(nomefile, 'w')
    for riga in matrice:
        riga=[str(val) for val in riga]
        fo.write('\t'.join(riga)+'\n')
    fo.close()

salvamat(matrice, 'matrice.txt')

Una funzione che legga la matrice dal file e costruisca una lista di liste è:

def leggimat(nomefile):
    fi=file(nomefile)
    m=[[int(e) for e in riga.split('\t')] for riga in fi]
    fi.close()
    return m

E infine qualche riga di codice controlla che lettura e scrittura siano avvenute correttamente.

print matrice
matriceletta=leggimat('matrice.txt')
if matrice==matriceletta:
    print 'Salvataggio e lettura effettuati con successo'
else:
    print 'La matrice salvata e quella letta sono diverse!'
    print 'quella letta è:'
    print matriceletta

File binari

Un file binario contiene dati che non sono organizzati in stringhe di caratteri ma è semplicemente una sequenza di byte. Per interpretare un file binario bisogna conoscerne la struttura. Supponiamo di avere un file che contiene 5 stringhe pascal lunghe 20, 20, 1, 2 e 46 caratteri. Ogni stringa pascal ha inoltre un carattere, posto all'inizio, che indica la lunghezza della stringa. Il file dunque è organizzato in blocchi di 94 caratteri:

Per estrarre i dati e tradurlo in un file di testo con i campi separati da virgole, devo leggere tutti i blocchi che compongono il file, interpretarli e scrivere i dati ottenuti in un file di testo. Per aprire in lettura il file binario di nome "CL2PI" si usa il comando:

fi=file("CL2PI", 'rb')

Per leggere un blocco di 94 caratteri sotto forma di sequenza di byte:

r=fi.read(94)

ora ci serve una funzione che legga i 5 campi presenti nel record e ce li restituisca come tupla di sstringhe:

def estrairecord(r):
    """Riceve una riga e la traduce in base alle specifiche."""
    return (estrai_stringa_pascal(r, 0),
            estrai_stringa_pascal(r, 21),
            estrai_stringa_pascal(r, 42),
            estrai_stringa_pascal(r, 44),
            estrai_stringa_pascal(r, 47),
           )

E una funzione che data la posizione del primo carattere di una stringa pascal, quello che ne fornisce la lunghezza, estragga la stringa:

def estrai_stringa_pascal(s, i):
    """Estrae dalla stringa s la sottostringa che inizia in i e che ha
       come primo byte la lunghezza, secondo la codifica del Pascal."""
    ls=ord(s[i])
    return s[i+1:i+ls+1]

Il programma può essere completato con la funzione che legge il file binario e scrive un file di testo:

def estraidati(nomefilein, nomefileout):
    """Traduce il file di ingresso e scrive il file di uscita."""
    fi=file(nomefilein, 'rb')
    fo=file(nomefileout, 'w')
    while True:
        r=fi.read(94)
        if r:
            print estrairecord(r), '\n'
            fo.write(','.join(estrairecord(r))+'\n')
        else:
            break
    fo.close()

estraidati('CL2PNI', 'CL2PNI.txt')

Selezione

Python

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Esempi Python/Esempi

Python ha solo un'istruzione per implementare la selezione:

if <condizione>:
    <istruzioni>
[elif <condizione>:
     <istruzioni>]*
[else:
     <istruzioni>

Implementazione

Il costrutto fondamentale prevede una condizione da valutare e una serie di istruzioni da eseguire se essa risulta vera e un'altra serie di istruzioni da eseguire se invece risulta falsa. Ad esempio:

if eta>=18:
    print('sei maggiorenne')
else:
    print('sei minorenne')

È possibile l'uso del blocco elif (else if) che permette di valutare una seconda condizione nel caso quella iniziale risulti essere non vera. Ad esempio, possiamo aggiungere un ulteriore controllo nell'esempio precedente:

if eta>=18:
    print('sei maggiorenne')
elif eta<0:
    print('età non valida!')
else:
    print('sei minorenne')

Il numero di condizioni elif inseribili in un blocco for non è soggetto a limitazioni..

Esempi di uso

Alcuni esempi possono chiarire i casi di uso più comuni.

Taglio di un valore all'interno di un intervallo

def taglia(valore, minimo, massimo):
    """Restituisce valore se è compreso tra minimo e massimo
       se è minore di minimo restituisce minimo altrimenti massimo."""
    if valore<minimo:
        return minimo
    elif valore>massimo:
        return massimo
    else:
        return valore

n=int(raw_input('Scrivi un numero: '))
print('Il tuo numero tagliato tra 10 e 20 è: %s' % taglia(n, 10, 20))

Interprete di operazioni

Programmino che interpreta una stringa contenente un'operazione da eseguire scritta in lettere, sia in forma prefissa sia in forma infissa.

def somma(a, b):
    return float(a)+float(b)

def sottrai(a, b):
    return float(a)-float(b)

def moltiplica(a, b):
    return float(a)*float(b)

def dividi(a, b):
    return float(a)/float(b)

def eseguioperazione(stringa):
    """Cerca di eseguire l'operazione contenuta in stringa."""
    s0, s1, s2 = stringa.split(' ')
    if s0=='somma':
        return somma(s1, s2)
    elif s0=='sottrai':
        return sottrai(s1, s2)
    elif s0=='moltiplica':
        return moltiplica(s1, s2)
    elif s0=='dividi':
        return dividi(s1, s2)
    elif s1=='piu':
        return somma(s0, s2)
    elif s1=='meno':
        return sottrai(s0, s2)
    elif s1=='per':
        return moltiplica(s0, s2)
    elif s1=='diviso':
        return dividi(s0, s2)
    else:
        return 'non so eseguire questa operazione'

operazione='somma 3 67'
print operazione, '==>', eseguioperazione(operazione)
operazione='dividi 45 9'
print operazione, '==>', eseguioperazione(operazione)
operazione='45 diviso 9'
print operazione, '==>', eseguioperazione(operazione)
operazione='3 per 8'
print operazione, '==>', eseguioperazione(operazione)
operazione='accalappia 3 8'
print operazione, '==>', eseguioperazione(operazione)

Altro interprete di operazioni

Programmino che interpreta una stringa contenente un'operazione da eseguire scritta in lettere, sia in forma prefissa sia in forma infissa. Questa versione usa i dizionari che possono contenere, come valori, anche funzioni. Il risultato è più compatto, più flessibile, più efficiente, più... pythonico.

def somma(a, b):
    return float(a)+float(b)

def sottrai(a, b):
    return float(a)-float(b)

def moltiplica(a, b):
    return float(a)*float(b)

def dividi(a, b):
    return float(a)/float(b)

operazioni={'somma': somma, 'sottrai': sottrai,
            'moltiplica': moltiplica, 'dividi': dividi,
            'piu': somma, 'meno': sottrai,
            'per': moltiplica, 'diviso': dividi}

def eseguioperazione(stringa):
    s0, s1, s2 = stringa.split(' ')
    nomeoperazioni=operazioni.keys()
    if s0 in nomeoperazioni:
        return operazioni[s0](s1, s2)
    elif s1 in nomeoperazioni:
        return operazioni[s1](s0, s2)
    else:
        return 'non so eseguire questa operazione'
    
operazione='somma 3 67'
print operazione, '==>', eseguioperazione(operazione)
operazione='dividi 45 9'
print operazione, '==>', eseguioperazione(operazione)
operazione='45 diviso 9'
print operazione, '==>', eseguioperazione(operazione)
operazione='3 per 8'
print operazione, '==>', eseguioperazione(operazione)
operazione='accalappia 3 8'
print operazione, '==>', eseguioperazione(operazione)

Iterazione

Python

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Python ha solo l'istruzione while per implementare l'iterazione nel senso di altri linguaggi come il Pascal o il C:

while <condizione>:
    <istruzioni>
[else:
     <istruzioni>]

Mentre l'istruzione for permette di iterare sugli elementi di una sequenza:

for <variabile> in <sequenza>:
    <istruzioni>
[else:
     <istruzioni>]

Entrambi i cicli ammettono due istruzioni:

continue che permette di saltare le rimanenti istruzioni del ciclo passando all'iterazione successiva,
break che termina il ciclo
se è presente la clausola else, le sue istruzioni vengono eseguite se il ciclo termina normalmente, mentre non vengono eseguite se il ciclo termina a causa dell'istruzione break.

while

L'istruzione while permette di ripetere un blocco di istruzioni fin quando si mantiene vera una certa condizione.

Ad esempio se vogliamo elencare i primi 10 numeri naturali:

cont=0
while cont < 10:
    print cont
    cont+=1

Per elencare i primi 10 numeri pari:

cont=0
while cont < 10:
    print cont*2
    cont+=1

Ma in generale while va usato quando non si conosce il numero di volte che il ciclo andrà ripetuto. Ad es. nella seguente successione l'uso di while è adeguato:

n=7
while n!=1:
    print n
    if n % 2 == 0:
        n/=2
    else:
        n=n*3+1

Una delle tante implementazioni del Crivello di Eratostene usa un paio di cicli while:

def crivello(n):
    """Restituisce i numeri primi inferiori a n."""
    c=range(2, n+1)                         # crea una lista con tutti i numeri
    i=0                                     # inizializza l'indice
    n=len(c)                                # calcola l'ultimo numero da processare
    nr=n**0.5                               # calcola l'ultimo numero da processare
    while i<nr:                             # fin quando l'indice è minore di questo numero
        if c[i]:                            # controlla che il numero puntato da i sia diverso da 0
            j=i+1                           # in questo caso inizializza j al valore successivo di i
        while j<n:                          # fin quando j è minore di n
            if c[j] % c[i] == 0: c[j]=0     # se l'elemento è divisibile per c[i] cambialo a zero
            j+=1                            # incrementa j
        i+=1                                # incrementa i
    c=[e for e in c if e]                   # crea una nuova lista fatta dagli elementi non nulli di c
    return c                                # restituisci questa lista che contiene solo numeri primi

for

L'istruzione for è molto diversa dall'omonima istruzione del Pascal o del C, non è un'istruzione di ciclo, ma è un iteratore su una sequenza.

Se a è array di stringhe, e voglio visualizzarle una sotto l'altra, in Pascal scriverò all'incirca:

...
for i:=1 to maxarray do
    writeln(a[i]);
...

In Python:

for elemento in a:
    print elemento

Durante l'esecuzione del ciclo for la variabile elemento viene collegata ad ognuno degli elementi della sequenza a: non servono indici, non serve sapere quanti sono gli elementi della sequenza, quando sono finiti termina il ciclo.

Ad esempio una funzione che sommi tutti gli elementi di una lista di numeri potrebbe essere:

def somma(lista):
    s=0
    for num in lista:
        s+=num
    return s

>>> l=[1, 3, 5, 7, 9]
>>> print somma(l)
25

Ora se volessi la media dei numeri contenuti in una lista, posso scrivere la funzione:

def media(lista):
    return somma(lista)/float(len(lista))

>>> print media(l)
5.0

Peccato solo che che, per questioni di efficienza, Python abbia implementato tra le funzioni native la funzione add che produce lo stesso risultato della nostra funzione somma.

Se volessi implementare una ricerca sequenziale in una lista, potrei usare for nel seguente modo:

def contenuto(elemento, lista):
    result=True
    for e in lista:
        if e==elemento:
            break
    else:
        result=False
    return result

>>> print contenuto('pippo', l)
True
>>> print contenuto('Pippo', l)
False

Se volessi avere non una funzione che mi dice semplicemente se l'elemento è contenuto in una lista ma qual è la sua posizione, potrei combinare l'iteratore for con la funzione enumerate che restituisce la coppia: posizione, elemento:

def posizione(elemento, lista):
    for i, e in enumerate(lista):
        if e==elemento:
            result=i
            break
    else:
        result=-1
    return result

>>> print posizione('pluto', l)
1
>>> print posizione('pippo', l)
0
>>> print posizione('Pippo', l)
-1

Anche qui peccato che Guido ci abbia preceduti e sempre per questioni di efficienza abbia implementato l'istruzioine in e il metodo index che fanno all'incirca quello che fanno le nostre funzioni contenuto e posizione.

for: la trappola

L'iteratore for presenta un trabocchetto... Per capirlo, partiamo da un esempio. Abbiamo una lista che contiene vari numeri, vogliamo togliere tutti quelli pari:

def toglipari(lista):
    for e in lista:
        if e%2==0:
            lista.remove(e)

>>> num=[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
>>> toglipari(num)
>>> print num
[1, 3, 5, 7, 9]

Sembra funzionare perfettamente, ma non è così! Se tentiamo di togliere i numeri pari da quest'altra lista:

>>> num1=[0, 1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
>>> toglipari(num1)
>>> num1
[1, 4, 5, 7, 9]

otteniamo un risultato sconcertante!

Cosa è successo, come mai a volte funziona e a volte no? Questi sono gli errori più insidiosi, appaiono solo a volte, e, tipicamente, quando fanno più danno.

Il fatto è che si deve assolutamente evitare di modificare la sequenza su cui l'iteratore for sta lavorando.

Nel primo caso (num=[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]) viene controllato il primo elemento di num, è pari e viene tolto. Ora il primo elemento è 1 e viene controllato il secondo, vale 2, è pari e viene tolto, ora il primo elemento è 1 e il secondo è 3, viene controllato il terzo che è pari e viene tolto...

Nel secondo caso (num1=[0, 1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9]) viene controllato il primo elemento di num1, è pari e viene tolto. Ora il primo elemento è 1 e viene controllato il secondo, vale 2, è pari e viene tolto, ora il primo elemento è 1 e il secondo è 4, viene controllato il terzo che è 5, è dispari e viene lasciato, poi viene controllato il quarto elemento...

Regola fondamentale per non cadere nella trappola è: "mai modificare una lista mentre si sta iterando su di essa".

Allora, come si può realizzare l'operazione precedente? Basta iterare su una lista e modificarne un'altra, inizialmente identica. Ma come costruire una lista identica ad una già presente? Ci sono due costrutti Python che permettono di farlo:

lista1=lista[:]     # lista1 contiene tutti gli elementi di lista

lista2=list(lista)  # lista2 è una copia di lista

Tenendo conto di questo si può riscrivere il comando precedente e provare che funziona:

def toglipari(lista):
    for e in lista[:]:
        if e%2==0:
            lista.remove(e)

>>> num=[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
>>> toglipari(num)
>>> print num
[1, 3, 5, 7, 9]
>>> num1=[0, 1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
>>> toglipari(num1)
>>> print num1
[1, 5, 7, 9]
>>> num2=[0, 1, 3, 2, 6, 4, 5, 2, 7, 8, 2, 9]
>>> toglipari(num2)
>>> print num2
[1, 3, 5, 7, 9]

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Libreria standard

Python ha una vasta libreria standard, il che lo rende adatto a molti impieghi. Inoltre ai moduli della libreria standard se ne possono aggiungere altri scritti in C oppure Python per soddisfare le proprie esigenze particolari. Tra i moduli già disponibili ce ne sono per scrivere applicazioni web (sono supportati MIME, HTTP e tutti gli altri standard internet). Sono disponibili anche moduli per creare applicazioni con interfaccia grafica, per connettersi a database relazionali, per usare le espressioni regolari e per fare molte altre cose.

La libreria standard è uno dei punti forti di Python. Essa infatti è compatibile con tutte le piattaforme, ad eccezione di poche funzioni, segnalate chiaramente nella documentazione come specifiche di una piattaforma particolare. Grazie a questo generalmente anche programmi Python molto grossi possono funzionare su Linux, Mac, Windows e altre piattaforme senza dover essere modificati.

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Esempi di codice e spiegazioni per illustrare le differenze tra linguaggi tipizzati implicitamente e quelli tipizzati esplicitamente. In particolare Python e Java
Esiste anche una implementazione Java del linguaggio Python che si chiama Jython.

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