3. Nieformalne wprowadzenie do Pythona

W nadchodzących przykładach wejście i wyjście są rozróżniane przez obecność lub nieobecność promptów (>>> i …): aby powtórzyć przykład, musisz wpisać wszystko po prompcie, kiedy prompt jest widoczny; linie, które nie zaczynają się promptem są wyjściem z interpretera. Zwróć uwagę, że prompt drugiego rzędu z pustą linią w przykładzie oznacza, że musisz wpisać pustą linię; używa się tego do zakończenia wielo-liniowej komendy.

Możesz przełączać wyświetlanie promptów i wyjścia klikając na >>> w prawym górnym rogu pola z przykładem. Jeśli schowasz prompty i wyjście dla przykładu, wtedy możesz prosto skopiować i wkleić linie wejścia w swój interpreter.

Wiele przykładów w tej instrukcji, także tych wpisywanych w konsoli interaktywnej, zawiera komentarze. Komentarze w Pythonie zaczynają się znakiem hash # i ciągną się do końca fizycznej linii. Komentarz może pojawić się na początku linii, po wiodących spacjach lub kodzie, lecz nie może być zawarty w literale ciągu znaków. Znak hash w ciągu znaków jest po prostu znakiem hash. Jako że komentarze mają wyjaśniać kod i nie są interpretowane przez Pythona, można je ominąć przy wpisywaniu przykładów.

Trochę przykładów:

# to jest pierwszy komentarz
spam = 1  # a to jest drugi komentarz
          # … i teraz trzeci!
text = "# To nie jest komentarz, bo jest w cudzysłowie."

3.1. Używanie Pythona jako kalkulatora

Wypróbujmy parę prostych poleceń Pythona. Uruchom interpreter i poczekaj na pojawienie się pierwszego znaku zachęty >>>. (Nie powinno to zająć dużo czasu.)

3.1.1. Liczby

Interpreter działa jak prosty kalkulator: można wpisać do niego wyrażenie, a on wypisze jego wartość. Składnia wyrażenia jest prosta: operatory +, -, * i / można użyć do arytmetyki; nawiasy (()) można użyć do grupowania. Na przykład:

>>> 2 + 2
4
>>> 50 - 5*6
20
>>> (50 - 5*6) / 4
5.0
>>> 8 / 5  # dzielenie zawsze zwraca liczbę zmiennoprzecinkową
1.6

Liczby całkowite (np. 2, 4, 20) są typu int, te z częścią ułamkową (np. 5.0, 1.6) są typu float. Więcej o typach numerycznych dowiemy się więcej później w tym tutorialu.

Dzielenie (/) zawsze zwraca liczbę zmiennoprzecinkową. Aby zrobić dzielenie całkowite i uzyskać wynik całkowity możesz użyć operatora //; aby obliczyć resztę możesz użyć %:

>>> 17 / 3  # klasyczne dzielenie zwraca liczbę zmiennoprzecinkową
5.666666666666667
>>>
>>> 17 // 3  # dzielenie całkowite pomija część ułamkową
5
>>> 17 % 3  # operator % zwraca resztę z dzielenia
2
>>> 5 * 3 + 2  # iloraz całkowity * dzielnik + reszta
17

W Pythonie możesz użyć operatora **, do obliczania potęgowania [1]:

>>> 5 ** 2  # 5 do kwadratu
25
>>> 2 ** 7  # 2 do potęgi 7.
128

Znak równości (=) jest używany do przypisania wartości do zmiennej. Przypisanie do zmiennej nie jest wypisywane przez interpreter:

>>> width = 20
>>> height = 5 * 9
>>> width * height
900

Jeśli zmienna nie jest „zdefiniowana” (nie ma przypisanej wartości), próba jej użycia spowoduje błąd:

>>> n  # próba dostępu do niezdefiniowanej zmiennej
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
NameError: name 'n' is not defined

Python implementuje w pełni arytmetykę zmiennoprzecinkową; operatory z operandami typów mieszanych przekształcają operandy całkowite w zmiennoprzecinkowe:

>>> 4 * 3.75 - 1
14.0

W trybie interaktywnym ostatnie wyświetlone wyrażenie jest przypisywane do zmiennej _. Dzięki temu kiedy używasz Pythona jako biurkowego kalkulatora, jest nieco prościej kontynuować obliczenia, na przykład:

>>> tax = 12.5 / 100
>>> price = 100.50
>>> price * tax
12.5625
>>> price + _
113.0625
>>> round(_, 2)
113.06

Ta zmienna powinna być traktowana przez użytkownika jako tylko-do-odczytu. Nie przypisuj wprost do niej wartości — stworzyłbyś niezależną zmienną lokalną o tej samej nazwie maskując wbudowaną zmienną z jej magicznym zachowaniem.

Oprócz int i float, Python wspiera inne typy liczb, takie jak Decimal i Fraction. Python ma też wbudowane wsparcie dla liczb zespolonych i używa sufiksów j lub J do wskazania części urojonej (np. 3+5j).

3.1.2. Tekst

Python umożliwia manipulację tekstem (reprezentowanym przez typ str, tzw. „string” lub „łańcuchem znaków”) oraz liczbami. Obejmuje to znaki „!”, słowa „rabbit”, nazwy „Paris”, zdania „Got your back.”, itp. „Yay! :)”. Mogą być one umieszczone w pojedynczych cudzysłowach ('...') lub podwójnych cudzysłowach ("...") z takim samym wynikiem [2].

>>> 'spam eggs'  # single quotes
'spam eggs'
>>> "Paris rabbit got your back :)! Yay!"  # double quotes
'Paris rabbit got your back :)! Yay!'
>>> '1975'  # digits and numerals enclosed in quotes are also strings
'1975'

Aby umieścić znak cudzysłowu, musimy go oznaczyć znakiem „ucieczki”, poprzedzając znakiem \. Alternatywnie, możemy użyć innego rodzaju znaków do oznaczenia cudzysłowu:

>>> 'Oni powiedzieli \'tak\'.'  # użyj \' jako znaku ucieczki da pojedynczego cudzysłowu…
"Oni powiedzieli 'tak'."
>>> "Oni powiedzieli 'tak'."  # …lub użyj podwójnego cudzysłowu
"Oni powiedzieli 'tak'."
>>> 'Oni powiedzieli "tak".'
'Oni powiedzieli "tak".'
>>> "Oni powiedzieli \"tak\"."
'Oni powiedzieli "tak".'
>>> 'Oni powiedzieli "tamci powiedzieli \'tak\'".'
'Oni powiedzieli "tamci powiedzieli \'tak\'".'

W interaktywnej powłoce Pythona definicja stringa i wyjściowy string może wyglądać inaczej. Funkcja print() wytwarza czytelne wyjście, poprzez pominięcie otaczających cudzysłowów i wypisując znaki ucieczki oraz specjalne znaki:

>>> s = 'Pierwsza linia.\nDruga linia.'  # \n oznacza nową linię
>>> s  # bez print(), znaki specjalne są zawarte w ciągu znaków
'Pierwsza linia.\nDruga linia.'
>>> print(s)  # z print(), znaki specjalne są interpretowane, więc \n tworzy nową linię
Pierwsza linia.
Druga linia.

Jeśli nie chcesz, aby znaki poprzedzone \ były interpretowane jako znaki specjalne, możesz użyć surowych ciągów znaków dodając r przed pierwszym cudzysłowem:

>>> print('C:\jakas\nazwa')  # tutaj \n oznacza nową linię!
C:\jakas
azwa
>>> print(r'C:\jakas\nazwa')  # zwróć uwagę na r przed cudzysłowem
C:\jakas\nazwa

Istnieje jeden subtelny aspekt surowych ciągów znaków: surowy ciąg znaków nie może kończyć się nieparzystą liczbą znaków \; zobacz wpis FAQ, aby uzyskać więcej informacji i sposobów obejścia tego problemu.

Literały ciągów znaków mogą mieć wiele linii. Można je uzyskać używając potrójnych cudzysłowów: """…""" lub '''…'''. Końce linii są automatycznie zawarte w ciągu znaków, ale można tego uniknąć dodając \ na końcu linii. Następujący przykład:

print("""\
Użycie: thingy [OPCJE]
     -h                        Wyświetla ten komunikat użycia
     -H hostname               Nazwa hosta do połączenia
""")

produkuje następujące wyjście (zwróć uwagę, że nie ma pierwszej nowej linii):

Użycie: thingy [OPCJE]
     -h                        Wyświetla ten komunikat użycia
     -H hostname               Nazwa hosta do połączenia

Ciągi mogą być łączone operatorem + i powtarzane przy użyciu *:

>>> # 3 razy 'un', a następnie 'ium'
>>> 3 * 'un' + 'ium'
'unununium'

Dwa lub więcej literały ciągu znaków (czyli te zawarte w cudzysłowach) obok siebie są automatycznie łączone.

>>> 'Py' 'thon'
'Python'

To zachowanie jest szczególnie przydatne, gdy chcesz dzielić długie ciągi:

>>> text = ('Umieść kilka ciągów znaków w nawiasach '
...         'aby je połączyć.')
>>> text
'Umieść kilka ciągów znaków w nawiasach aby je połączyć'.

Jednak działa tylko dla literałów, nie dla zmiennych lub wyrażeń:

>>> prefix = 'Py'
>>> prefiks 'thon'  # nie można łączyć zmiennej i literału ciagu znaków
  File "<stdin>", line 1
    prefix 'thon'
           ^^^^^^
SyntaxError: invalid syntax
>>> ('un' * 3) 'ium'
  File "<stdin>", line 1
    ('un' * 3) 'ium'
               ^^^^^
SyntaxError: invalid syntax

Jeśli chcesz połączyć zmienne lub zmienną i literał, użyj +:

>>> prefix + 'thon'
'Python'

Ciągi znaków mogą być indeksowane. Pierwszy znak ma indeks 0. Nie ma osobnego typu znakowego; znak jest po prostu ciągiem znaków o długości jeden:

>>> word = 'Python'
>>> word[0]  # znak na pozycji 0
'P'
>>> word[5]  # znak na pozycji 5
'n'

Indeksy mogą być też liczbami ujemnymi, aby zacząć odliczać od prawej:

>>> word[-1]  # ostatni znak
'n'
>>> word[-2]  # przedostatni znak
'o'
>>> word[-6]
'P'

Zwróć uwagę, że jako -0 to to samo co 0, ujemne indeksy zaczynają się od -1.

Dodatkowo do indeksowania, obsługiwany jest również podział. Podczas gdy indeksowanie służy do uzyskiwania pojedynczych znaków, podział pozwala na uzyskanie podciągu znaków:

>>> word[0:2]  # znaki od pozycji 0 (włącznie) do 2 (wyłącznie)
'Py'
>>> word[2:5]  # znaki od pozycji 2 (włącznie) do 5 (wyłącznie)
'tho'

Indeksy podzielonych fragmentów mają przydatne wartości domyślne; pominięty pierwszy indeks domyślnie jest zerem, pominięty drugi indeks domyślnie ma wartość długości dzielonego stringa.

>>> word[:2]  # znak od początku do pozycji 2 (wyłącznie)
'Py'
>>> word[4:]  # znak od pozycji 4 (włącznie) do końca
'on'
>>> word[-2:]  # znak od przedostatniego (włącznie) do końca
'on'

Zwróć uwagę, że początkowy indeks wchodzi w skład podciągu, a końcowy nie. W ten sposób s[:i] + s[i:] jest zawsze równe s:

>>> word[:2] + word[2:]
'Python'
>>> word[:4] + word[4:]
'Python'

Jednym ze sposobów na zapamiętanie, jak działa podział, to myślenie o indeksach wskazujących pomiędzy znakami, z lewą krawędzią pierwszego znaku numerowaną 0. Wtedy prawa krawędź ostatniego znaku ciągu o długości n ma indeks n, na przykład:

 +---+---+---+---+---+---+
 | P | y | t | h | o | n |
 +---+---+---+---+---+---+
 0   1   2   3   4   5   6
-6  -5  -4  -3  -2  -1

W pierwszym wierszu liczb są pozycje indeksów od 0 do 6 w ciągu. W drugim wierszu odpowiadające im indeksy ujemne. Fragment od i do j składa się ze wszystkich znaków pomiędzy krawędziami oznaczonymi kolejno i i j.

Dla nieujemnych indeksów długość wydzielonego fragmentu to różnica indeksów, jeśli oba mieszczą się w zakresie. Na przykład długość word[1:3] to 2.

Próba użycia za dużego indeksu skończy się błędem:

>>> word[42]  # word ma tylko 6 znaków
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
IndexError: string index out of range

Jednak indeksy podzielonych fragmentów poza zakresem są obsłużone bezpiecznie przy podziale:

>>> word[4:42]
'on'
>>> word[42:]
''

Ciągi znaków Pythona nie mogą być zmieniane — są niemutowalne. W związku z tym przypisywanie wartości do indeksowanej pozycji w ciągu spowoduje błąd:

>>> word[0] = 'J'
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: 'str' object does not support item assignment
>>> word[2:] = 'py'
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: 'str' object does not support item assignment

Jeśli potrzebujesz innego ciągu znaków, powinieneś(-nnaś) stworzyć nowy:

>>> 'J' + word[1:]
'Jython'
>>> word[:2] + 'py'
'Pypy'

Wbudowana funkcja len() zwraca długość ciągu:

>>> s = 'superkalifradalistodekspialitycznie'
>>> len(s)
35

Zobacz także

Text Sequence Type — str

Ciągi znaków są przykładami typów sekwencyjnych i obsługują wspólne operacje wspierane przez takie typy.

Metody ciągów

Ciągi znaków wspierają dużą liczbę metod do podstawowych przekształceń i wyszukiwania.

f-strings

Literały ciągów znaków z osadzonymi wyrażeniami.

Format String Syntax

Informacje o formatowaniu ciągów znaków przy użyciu str.format().

printf-style String Formatting

Stare operacje formatowania, wywoływane gdy ciągi znaków są lewymi operandami operatora % są opisane tutaj bardziej szczegółowo.

3.1.3. Listy

Python ma kilka złożonych typów danych, używanych do grupowania różnych wartości. Najbardziej wszechstronnym jest lista, która może zostać zapisana jako lista wartości (elementów) rozdzielonych przecinkami ujęta w nawiasy kwadratowe. Listy mogą zawierać elementy różnych typów, ale zazwyczaj wszystkie elementy mają ten sam typ.

>>> squares = [1, 4, 9, 16, 25]
>>> squares
[1, 4, 9, 16, 25]

Tak jak ciągi znaków (i wszystkie inne wbudowane typy sekwencyjne), do elementów list można odwoływać się przez indeksy oraz można z nich „wydzielać”:

>>> squares[0]  # indeksowanie zwraca element
1
>>> squares[-1]
25
>>> squares[-3:]  # slicing zwraca nową listę
[9, 16, 25]

Listy wspierają też operacje takie jak łączenie:

>>> squares + [36, 49, 64, 81, 100]
[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]

W przeciwieństwie do ciągów znaków, które są niemutowalne, listy są typem mutowalnym, w szczególności można zmieniać ich treść:

>>> cubes = [1, 8, 27, 65, 125]  # coś tu jest nie tak
>>> 4 ** 3  # sześcian 4 to 64, a nie 65!
64
>>> cubes[3] = 64  # zastąp nieprawidłową wartość
>>> cubes
[1, 8, 27, 64, 125]

Można również dodawać nowe elementy na końcu listy, przez użycie metody (dowiemy się więcej o metodach później) list.append():

>>> cubes.append(216)  # dodaj sześcian 6
>>> cubes.append(7 ** 3)  # i sześcian 7
>>> cubes
[1, 8, 27, 64, 125, 216, 343]

Proste przypisanie w Pythonie nigdy nie kopiuje danych. Kiedy przypisujesz listę do zmiennej, zmienna odnosi się do istniejącej listy. Wszystkie zmiany dokonane na liście przez jedną zmienną będą widoczne przez wszystkie inne zmienne, które się do niej odwołują.:

>>> rgb = ["czerwony", "zielony", "niebieski"]
>>> rgba = rgb
>>> id(rgb) == id(rgba)  # odwołują się do tego samego obiektu
True
>>> rgba.append("alfa")
>>> rgb
["czerwony", "zielony", "niebieski", "alfa"]

Wszystkie operacje wykrawania zwracają nową listę zawierającą żądane elementy. Następujący slice więc zwraca płytką kopię listy:

>>> correct_rgba = rgba[:]
>>> correct_rgba[-1] = "alfa"
>>> correct_rgba
["czerwony", "zielony", "niebieski", "alfa"]
>>> rgba
["czerwony", "zielony", "niebieski", "alfa"]

Możliwe jest również przypisywanie do slice’ów. Może to zmienić rozmiar listy lub zupełnie ją wyczyścić:

>>> letters = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g']
>>> litery
['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g']
>>> # zastąp niektóre wartości
>>> letters[2:5] = ['C', 'D', 'E']
>>> litery
['a', 'b', 'C', 'D', 'E', 'f', 'g']
>>> # teraz je usuń
>>> letters[2:5] = []
>>> letters
['a', 'b', 'f', 'g']
>>> # wyczyść listę zastępując wszystkie elementy pustą listą
>>> letters[:] = []
>>> letters[:]
[]

Wbudowana funkcja len() ma również zastosowanie do list:

>>> letters = ['a', 'b', 'c', 'd']
>>> len(letters)
4

Można zagnieżdżać listy (tworzyć listy zawierające inne listy), na przykład:

>>> a = ['a', 'b', 'c']
>>> n = [1, 2, 3]
>>> x = [a, n]
>>> x
[['a', 'b', 'c'], [1, 2, 3]]
>>> x[0]
['a', 'b', 'c']
>>> x[0][1]
'b'

3.2. Pierwsze kroki do programowania

Oczywiście możemy używać Pythona do zadań bardziej skomplikowanych niż dodawanie dwóch do dwóch. Na przykład możemy napisać początkowy podciąg ciągu Fibonacciego następująco:

>>> # ciąg Fibonacciego:
>>> # suma dwóch elementów określa następny
>>> a, b = 0, 1
>>> while a < 10:
...     print(a)
...     a, b = b, a+b
...
0
1
1
2
3
5
8

Ten przykład wprowadza kilka nowych funkcji.

  • Pierwsza linia zawiera wielokrotne przypisanie: zmienne a i b jednocześnie dostają nowe wartości 0 i 1. W ostatniej linii jest ponownie wykorzystane, demonstrując, że wyrażenia po prawej stronie są ewaluowane wcześniej, zanim którekolwiek z przypisań ma miejsce. Wyrażenia po prawej stronie są ewaluowane od lewej do prawej.

  • Pętla while wykonuje się dopóki warunek (tutaj: a < 10) pozostaje prawdziwy. W Pythonie, tak jak w C, każda niezerowa liczba całkowita jest prawdziwa; zero jest fałszywe. Warunek może być również ciągiem znaków lub listą, tak naprawdę jakąkolwiek sekwencją; cokolwiek o niezerowej długości jest prawdziwe, puste sekwencje są fałszywe. Warunek użyty w przykładzie jest prostym porównaniem. Standardowe operatory porównań pisane są tak samo jak w C: < (mniejsze niż), > (większe niż), == (równe), <= (mniejsze lub równe), >= (większe lub równe) i != (różne).

  • Ciało pętli jest wcięte: indentacja (wcięcia) jest sposobem na grupowanie instrukcji. W trybie interaktywnym trzeba wprowadzić znak(i) spacji lub tabulacji, aby wciąć wiersz. W praktyce będziesz przygotowywać bardziej skomplikowane dane wejściowe dla Pythona za pomocą edytora tekstu; wszystkie przyzwoite edytory tekstu mają funkcję automatycznych wcięć. W chwili, gdy wprowadza się jakąś instrukcję złożoną w czasie sesji interpretera Pythona, trzeba zakończyć ją pustym wierszem (bowiem interpreter nie wie, czy ostatni wprowadzony wiersz jest ostatnim z tej instrukcji). Ważne jest, aby każdy wiersz należący do tej samej grupy instrukcji, był wcięty o taką samą liczbę spacji lub znaków tabulacji.

  • Funkcja print() wypisuje wartość argumentu(-ów), które jej podano. Różnica pomiędzy tą instrukcją, a zwykłym zapisem wyrażenia, które chce się wypisać (tak jak robiliśmy to w przykładzie z kalkulatorem) występuje w sposobie obsługi wielu wyrażeń i napisów. Łańcuchy znaków wypisywane są bez cudzysłowów, a pomiędzy nimi zapisywane są spacje, tak aby można było ładnie sformatować pojawiający się napis, na przykład:

    >>> i = 256*256
>>> print('Wartość i wynosi', i)
Wartość i wynosi 65536

    Keyword argument end można wykorzystać, aby uniknąć znaku nowej linii po wypisaniu lub aby zakończyć wypisanie innym ciągiem znaków:

    >>> a, b = 0, 1
>>> while a < 1000:
...     print(a, end=',')
...     a, b = b, a+b
...
0,1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144,233,377,610,987,

Przypisy