Εισαγωγή στην Επιστήμη Υπολογιστών Εισαγωγή στην Python
Python scripts Ένα πρόγραμμα στην Python (συχνά αποκαλείται script) αποτελείται από μία ακολουθία ορισμών και εντολών. H ακολουθία των ορισμών και των εντολών εκτελείται από τον μεταφραστή (interpreter) της Python με το πρόγραμμα φλοιού (shell). Ένα νέο πρόγραμμα φλοιού δημιουργείται με την εκτέλεση ενός προγράμματος Python. Μια εντολή στην Python καθορίζει μια ενέργεια που εκτελείται από τον μεταφραστή (interpreter). 2
Python Shell Το σύμβολο >>> είναι η ένδειξη (shell prompt) ότι o μεταφραστής περιμένει να δοθεί κάποια εντολή στον φλοιό. Το αποτέλεσμα της εντολής παρουσιάζεται έπειτα στην επόμενη γραμμή της εντολής. 3
Αριθμομηχανή φλοιού Αριθμητικές πράξεις Συγκρίσεις αριθμών 4
Τύποι και τιμές Τιμή (value): ακολουθία από bits, ερμηνεύεται σύμφωνα με κάποιο τύπο δεδομένων. Τύπος δεδομένων (data type): σύνολο τιμών και λειτουργίες πάνω σε αυτές. Στην python δεν δηλώνονται ρητά οι τύποι δεδομένων Δυναμικοί τύποι (dynamically typed) 5
Tύποι δεδομένων Η Python υποστηρίζει τους εξής τύπους αριθμητικών δεδομένων: int: αντιπροσωπεύει ακέραιους αριθμούς, π.χ. -3, -4, 1, 2 και float: αντιπροσωπεύει πραγματικούς αριθμούς π.χ. 3.14, 5.22. Υποστηρίζει επίσης: str: ορισμός αλφαριθμητικών τιμών (strings) π.χ. abc, 123 6
Δήλωση τύπου δεδομένων Σε αντίθεση με την Java, στην Python δεν ορίζουμε τον τύπο της μεταβλητής κατά την δήλωσή της. Ανάλογα με την τιμή που εκχωρούμε σε μια μεταβλητή, καθορίζεται και ο τύπος της. 7
Που γράφουμε το πρόγραμμα; IDLE shell (φλοιός): εισάγουμε κατευθείαν εντολές στην Python. Μόλις ολοκληρωθεί η εισαγωγή μιας εντολής η Python θα την εκτελέσει και θα μας επιστρέψει τα αποτελέσματα. IDLE editor: ένα αρχείο με εντολές/κώδικα σε Python 8
Το πρώτο πρόγραμμα σε Python στον editor To ακόλουθο πρόγραμμα θα εμφανίσει στην οθόνη την φράση Hello world Στην έκδοση 3 της Python την εντολή print ακολουθεί ο χαρακτήρας ( και όταν ολοκληρωθεί το μήνυμα κλείνει με ). To μήνυμα που θέλουμε να εμφανιστεί περικλείεται μέσα σε. 9
Η συνάρτηση print Έστω το ακόλουθο πρόγραμμα: Θα εμφανίσει: Κάθε κλήση της print δημιουργεί και μία νέα γραμμή. 10
Η χρήση της end Μπορούμε μέσα στην κλήση της συνάρτησης να καθορίσουμε ποιός χαρακτήρας θα ακολουθεί το μήνυμα. Για παράδειγμα έστω ότι τα προηγούμενα μηνύματα, θέλουμε να εμφανίζονται στην ίδια γραμμή. Ο κώδικας θα μετατραπεί ως εξής: Mε τη χρήση της end, δηλώνουμε ποιός χαρακτήρας θα ακολουθεί το κυρίως μήνυμα. Στο παραπάνω παράδειγμα ορίσαμε ότι θα ακολουθείται από τον κενό χαρακτήρα. Το παραπάνω πρόγραμμα θα εμφανίσει: 11
Εισαγωγή σχολίων Τα σχόλια είναι γραμμές στον κώδικά μας που αγνοούνται από τον Interpreter. Κάθε γραμμή-σχόλιο ξεκινάει με τον ειδικό χαρακτήρα: # Παράδειγμα: 12
Μεταβλητές Στο παράδειγμα ορίζουμε 3 μεταβλητές, και με βάση την τιμή που τους εκχωρείται, το πρόγραμμα καταλαβαίνει τι τύπου δεδομένων είναι η καθεμία. Εκτελώντας το πρόγραμμα αυτό, θα πάρουμε τα ακόλουθα αποτελέσματα: 13
Μεταβλητές (2) Σε ένα πρόγραμμα Python μπορούμε να αλλάξουμε τον τύπο μιας μεταβλητής. Παράδειγμα: 14
Strings Η Python αντιμετωπίζει τα Strings σαν έναν πίνακα, του οποίου κάθε θέση καταλαμβάνεται από έναν χαρακτήρα του συγκεκριμένου String. Στη συνέχεια παρουσιάζονται μέσα από παραδείγματα κώδικα, οι βασικές λειτουργίες για την επεξεργασία Strings. 15
Strings Παραδείγματα λειτουργιών 11th Το πρόγραμμα αυτό θα τυπώσει: 16
Τυπώνοντας μεταβλητές διαφορετικού τύπου Παράδειγμα εμφάνισης κειμένου το οποίο θα περιέχει και τις τιμές που έχουν ανατεθεί σε κάποιες μεταβλητές. Για παράδειγμα έστω ότι έχουμε την ακόλουθη δήλωση μεταβλητών: Θέλουμε να προσθέσουμε την κατάλληλη εντολή print για την εμφάνιση του παρακάτω κειμένου: 17
Τυπώνοντας μεταβλητές διαφορετικού τύπου - Παράδειγμα 1 Μέσα στο κείμενο που θέλουμε να εμφανίζεται, μπορούμε να ορίσουμε τους τύπους των μεταβλητών των οποίων οι τιμές θα εμφανίζονται και στη συνέχεια να δηλώσουμε κατάλληλα τις μεταβλητές. Παράδειγμα: Το %s αναφέρεται σε μεταβλητή τύπου String, ενώ το %d αναφέρεται σε μεταβλητη τύπου int Εάν η μεταβλητή στην οποία θέλουμε να αναφερθούμε είναι τύπου float, θα γράφαμε %f 18
Τυπώνοντας μεταβλητές διαφορετικού τύπου - Παράδειγμα 2 Εναλλακτικά μπορούμε να μετατρέψουμε όλες τις μεταβλητές που δεν είναι τύπου String σε String, και να τυπώσουμε το κατάλληλο κείμενο ως εξής: 19
Αριθμητικοί Τελεστές Υποθέτουμε ότι η μεταβλητή a είναι ίση με 2 και η μεταβλητή b είναι ίση με 5. Τελεστής Περιγραφή Παράδειγμα + Επιστρέφει το αποτέλεσμα της πρόσθεσης 2 αριθμών a+b=7 - Επιστρέφει το αποτέλεσμα της αφαίρεσης 2 αριθμών a-b=-3 * / % Επιστρέφει το αποτέλεσμα του πολλαπλασιασμού 2 αριθμών Επιστρέφει το πηλίκο της διαίρεσης 2 αριθμών Επιστρέφει το υπόλοιπο της διαίρεσης 2 αριθμών a*b=10 b/a=2.5 b%a=1 ** Ύψωση σε δύναμη b**a=25 20
Τελεστές σύγκρισης για αριθμούς a=2, b=5 Τελεστἠς Περιγραφή Παράδειγμα ==!= > < >= <= Εάν οι δύο μεταβλητές είναι ίσες, επιστρέφει True αλλιώς False. Είναι κατάλληλος τελεστής και για την εξέταση της ισότητας 2 Strings Εάν οι δύο μεταβλητές είναι ίσες, επιστρέφει False, αλλιώς True Εάν η τιμή της αριστερής μεταβλητής είναι μεγαλύτερη της δεξιάς, επιστρέφει True, αλλιώς False Εάν η τιμή της αριστερής μεταβλητής είναι μεγαλύτερη της δεξιάς, επιστρέφει True, αλλιώς False Εάν η τιμή της αριστερής μεταβλητής είναι μεγαλύτερη της δεξιάς, επιστρέφει True, αλλιώς False Εάν η τιμή της αριστερής μεταβλητής είναι μεγαλύτερη της δεξιάς, επιστρέφει True, αλλιώς False a==b False a!=b True a>b False a<b True a>=b False a<=b True 21
Boolean Τελεστές Τελεστής Περιγραφή x or y Εάν τουλάχιστον ένα από τα x και y είναι True, επιστρέφει True, αλλιώς False x and y Εάν και το x και το y και είναι True, επιστρέφει True, αλλιώς False not x Εάν το x είναι True, επιστρέφει False, αλλιώς True 22
Λίστες
Η έννοια της λίστας στην Python Η λίστα είναι μία συλλογή δεδομένων, της οποίας κάθε θέση αποτελείται και από μία διαφορετική μεταβλητή/αντικείμενο. Ανάλογη λειτουργία με τα arrays στην Java. Στην Python το μέγεθος μιας λίστας είναι δυναμικό, και δεν ορίζεται κατά τη δήλωση της λίστας. Η αρίθμηση των θέσεων μίας λίστας ξεκινάει από το 0. Οι μεταβλητές που περιέχονται σε μία λίστα, μπορούν να είναι και διαφορετικού τύπου. 24
Δήλωση λίστας Έστω ότι αρχικά θέλουμε να δηλώσουμε μία κενή λίστα με όνομα mylist: Εναλλακτικά, μπορούμε να ορίσουμε τα αρχικά στοιχεία της λίστας. Kάθε στοιχείο χωρίζεται από το επόμενο με ένα κόμμα. Στο παρακάτω παράδειγμα, η λίστα περιέχει αντικείμενα τύπου String, int και float. 25
Πρόσβαση στα στοιχεία μίας λίστας Λειτουργίες ανάλογες με αυτές που συζητήθηκαν στα Strings. Παραδείγματα: 26
Βασικές Λειτουργίες: η μέθοδος len() Η μέθοδος len(list) επιστρέφει το μέγεθος της λίστας list. Παράδειγμα: 27
Βασικές Λειτουργίες: ο τελεστής + Ομοίως με τα Strings, ο τελεστής + όταν εφαρμοστεί σε δύο λίστες, θα επιστρέψει μία λίστα με τα περιεχόμενα και των δύο λιστών. Παράδειγμα: 28
Βασικές Λειτουργίες: η δεσμευμένη λέξη in Mε τη χρήση της in δεσμευμένης λέξης, εξετάζουμε εάν μία μεταβλητή έχει την ίδια τιμή, με ένα αντικείμενο μίας ακολουθίας δεδομένων, όπως για παράδειγμα μίας λίστας ή ενός String. Εάν υπάρχει επιστρέφει True αλλιώς False. Παράδειγμα: 29
Βασικές Λειτουργίες: χρήση της in σε String Αντίστοιχα, με τη χρήση της in σε ένα String εξετάζουμε εάν μία ακολουθία χαρακτήρων υπάρχει στο συγκεκριμένο αντικείμενο. Παράδειγμα: 30
Βασικές Λειτουργίες: η έκφραση not in Αντίστροφη λειτουργία σε σχέση με την in. Παράδειγμα: 31
Βασικές μέθοδοι σε λίστες Μέθοδος list.append(a) list.remove(a) del mylist[i] list.count(a) list.clear() list.insert(index,a) Περιγραφή Προσθέτει στo τέλος της λίστας το αντικείμενο a Αφαιρεί από την λίστα το αντικείμενο a Αφαιρεί από την λίστα με το όνομα mylist το στοιχείο της θέσης i Επιστρέφει τον αριθμό των φορών που εμφανίζεται το αντικείμενο a στην λίστα Διαγράφει όλα τα στοιχεία της λίστας Προσθέτει στη θέση index της λίστας το αντικείμενο a 32
Βασικές μέθοδοι σε λίστες Παράδειγμα Το παραπάνω πρόγραμμα επιστρέφει: 33
Η συνάρτηση range(1) Τρόπος σύνταξης: range(stop) ή range(start,stop) ή range(start,stop,step) Τα ορίσματα πρέπει να είναι τύπου int. Δημιουργεί μία λίστα που περιέχει αριθμητικές ακολουθίες ως εξής: Eάν έχουμε την ακόλουθη δήλωση: Τότε η mylist θα περιέχει τα ακόλουθα στοιχεία: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 Όταν η σύνταξη είναι της μορφής range(n), δημιουργείται μία λίστα, της οποίας το πρώτο στοιχείο είναι το 0, τελευταίο το stop-1, και κάθε στοιχείο είναι μεγαλύτερο (με βήμα αύξησης το 1) από το αμέσως προηγούμενό του. 34
Η συνάρτηση range(2) Eάν η δήλωση είναι της μορφής range(start,stop), δημιουργείται μία λίστα με πρώτο στοιχείο το 0 και τελευταίο το stop-1. Βήμα αύξησης εξακολουθεί να είναι μονάδα. Έστω η ακόλουθη δήλωση: Τότε η mylist θα περιέχει τα ακόλουθα στοιχεία: 2,3,4,5 Όταν η σύνταξη είναι της μορφής range(n), δημιουργείται μία λίστα της οποίας το πρώτο στοιχείο είναι το 0, τελευταίο το n-1 και κάθε στοιχείο είναι μεγαλύτερο (με βήμα αύξησης το 1) από το αμέσως προηγούμενο του. Στην περίπτωση που η τιμή του είναι αρνητική το βήμα αύξησης είναι το -1. 35
Η συνάρτηση range(3) Eάν η δήλωση είναι της μορφής range(start,stop,step), δημιουργείται μία λίστα με πρώτο στοιχείο το start και τελευταίο το stop-step. Με βήμα αύξησης την τιμή step. Έστω η ακόλουθη δήλωση: Τότε η mylist θα περιέχει τα ακόλουθα στοιχεία: 3,5,7 36