Vinkkejä Python-ohjelmointiin

Lukujen käsittely

Kokonaisluvut

Pythonissa kokonaisluvut voivat olla miten pitkiä tahansa, minkä ansiosta suuriakin kokonaislukuja voi käsitellä koodissa huoletta.

a = 123456789
b = 987654321
print(a*b) # 121932631112635269

x = 99
print(x**x) # 369729637649726772657187905628805440595668764281741102430259972423552570455277523421410650010128232727940978889548326540119429996769494359451621570193644014418071060667659301384999779999159200499899

Liukuluvut

Liukulukujen etuna on, että niissä voi olla desimaaliosa:

x = 12.527

Liukuluvuissa on kuitenkin ongelmana, että niissä tapahtuu pyöristysvirheitä. Seuraava koodi havainnollistaa asiaa:

x = 3*0.3+0.1
y = 1
if x == y:
    print("x ja y ovat samat")
if x < y:
    print("x on pienempi kuin y")
if x > y:
    print("x on suurempi kuin y")

Vaikka x:n ja y:n arvon pitäisi olla sama, koodi tulostaa x on pienempi kuin y. Syynä on, että laskua 3*0.3+0.1 ei pystytä laskemaan tarkasti, vaan x:n arvoksi tulee hieman alle 1.

Tämän vuoksi liukulukuja kannattaa välttää aina kun mahdollista. Yleensä löytyy jokin tapa, miten algoritmin voi toteuttaa tarkasti ilman liukulukuja.

Lause ja lauseke

Lause (statement) on ohjelmassa oleva komento, kun taas lauseke (expression) on jokin koodin osa, jolla on arvo. Esimerkiksi print(a+b) on lause, jonka osana on lauseke a+b.

Toisaalta koska print on funktio, niin se myös palauttaa arvon. Koska funktiolla ei ole muuta arvoa, se palauttaa None:

print(print("moi")) # None

Ehdollinen lauseke b if a else c on arvoltaan b, jos ehto a pätee, ja muuten c. Esimerkiksi seuraavassa koodissa ehdollisen lausekkeen arvo on "parillinen", jos ehto x%2 == 0 pätee (eli x on parillinen), ja muuten "pariton".

s = "parillinen" if x%2 == 0 else "pariton"

Lista

Pythonin perustietorakenne on lista, joka muodostuu peräkkäin olevista alkioista. Taulukon alkiot on numeroitu kokonaisluvuin 0, 1, 2, jne., ja niihin viitataan [] -merkinnän avulla.

Seuraava koodi luo lista luvut, jossa on 5 alkiota. Jokainen arvo on aluksi 0.

luvut = [0]*5

Toinen tapa luoda lista on antaa sen alkiot listana:

luvut = [3,1,5,2,5]

Listan alkioita voi käsitellä samaan tapaan kuin tavallisia muuttujia:

luvut[0] = 2
luvut[1] = 5
luvut[2] = luvut[0]+luvut[1]

Listan sisällön pystyy tulostamaan helposti:

luvut = [1,2,3]
print(luvut) # [1, 2, 3]

Viittaukset ja kopiointi

Pythonissa kaikki muuttujat ovat viittaustyyppisiä, eli ne osoittavat muistissa olevaan tietoon. Tällä ei ole merkitystä lukujen ja merkkijonojen käsittelyssä, koska niiden sisältö ei voi muuttua, mutta esimerkiksi listojen kanssa voi tulla yllätyksiä.

Seuraavan koodin toiminnassa ei ole mitään yllättävää:

a = 3
b = a
b = 5
print(a) # 3

Kuitenkin kun saman koodin toteuttaa listoilla, tulee yllättävämpi tulos:

a = [1,2,3]
b = a
b[0] = 5
print(a[0]) # 5

Tässä a ja b viittaavat samaan listaan, eli kun listaa b muuttaa, niin muutos heijastuu myös listaa a. Tämä on yleinen syy bugeihin Python-ohjelmissa.

Jos taulukosta halutaan tehdä aito kopio, jonka muuttaminen ei vaikuta alkuperäiseen taulukkoon, yksi tapa on käyttää [:]-syntaksia:

a = [1,2,3]
b = a[:]
b[0] = 5
print(a[0]) # 1

Merkkijonot

Toisin kuin monissa kielissä, Pythonissa ei ole erikseen tyyppejä merkki ja merkkijono, vaan merkki on merkkijono, jossa on vain yksi merkki.

c = "a" # merkki
s = "apina" # merkkijono

Tietyssä kohdassa olevan merkin saa haettua []-syntaksilla:

s = "apina"
print(a[1]) # p

Huomaa kuitenkin, että merkkijonoa ei pysty muuttamaan.

Funktio ord antaa merkkiä vastaavan merkkikoodin, ja vastaavasti funktio chr antaa merkkikoodia vastaavan merkin.

print(ord("A")) # 65
print(chr(65)) # A

Kätevä tapa tuottaa suuria merkkijonoja on käyttää monistamista. Esimerkiksi seuraava koodi rakentaa merkkijonon, jossa on miljoona a-merkkiä:

s = "a"*10**6

Komentorivin käyttäminen

On hyödyllinen taito osata suorittaa Python-koodi komentorivillä. Tällöin ohjelmoijalla on täysi kontrolli asioihin, toisin kuin IDEä (esim. VS Code) käyttäessä.

Seuraavat esimerkit olettavat, että käytössä on Linux-ympäristö. Muissa ympäristöissä komentoriviä käytetään melko samalla tavalla.

Koodin suoritus

Seuraava komento suorittaa tiedostossa koodi.py olevan Python-koodin:

$ python3 koodi.py

Huomaa, että pelkkä komento python saattaa suorittaa koodin Pythonin vanhalla 2-versiolla, joka ei ole yhteensopiva nykyään käytössä olevan 3-version kanssa.

Komentoriviparametrit

Moduulin sys lista argv sisältää ohjelmalle annetut komentoriviparametrit. Esimerkiksi seuraava ohjelma tulostaa kaikki parametrinsa:

import sys

for a in sys.argv:
    print(a)

Voimme testata ohjelmaa suorittamalla se näin:

$ python3 koodi.py apina banaani cembalo

Nyt ohjelman tulostus on seuraava:

test.py
apina
banaani
cembalo

Huomaa, että ensimmäinen parametri on Python-tiedoston nimi.