Programmeren in Python: Maak kennis met datatypen, variabelen en meer
Vanaf nu vind je in Linux Magazine een meerdelige cursus over een van de meestgebruikte programmeertalen ter wereld: Python. Python heeft een heldere structuur die redelijk snel te leren is en heeft veel mogelijkheden. Niet voor niets wordt het op allerlei plekken ingezet, bijvoorbeeld als scripttaal voor het automatisch uitvoeren van taken op een besturingssysteem, het programmeren van een Raspberry Pi en ook werken veel websites ermee.
In dit eerste deel over Python maak je kennis met deze populaire programmeertaal en leg je een stevige basis voor het schrijven hierin. Daarna installeren we Python en leggen we uit hoe je met de interpreter werkt. We zetten ook onze eerste kleine programmeerstapjes door je te laten kennismaken met getallen en tekst.
Koen Vervloesem
Wat leer je in dit deel?
– Wat Python is
– Hoe je Python kunt installeren
– Werken met de Python-interpreter
– Getallen invoeren en ermee rekenen
– De verschillende typen en variabelen
– Bewerkingen uitvoeren op tekst
Programmeren is niets anders dan aan een computer instructies geven die hij moet uitvoeren. Een computer is geen mens, wat maakt dat hij heel expliciete instructies nodig heeft. Die geef je daarom in een programmeertaal: een formeel gedefinieerde taal die alles duidelijk uitspreekt, zodat de computer je goed verstaat.
Net zoals er heel wat talen bestaan in de wereld van de mensen, bestaan er ook enorm veel programmeertalen. Een populaire programmeertaal voor algemeen gebruik is Python, overigens uitgevonden door een Nederlander, Guido van Rossum. De Python-gemeenschap besteedt veel aandacht aan leesbaarheid van de code. De programmeertaal staat al sinds 2003 jaarlijks in de top 10 van de meest populaire programmeertalen van Tiobe. Veel grote bedrijven gebruiken Python en ook heel wat software voor de Raspberry Pi is in Python geschreven. Kortom, als je Python kent, is je programmeerkennis op allerlei domeinen nuttig.
Als we het over Python hebben, bedoelen we Python 3, de nieuwste versie van Python. Versie 3.0 kwam al in 2008 uit en momenteel zijn we al bij Python 3.7. Je ziet ook nog veel Python 2-code, hoewel Python 2 door de ontwikkelaars van Python vanaf 2020 niet meer wordt ondersteund. Voor onze reeks maakt het niet zo veel uit, maar als je je bezig gaat houden met wat geavanceerdere zaken, kom je zeker Python 2-code tegen die niet in Python 3 werkt en andersom.
Python is opensource en draait zowel op Windows als op macOS en Linux. Je kunt de programmeeromgeving gratis downloaden. Download de nieuwste Python3-release voor je besturingssysteem. Op het moment van schrijven is dat Python 3.7.1. Gebruik je Linux, dan is Python in principe standaard al geïnstalleerd. Is dat toch niet het geval, installeer Python 3 dan met de pakketbeheerder van je Linux-distributie. Mogelijk installeert dat niet de recentste versie, maar dat maakt voor onze reeks niet uit.
In Windows kies je de executable installer voor 64 bit of 32 bit, afhankelijk van je Windows-versie. Vink in het eerste venster van het installatieprogramma Install launcher for all users en Add Python to PATH aan. Na de installatie kun je controleren of Python correct geïnstalleerd is met de volgende opdrachtregel in een Opdrachtprompt:
python --version
Je ziet dan het versienummer van je Python-installatie.
Werken met de Python-interpreter
Het programma python dat we hierboven hebben uitgevoerd, is de Python-interpreter. Dit programma vertaalt code in de Python-programmeertaal naar machinecode die je computer verstaat. Als je die Python-interpreter uitvoert, krijg je iets als het volgende te zien (het versienummer en de datum kunnen bij jou verschillen):
Python 3.6.5 (default, Apr [GCC 7.3.0] on linux Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>>
De drie groter dan-tekens is de opdrachtprompt die aangeeft dat de Python-interpreter op je opdrachten wacht. Je krijgt onmiddellijk al te zien wat enkele mogelijke opdrachten zijn.
Wat je niet te zien krijgt, is hoe je de Python-interpreter weer verlaat. Daarvoor typ je exit() of quit() of druk je op Ctrl+D.
De Python-interpreter is voldoende om kort enkele Python-opdrachtjes uit te proberen, maar om een volwaardig Python-programma te schrijven, heb je een ontwikkelomgeving nodig. Er bestaan diverse ontwikkelomgevingen voor Python, maar als beginner kun je volstaan met Thonny , dat standaard wordt geïnstalleerd bij Python vanaf versie 3.7. Pas in het derde deel gaan we op Thonny in.
Open opnieuw de Python-interpreter. We gaan nu met getallen werken. In feite kun je de Python-interpreter als een geavanceerde rekenmachine gebruiken:
>>> 1+1 2 >>> 1.5*3 4.5 >>> (212-32)*5/9 100.0 >>> 20*1.8+32 68.0 >>> 3**4 81
De laatste berekening is misschien niet vertrouwd als notatie: de operator ** berekent de macht van een getal. 3**4 is dus 3 tot de 4e macht.
Na elke opdracht toont Python zijn uitvoer en kun je een nieuwe opdracht invoeren. Met de pijltjestoetsen kun je door je al ingevoerde opdrachten bladeren om dezelfde opdracht opnieuw in te voeren of aan te passen.
Python kent twee types getallen: int (gehele getallen) en float (getallen met komma, door Python weergegeven als een decimale punt). Als je alleen met gehele getallen rekent en geen deling uitvoert, is het resultaat ook een geheel getal. Maar zodra er een float in je berekening voorkomt (zoals in 20*1.8+32) of je door een getal deelt (zelfs door een int, zie (212-32)*5/9), is het resultaat een float. Dat zie je doordat Python een decimale punt gebruikt, zelfs als het resultaat een geheel getal is (100.0).
We zagen dat je getallen deelt met de operator /. Dat geeft als resultaat altijd een float:
>>> 7/3 2.3333333333333335
Maar je hebt ook de operator // waarmee je een gehele deling uitvoert. Dat wil zeggen dat het deel na de komma wordt genegeerd en je als resultaat een int krijgt:
>>> 7//3 2
Je kunt ook de rest van de deling door een getal opvragen, namelijk met de operator %:
>>> 7%3 1
En dat klopt, want als we de twee vorige berekeningen samennemen, kunnen we eenvoudig narekenen dat 7 gelijk is aan 3*2+1.
Overigens werken de operatoren // en % ook voor niet-gehele getallen:
>>> 7.5/2.1 3.571428571428571 >>> 7.5//2.1 3.0 >>> 7.5%2.1 1.1999999999999997
Je hebt nu kennisgemaakt met de twee typen getallen: int en float. Het type van een getal of een berekening kun je eenvoudig opvragen:
>>> type(1+1) <class 'int'> >>> type(7.5) <class 'float'> >>> type(7.5//2.1) <class 'float'> >>> type(7//3) <class 'int'>
Merk op: het resultaat van 7.5//2.1 is 3.0, wat een float is.
Je kunt getallen ook omzetten van het ene naar het andere type:
>>> float(1+1) 2.0 >>> int(2.5) 2
Als je een int naar float omzet, dan blijft de waarde van het getal hetzelfde; zet je een float naar int om, dan wordt de waarde na de komma afgebroken.
Als je de Python-interpreter als rekenmachine gebruikt, wil je misschien de vorige waarde als onderdeel van een volgende berekening gebruiken zonder dat je die helemaal opnieuw hoeft in te typen. Dat kan eenvoudig met de variabele _:
>>> 7/3 2.3333333333333335 >>> _*5 11.666666666666668
Een variabele is een naam die je aan een waarde geeft. De Python-interpreter kent automatisch de laatste waarde toe aan de variabele _. Maar je kunt ook zelf variabelen aanmaken met een willekeurige naam, zolang het niet dezelfde naam is als een geregistreerd woord uit de Python-taal. Vervolgens kun je die variabelen gewoon in de plaats van de getallen die ze voorstellen gebruiken:
>>> teller=7 >>> noemer=3 >>> resultaat=teller//noemer >>> rest=teller%noemer >>> teller 7 >>> noemer 3 >>> resultaat 2 >>> rest 1 >>> type(rest) <class 'int'>
Verwijs je naar een variabele waar je nog geen waarde aan hebt toegekend, bijvoorbeeld door een typfout, dan krijg je een foutmelding:
>>> type(deltal)
Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> NameError: name 'deltal' is not defined
Python kent naast int en float nog heel wat andere ingebouwde types. Een veelgebruikt datatype is str, dat we vaak voluit string noemen. Een string stelt tekst voor, bijvoorbeeld ‘Dit is een tekst’. Een string mag je zowel tussen dubbele als enkele aanhalingstekens zetten. Goed gebruik is wel om voor jezelf altijd één keuze te maken.
Omdat de aanhalingstekens worden gebruikt om het begin en einde van een string aan te geven, moet je iets speciaals doen als je ze in je tekst zelf wilt gebruiken: je dient ze te ‘escapen’. Dat doe je door er een backslash voor te zetten. Bijvoorbeeld: ‘Dit is een \’tekst\”.
Net zoals we bewerkingen op getallen kunnen uitvoeren, kan dat ook op tekst. Enkele voorbeelden maken dit duidelijk:
>>> 'Py' 'thon' 'Python' >>> 'Py'+'thon' 'Python' >>> 3*'Py'+2*'thon' 'PyPyPythonthon'
Daarnaast kun je allerlei functies op een string toepassen:
>>> len('zandzeepsodamineraalwatersteenstralen')
37
>>> 'dit is een TEKST'.capitalize()
'Dit is een tekst'
>>> 'dit is een TEKST'.lower()
'dit is een tekst'
>>> 'dit is een TEKST'.upper()
'DIT IS EEN TEKST'
>>> 'dit is een TEKST'.swapcase()
'DIT IS EEN tekst'
In het tweede deel, in Linux Magazine #6 2020, leer je hoe je met individuele letters in een tekst om kunt gaan.
Maak een variabele teller met de waarde 24.3 en een variabele noemer met de waarde 8.1. Maak een variabele resultaat met als waarde teller gedeeld door noemer en zorg ervoor dat dit als geheel getal (dus niet als float) wordt weergegeven.
Uitwerking
>>> teller=24.3 >>> noemer=8.1 >>> resultaat=int(teller/noemer) >>> resultaat
De eerste twee regels spreken hopelijk voor zich. In de derde regel delen we de teller door de noemer en wijzen de uitkomst toe aan resultaat. Zouden we het hierbij laten, dan zou de uitkomst weergegeven worden als 3.0. Door het type int toe te wijzen aan resultaat, wordt de uitkomst als geheel getal weergegeven, in dit geval dus 3.
In deze eerste les heb je kennisgemaakt met de programmeertaal Python. Je kunt met de Python-interpreter werken en je hebt kennisgemaakt met basisbewerkingen op getallen en strings. Je weet ook wat datatypes en variabelen zijn. In de deel 2 gaan we met complexere datatypes aan de slag.
int (integer) = geheel getal float (floating-point arithmetic) = breuk of kommagetal str (string) = tekenreeks operator = bewerking
