Nauka programowania w języku Python: Listy składane

Listy składane

Listy składane (ang. list comprehensions) – są to krótkie i zwięzłe konstrukcje, które pozwalają na tworzenie list w jednej linii kodu. Listy składane są potężnym narzędziem, które sprawia, że kod staje się bardziej czytelny i efektywny. 

Składnia listy składanej

Składnia list składanych jest dość prosta. Oto ogólna struktura:

programowanie w python listy składane

nowa_lista – nazwa nowo tworzonej listy

wyrażenie – wartość jaka będzie elementem nowej listy

element – zmienna do której zostają wczytane w pętli for wszystkie elementy z sekwencji

sekwencja – jest to lista, na podstawie której tworzymy nową listę

warunek (opcjonalny) – służy do filtrowania elementów

 

Przykład

Spróbujmy stworzyć nową listę, która będzie zawierała wyniki podniesienia do potęgi drugiej elementów drugiej listy. Spójrzcie na poniższy fragment kodu.

kod źródłowy Python lista składana

Na początku definiujemy sobie listę zawierającą liczby całkowite od 1 do 5. 

W następnej linii tworzymy nową listę kwadratyLiczb. Analizę tej linii zaczniemy od końca. Na podstawie sekwencji: liczby w pętli for wczytywane są do zmiennej x kolejne elementy, następnie element x zostaje podniesiony do potęgi drugiej (wyrażenie: x ** 2). W tym przykładzie nie ma warunku po słowie if. Nie był nam potrzebny, ponieważ chcieliśmy wszystkie elementy listy liczby podnieść do potęgi drugiej.

Nie zapomnijcie, że konstrukcja ta musi się znajdować w nawiasach kwadratowych.

W ostatniej linii wypisujemy na okno konsoli elementy nowo powstałej listy. Otrzymujemy:

Przykład zawierający warunek

Spróbujmy stworzyć nową listę, która będzie zawierała słowa, które zawierają więcej niż 5 liter. Listę będziemy tworzyć na podstawie pewnego zdania. Spójrzcie na poniższy przykład:

W pierwszej linii mamy zdefiniowaną zmienną tekstową zdanie. Wiemy już, że nową listę możemy stworzyć na podstawie innej listy. Dlatego ze zmiennej zdanie tworzymy listę przy użyciu funkcji split(). 

Funkcja split tworzy listę z ciągu znaków. Na przykładzie nie ma ona żadnych parametrów. Jednak może ona występować z parametrem: separator (jest to znak wg którego będziemy dzielić tekst). Domyślnie jest to spacja.

Kod: zdanie.split() i zdanie.split(” „)  zwraca dokładnie tę samą listę. Czasami jednak chcemy wyłuskać słowa oddzielone przecinkami, używamy wtedy składni: zdanie.split(„,”).

W tym przykładzie występuje warunek po if. Korzystając z funkcji len, sprawdzamy, czy poszczególne elementy listy mają więcej liter niż 5. I tylko te elementy, które spełniają ten warunek zostają wybrane do nowej listy dlugieSlowa.

Funkcja len() – wylicza długość ciągu znaków.

W ostatniej linii wypisujemy wszystkie elementy nowej  listy. Otrzymujemy:

Cięcie stringów Python

Podsumowanie

Listy składane mają wiele zalet. Pozwalają na zapis skomplikowanych operacji w jednej linii kodu. Zwięzła składnia sprawia, że kod jest bardziej czytelny i łatwiej go zrozumieć.  Dodatkowo listy składane są zazwyczaj bardziej wydajne niż tradycyjne pętle. Warto się ich nauczyć i zacząć stosować we własnych programach.

Polecamy

Podręcznik do nauki programowania dla dzieci i młodzieży w języku Python, Ebook: Zadania dla młodzieży szkolnej Python oraz Kurs Online: Python dla dzieci i młodzieży – Programowanie od podstaw.

Nauka programowania dla dzieci w pythonie
zbiór zadań dla młodzieży szkolnej z języka python
Nauka programowania dla dzieci i młodzieży Kurs Online Język Python

Nauka programowania w języku Python: Pętla for

Czym są pętle ?

Pętle są jednym z podstawowych elementów programowania, które umożliwiają nam wykonanie pewnej grupy instrukcji wiele razy. 

W tym artykule przyjrzymy się dokładniej pętli for.

Pętla for - składnia

Pętla for w języku Python wykorzystywana jest do pracy z kolekcjami. Mogą to być listy, krotki, słowniki, zbiory, a także ciągi znaków. Pętla for jest wykonywana na wszystkich elementach kolekcji. Jej składnia wygląda następująco:

pętla for składnia Python

Pętla for - przykład

W przykładzie tworzymy listę zakupów o nazwie: lista, przypisujemy do niej wartości początkowe. 

Następnie w pętli for wczytujemy do zmiennej i wszystkie elementy listy i wypisujemy je na okno konsoli funkcją print.

przykład pętli for

W wyniku wykonania tego fragmentu otrzymujemy na oknie konsoli następujące napisy:

Pętla for - funkcja range()

Czasami chcemy wykonać pętlę na pewnym zbiorze liczb z jakiegoś zakresu. Aby stworzyć taką listę liczb, po której możemy iterować korzystamy z funkcji range. Na poniższym schemacie jest przedstawiona składnia tej funkcji:

Jak wyliczyć liczby zwracane przez range?

Dla funkcji range(3, 8, 1) mamy dane: start = 3,  stop = 8, krok = 1. Oznacza to, że zwrócone zostaną liczby całkowite od 3 do 7 (stop jest równy 8 i nie wchodzi w skład wyniku, a więc ostatnią liczbą w liście jest 7).

Przykłady:

range(1, 10, 2)   – zwraca liczby: 1, 3, 5, 7, 9

range(5, 0, -1)    – zwraca liczby: 5, 4, 3, 2, 1

Funkcja range() - fragment kodu

W poniższym fragmencie kodu wykonujemy pętle for po elementach listy liczb, utworzonej przy użyciu funkcji range. W pętli wypisywane są na okno konsoli kolejne elementy listy oddzielone spacją.

W wyniku wykonania tego fragmentu kodu otrzymujemy na oknie konsoli napis:

Lekcja wideo - pętla for

Poniższa lekcja jest częścią kursu: Python dla dzieci i młodzieży – programowanie od podstaw.

Podsumowanie

Pętla for jest niezwykle przydatnym narzędziem, które pozwala na przetwarzanie kolekcji danych w prosty sposób. Programiści mogą wykorzystywać pętlę for do wielu celów, takich jak przeglądanie list, krotek, słowników, czy nawet analizy danych w plikach. Dzięki swojej prostocie i elastyczności, pętla for jest nieodłącznym elementem w pracy z Pythonem. Warto ją opanować, aby móc z niej korzystać w swoich programach.

Polecamy

Podręcznik do nauki programowania dla dzieci i młodzieży w języku Python, Ebook: Zadania dla młodzieży szkolnej Python oraz Kurs Online: Python dla dzieci i młodzieży – Programowanie od podstaw.

Nauka programowania dla dzieci w pythonie
zbiór zadań dla młodzieży szkolnej z języka python
Nauka programowania dla dzieci i młodzieży Kurs Online Język Python

Nauka programowania w języku Python: Zbiory

Zbiory - nieuporządkowane kolekcje unikatowych elementów

Zbiory są jedną z podstawowych struktur danych, które umożliwiają przechowywanie unikatowych elementów. Są to niezmienne i nieuporządkowane kolekcje, co oznacza, że elementy w zbiorze nie mają określonej kolejności, a raz dodany element nie może być zmieniony. W tym artykule omówimy, jak korzystać z zbiorów w Pythonie, jakie są ich cechy i jakie operacje można na nich wykonywać.

Tworzenie zbioru

W Pythonie zbiory tworzy się za pomocą nawiasów klamrowych {} lub poprzez użycie funkcji set(). Poniżej znajdują się przykłady definicji dwóch zbiorów:

Zbiory Python definicje

W przykładzie definiujemy dwa zbiory. Zbiór A, który zawiera imiona żeńskie oraz zbiór B, zawierający imiona męskie. Zbiór A tworzymy korzystając z funkcji set(), natomiast zbiór B definiujemy przy użyciu nawiasów klamrowych { }.  

Następnie wypisujemy przy użyciu funkcji print elementy obu zbiorów. W wyniku wykonania tego fragmentu kodu otrzymujemy wynik:

wynik wypisania elementów zbioru w Pythonie

Operacje na zbiorach

W języku Python mamy możliwość wyświetlania sumy dwóch zbiorów, wyświetlania ich wspólnej części oraz różnicy między zbiorami. 

Aby zsumować elementy dwóch zbiorów używamy funkcji union(), którą wywołujemy na jednym ze zbiorów.

Aby znaleźć część wspólną dwóch zbiorów używamy funkcji intersection(), którą również wywołujemy na jednym ze zbiorów.

Ostatnią operacją jest różnica między zbiorami, aby ją wyliczyć używamy funkcji difference(). W zależności od tego na jakim zbiorze ją wywołamy otrzymamy różne wyniki.  Zobaczmy działanie tych funkcji na poniższym przykładzie:

Python zbiory sumowanie, różnica, wspólna część

W przykładzie tym definiujemy dwa zbiory C i D. Oba wypełniamy różnymi imionami. Tym razem w obu zbiorach znajdują się elementy wspólne.

Następnie tworzymy nowe zbiory: Suma, Wspolne i Roznica, które zawierają wyniki odpowiadających im operacji. Po każdej z operacji wypisujemy elementy nowo powstałych zbiorów na okno konsoli. W efekcie otrzymujemy następujące wyniki:

Jak widzimy suma zbiorów zawiera wszystkie elementy zbiorów C i D, ale nie zawiera powtórzeń. Oba zbiory C i D zawierały elementy: Idalia i Dawid, a w zbiorze wynikowym elementy te występują jeden raz. Wynika to z głównej właściwości zbioru – wszystkie elementy są unikalne.

W następnej linijce mamy wypisane elementy wspólne. Jest to wynik działania funkcji intersection().

A w ostatniej linijce wypisujemy różnice zbiorów, czyli ze zbioru C usuwamy elementy, które znajdują się w zbiorze D: Idalia i Dawid.

Dodawanie elementów do zbiorów

Aby dodać element do zbioru używamy funkcji add(). Możemy to zobaczyć na poniższym przykładzie:

Zbiory - dodawanie elementów Python Programowanie dla dzieci

W przykładzie definiujemy zbiór E, zawierający imiona żeńskie. W kolejnych linijkach przy użyciu funkcji add, próbujemy dodać kolejne elementy.

Do zbioru zostanie dodany element: „Marysia”.

Natomiast element „Ola” jest już w zbiorze, a jak wiemy zbiór może zawierać jedynie elementy unikalne. Dlatego Ola nie zostanie dodana do zbioru. W wyniku wykonania tego fragmentu kodu otrzymamy na oknie konsoli wynik:

Usuwanie elementów ze zbioru

Aby usunąć element ze zbioru używamy funkcji remove(). Funkcja ta działa jedynie wtedy, gdy element jest z zbiorze. W przypadku, gdy próbujemy usunąć tą funkcją nieistniejący element dostajemy błąd. 

Aby usunąć ze zbioru element, co do którego nie jesteśmy pewni, czy występuje w tym zbiorze, używamy funkcji discard().

Możemy to zobaczyć na poniższym przykładzie:

Usuwanie ze zbiotu funkcje remove i discard

W przykładzie definiujemy zbiór F, zawierający imiona męskie.

W trzeciej linii wywołujemy funkcję remove(). Chcemy usunąć element „Alex” ze zbioru. Element ten występuje w zbiorze, a więc ten fragment wykona się bezbłędnie.

Natomiast w następnych linijkach, chcemy usunąć element „Olek”. Umieściłam ten fragment w bloku try… except… Zrobiłam to, aby program nie zakończył się z błędem. Gdyż element ten nie występuje w zbiorze. Gdy w bloku try zostanie przechwycony błąd, program przejdzie do wykonywania instrukcji z bloku except, czyli wypisze informacje o błędzie.

W przedostatniej linii próbujemy usunąć element „Olek” przy użyciu funkcji discard(). Funkcja ta obsługuje przypadek braku elementu w zbiorze. A więc linijka ta zostanie wykonana bezbłędnie.

W wyniku wykonania tego fragmentu kodu otrzymamy na oknie konsoli wynik:

Usuwanie elementu ze zbioru - funkcja pop()

W języku Python istnieje jeszcze jedna funkcja, służąca do usuwania elementu zbioru. Jest to funkcja pop(), która usuwa dowolnie wybrany element zbioru. Ponieważ elementy w zbiorze są nieuporządkowane, nigdy nie wiemy jaki element zostanie usunięty. Co więcej funkcja ta zwraca ten usuwany element, który możemy przypisać do jakiejś zmiennej.

Zobaczmy to na poniższym przykładzie: 

pop funkcja python zbiory

Definiujemy zbiór G zawierający imiona żeńskie. W drugiej linii usuwamy element ze zbioru korzystając z funkcji pop(). Element ten przypisujemy do zmiennej usuniety_element.

W dwóch ostatnich linijkach wypisujemy wyniki wykonanej operacji.

Funkcja pop() zwróci losowy element. Przy każdorazowym uruchomieniu programu, może to być inny element. 

W wyniku wykonania tego fragmentu kodu otrzymaliśmy następujący wynik:

Wynik dzialania funkcji pop zbiory Python programowanie

Inne operacje na zbiorach

Na zbiorach możemy również wykonywać operacje, które są dostępne w innych kolekcjach tj. listy lub słowniki.

  1. Mamy możliwość sprawdzenia, czy element jest w zbiorze. Korzystamy wtedy z słowa kluczowego: in.
  2. Możemy sprawdzić, czy elementu nie ma w zbiorze. Robimy to przy użyciu słów: not in.
  3. Możemy skorzystać z funkcji len(), która nam określi liczbę elementów zbioru.
  4. Wreszcie możemy korzystać z pętli for i poruszać się po elementach zbioru.

Zobaczmy to na poniższym przykładzie:

Pozostałe operacje na zbiorach w Pythonie

Definiujemy zbiór H zawierający imiona.

Następnie sprawdzamy przy użyciu instrukcji if, czy element „Kasia” znajduje się w zbiorze H. Korzystamy ze słowa: in. Jeśli znajduje się, to wyświetlany jest odpowiedni komunikat informacyjny. Jeśli nie, to również informujemy o tym fakcie.

W kolejnych 4 liniach sprawdzamy, czy element „Dawid” nie występuje w zbiorze H. Korzystamy ze słów: not in. W zależności od wyniku sprawdzenia wyświetlane są odpowiednie komunikaty.

Kolejna linia to wypisanie liczby elementów zbioru (funkcja len).

Na koniec deklarujemy zmienną imionaP, która będzie przechowywać imiona zaczynające się od litery 'P’. W pętli for sprawdzamy czy poszczególne elementy zbioru H zaczynają się na szukaną literę. Jeśli tak, to dopisujemy to imie do naszej zmiennej. I wyświetlamy w ostatniej linii naszego programu.

W wyniku wykonania tego fragmentu kodu otrzymaliśmy następujący wynik:

Podsumowanie

Zbiory w Pythonie są użytecznym narzędziem do przechowywania unikatowych elementów. Są niezmienne i nieuporządkowane, co sprawia, że są efektywne w operacjach dodawania, usuwania oraz sprawdzania przynależności elementów. Ponadto, zbiory pozwalają na wykonywanie operacji typu suma, różnica i część wspólna, co czyni je przydatnymi w różnych programach. Zrozumienie i nabycie umiejętności pracy z tymi strukturami danych wzbogaci Waszą wiedzę o języku Python.

Polecamy

Podręcznik do nauki programowania dla dzieci i młodzieży w języku Python, Ebook: Zadania dla młodzieży szkolnej Python oraz Kurs Online: Python dla dzieci i młodzieży – Programowanie od podstaw.

Nauka programowania dla dzieci w pythonie
zbiór zadań dla młodzieży szkolnej z języka python
Nauka programowania dla dzieci i młodzieży Kurs Online Język Python

Nauka programowania w języku Python: while…else…

Zastosowanie klauzury else w pętlach

Pętle są jednym z podstawowych elementów programowania, który umożliwia powtarzanie kodu wielokrotnie, dopóki warunek pętli jest prawdziwy.           W języku Python pętla może być wzbogacona o klauzulę else, która pozwala na wykonanie kodu w momencie, gdy pętla kończy swoje działanie. Zobaczmy poniżej jak wygląda składnia pętli while z wykorzystaniem else:

Python pętla while else

Zastosowanie pętli while...else... - przykład

Napiszmy fragment kodu, który sprawdzi poprawność PINu wprowadzonego przez użytkownika. Użytkownik ma trzy próby wprowadzenia poprawnego PINu. Jeśli mu się nie uda, konto zostanie zablokowane. Zobaczmy to na przykładzie poniżej:

W pierwszej linii kodu, ustawiamy wartość prawidłowego kodu PIN jako „1234”. Następnie, ustawiamy wartość zmiennej „ilosc_prob” na 0, co będzie nam służyć jako licznik prób wprowadzenia kodu PIN przez użytkownika.

W pętli „while” wykonujemy trzy próby wprowadzenia kodu PIN. Przy każdej iteracji, użytkownik jest proszony o wpisanie kodu PIN, który jest zapisywany do zmiennej „pin”. Następnie, porównujemy wartość zmiennej „pin” z prawidłowym kodem PIN zapisanym w zmiennej „prawidlowy_pin”. Jeśli wprowadzony kod PIN jest poprawny, wyświetlamy komunikat „PIN poprawny!” i przerywamy pętlę „while” za pomocą instrukcji „break”. Jeśli wprowadzony kod PIN nie jest poprawny, wyświetlamy komunikat „PIN niepoprawny.” i zwiększamy licznik prób o 1.

Jeśli użytkownik nie wprowadził poprawnego kodu PIN w ciągu trzech prób, pętla „while” się kończy, a blok kodu w klauzuli „else” zostanie wykonany, wyświetlając komunikat „Zbyt wiele prób, konto zablokowane.”

W przypadku wprowadzenia trzy razy niepoprawnego PIN otrzymamy w oknie konsoli komunikaty:

Pin niepoprawny język python sprawdzenie

Gdy wpiszemy od razu poprawny PIN otrzymamy napis:

PIn poprawny wynik dzialania programu w języku python

Podsumowując, kod powyżej służy do zabezpieczenia dostępu do pewnego zasobu za pomocą kodu PIN. Użytkownik ma trzy próby wprowadzenia poprawnego kodu PIN, po czym w przypadku niepowodzenia konto zostaje zablokowane.

Podsumowanie

W Pythonie klauzula „else” w pętlach jest często stosowana i uważana jest za przydatną funkcję języka.W innych językach programowania zastosowanie słowa „else” w pętlach może nie być dostępne lub mieć inną składnie i działanie.

Polecamy

Podręcznik do nauki programowania dla dzieci i młodzieży w języku Python, Ebook: Zadania dla młodzieży szkolnej Python oraz Kurs Online: Python dla dzieci i młodzieży – Programowanie od podstaw.

Nauka programowania dla dzieci w pythonie
zbiór zadań dla młodzieży szkolnej z języka python
Nauka programowania dla dzieci i młodzieży Kurs Online Język Python

Nauka programowania w języku Python: F-string

F-string - nowa funkcja do formatowania tekstów

F-string to jedna z najnowszych funkcji języka Python, wprowadzona w wersji 3.6. Jest to składnia, która pozwala na łatwe wstawienie wartości zmiennych do łańcucha znaków.

Do tej pory były znane były dwie metody wstawiania zmiennych do łańcucha znaków w Pythonie. Pierwsza z nich wykorzystuje operator %. Polega ona na  użyciu specjalnych znaków formatowania, takich jak %s lub %d. Druga metoda wykorzystuje funkcje format do wstawienia zmiennych do tekstu.  Jednakże, gdy łańcuch jest długi i zawiera wiele zmiennych wygodniej jest skorzystać z formatowania f-string.

W porównaniu do tradycyjnego formatowania, f-stringi są bardziej intuicyjne i łatwiejsze do zrozumienia. Składnia f-stringa składa się z literału łańcucha, poprzedzonego literą f, a następnie umieszczamy zmienne w nawiasach klamrowych. Zobaczmy to na poniższym przykładzie:

 

Python dla dzieci fstring

W przykładzie definiujemy dwie zmienne: imie i wiek, przypisujemy do nich wartości początkowe. Następnie w funkcji print wyświetlamy napis. Przed znakami cudzysłowie piszemy literę f. Oznacza to, że możemy już skorzystać z f-string. Aby wstawić zmienną wpisujemy jej nazwę w nawiasach klamrowych. I to by było na tyle. To bardzo proste.

Wynik działania naszego programu:

nauka dla dzieci python wynik fstringa

F-stringi pozwalają nam nie tylko na wstawianie do tekstów wartości zmiennych, ale także na wstawianie w nawiasy klamrowe wyrażeń matematycznych. Zobaczmy to na następnym przykładzie:

python dla dzieci książka pole i obwód prostokąta

W powyższym przykładzie jest zaprezentowany program do wyliczania pola i obwodu prostokąta o bokach a = 10 cm i b = 4.5 cm.

Definiujemy dwie zmienne a i b, przypisujemy do nich wartości początkowe. A następnie w funkcjach print wykorzystujemy formatowanie f-string. Najpierw wstawiamy wartości zmiennych a i b, a na koniec wstawiamy w nawiasy klamrowe wyrażenie matematyczne (wzór matematyczny), wyliczające pole i obwód prostokąta.

W wyniku działania naszego programu otrzymamy na ekranie konsoli napisy:

f strin python

Podsumowanie

Jak widać, f-stringi pozwalają na wygodne i eleganckie wstawienie zmiennych do łańcucha znaków w Pythonie. Są one łatwe w użyciu i zwiększają czytelność kodu, szczególnie w przypadku łańcuchów znaków z wieloma zmiennymi. Dzięki nim, kod staje się bardziej przejrzysty i łatwiejszy do zrozumienia, co przekłada się na szybsze i bardziej efektywne pisanie programów.

Polecamy

Podręcznik do nauki programowania dla dzieci i młodzieży w języku Python, Ebook: Zadania dla młodzieży szkolnej Python oraz Kurs Online: Python dla dzieci i młodzieży – Programowanie od podstaw.

Nauka programowania dla dzieci w pythonie
zbiór zadań dla młodzieży szkolnej z języka python
Nauka programowania dla dzieci i młodzieży Kurs Online Język Python