1.5. Pythonizmy¶

Operatory * i **
Pętle
Iteratory
Generatory wyrażeń
Wyrażenia listowe
Generatory
Pliki
Materiały

Python jest językiem wydajnym i zwartym dzięki wbudowanym mechanizmom ułatwiającym wykonywanie typowych i częstych zadań programistycznych. Podane niżej przykłady należy przećwiczyć w konsoli Pythona, którą uruchamiamy poleceniem w terminalu:

~$ python

1.5.1. Operatory * i **¶

Operator * służy rozpakowaniu listy zawierającej wiele argumentów, które chcemy przekazać do funkcji:

Kod nr

# wygeneruj liczby parzyste od 2 do 10
lista = [2,11,2]
list(range(*lista))

Operator ** potrafi z kolei rozpakować słownik, dostarczając funkcji nazwanych argumentów (ang. keyword argument):

Kod nr

def kalendarz(data, wydarzenie):
    print("Data:", data,"\nWydarzenie:", wydarzenie)

slownik = {"data" : "10.02.2015", "wydarzenie" : "szkolenie"}
kalendarz(**slownik)

1.5.2. Pętle ¶

Pętla to podstawowa konstrukcja wykorzystywana w językach programowania. Python oferuje różne sposoby powtarzania wykonywania określonych operacji, niekiedy wygodniejsze lub zwięźlejsze niż pętle. Są to przede wszystkim generatory wyrażeń i wyrażenia listowe, a także funkcje map() i filter().

Kod nr

kwadraty = []
for x in range(10):
    kwadraty.append(x**2)
print(kwadraty)

1.5.3. Iteratory ¶

Obiekty, z których pętle odczytują kolejne dane to iteratory (ang. iterators) Są to strumienie danych zwracanych po jednej wartości na raz za pomocą metody __next()__. Jeżeli w strumieniu nie ma więcej danych, wywoływany jest wyjątek StopIteration.

Wbudowana funkcja iter() zwraca iterator utworzony z dowolnego iterowalnego obiektu. Iteratory wykorzystujemy do przeglądania list,** tupli**, słowników i plików używając instrukcji for x in y, w której y jest obiektem iterowalnym równoważnym wyrażeniu iter(y). Np.:

Kod nr

lista = [2, 4, 6]
for x in lista:
    print(x)

slownik = {'Adam':1, 'Bogdan':2 , 'Cezary':3}
for x in slownik:
    print(x, slownik[x])

Listy można łączyć ze sobą i przekształcać w inne iterowalne obiekty. Z dwóch list lub z jednej zawierającej tuple (klucz, wartość) można utworzyć słownik:

Kod nr

panstwa = ['Polska', 'Niemcy', 'Francja']  # lista państw
stolice = ['Warszawa', 'Berlin', 'Paryż']  # lista stolic
panstwa_stolice = zip(panstwa, stolice)  # utworzenie iteratora
lista_tupli = list(panstwa_stolice)  # utworzenie listy tupli (państwo, stolica)
print(lista_tupli)
slownik = dict(lista_tupli)  # utworzenie słownika z listy tupli
print(slownik)

slownik.items()  # zwraca tuple (klucz, wartość)
slownik.keys()  # zwraca klucze
slownik.values()  # zwraca wartości

for klucz, wartosc in slownik.items():
    print(klucz, wartosc)

1.5.4. Generatory wyrażeń ¶

Jeżeli chcemy wykonać jakąś operację na każdym elemencie sekwencji lub wybrać podzespół elementów spełniający określone warunki, stosujemy generatory wyrażeń (ang. generator expressions), które zwracają iteratory. Poniższy przykład wydrukuje wszystkie imiona z dużej litery:

wyrazy = ['anna', 'ala', 'ela', 'wiola', 'ola']
imiona = (imie.capitalize() for imie in wyrazy)
for imie in imiona:
    print(imie)

Schemat składniowy generatora jest następujący: ( wyrażenie for x in sekwencja if warunek ) – przy czym:

wyrażenie – powinno zawierać zmienną x z pętli for
if warunek – opcjonalna klauzula filtrująca wartości nie spełniające warunku

Gdybyśmy chcieli wybrać tylko imiona 3-literowe w wyrażeniu, użyjemy:

Kod nr

imiona = (imie.capitalize() for imie in wyrazy if len(imie) == 3)
list(imiona)

Omawiane wyrażenia można zagnieżdzać. Przykłady podajemy niżej.

1.5.5. Wyrażenia listowe ¶

Jeżeli nawiasy okrągłe w generatorze wyrażeń zamienimy na kwadratowe, dostaniemy wyrażenie listowe (ang. list comprehensions), które – jak wskazuje nazwa – zwraca listę:

Kod nr

# wszystkie poniższe wyrażenia listowe możemy przypisać do zmiennych,
# aby móc później korzystać z utworzonych list

# lista kwadratów liczb od 0 do 9
[x**2 for x in range(10)]

# lista dwuwymiarowa [20,40] o wartościach a
a = int(input("Podaj liczbę całkowtią: "))
[[a for y in range(20)] for x in range(40)]

# lista krotek (x, y), przy czym x != y
[(x, y) for x in [1,2,3] for y in [3,1,4] if x != y]

# utworzenie listy 3-literowych imion i ich pierwszych liter
wyrazy = ['anna', 'ala', 'ela', 'wiola', 'ola']
[ [imie, imie[0]] for imie in wyrazy if len(imie) == 3 ]

# zagnieżdzone wyrażenie listowe tworzące listę współrzędnych
# opisujących tabelę
[ (x,y) for x in range(5) for y in range(3) ]

# zagnieżdzone wyrażenie listowe wykorzystujące filtrowanie danych
# lista kwadratów z zakresu {5;50}
[ y for y in [ x**2 for x in range(10) ] if y > 5 and y < 50 ]

Wyrażenia listowe w elegancki i wydajny sposób zastępują takie rozwiązania, jak:

pętla

mapowanie funkcji

wyrażenia lambda

filtrowanie danych

1.5.5.1. Mapowanie funkcji¶

Funkcja map() funkcję podaną jako pierwszy argument stosuje do każdego elementu sekwencji podanej jako argument drugi:

Kod nr

def kwadrat(x):
    return x**2

kwadraty = map(kwadrat, range(10))
list(kwadraty)

1.5.5.2. Wyrażenia lambda¶

Słowo kluczowe lambda pozwala utworzyć zwięzły odpowiednik prostej, jednowyrażeniowej funkcji. Poniższy przykład należy rozumieć następująco: do każdej liczby wygenerowanej przez funkcję range() zastosuj funkcję w postaci wyrażenia lambda podnoszącą argument do kwadratu, a uzyskane wartości zapisz w liście kwadraty.

Kod nr

kwadraty = map(lambda x: x**2, range(10))
list(kwadraty)

Funkcje lambda często stosowane są w poleceniach sortowania jako wyrażenie zwracające klucz (wartość), wg którego mają zostać posortowane elementy. Jeżeli np. mamy listę tupli opisującą uczniów:

uczniowie = [
    ('jan','Nowak','1A',15),
    ('ola','Kujawiak','3B',17),
    ('andrzej','bilski','2F',16),
    ('kamil','czuja','1B',14)
]

sorted(uczniowie) – posortuje listę wg pierwszego elementu każdej tupli, czyli imienia;
sorted(uczniowie, key=lambda x: x[1]) – posortuje listę wg klucza zwróconego przez jednoargumentową funkcję lambda, w tym wypadku będzie to nazwisko;
max(uczniowie, key=lambda x: x[3]) – zwróci najstarszego ucznia;
min(uczniowie, key=lambda x: x[3]) – zwróci najmłodszego ucznia.

1.5.5.3. Filtrowanie danych¶

Funkcja filter() jako pierwszy argument pobiera funkcję zwracającą True lub False, stosuje ją do każdego elementu sekwencji podanej jako argument drugi i zwraca tylko te, które spełniają założony warunek:

Kod nr

wyrazy = ['anna', 'ala', 'ela', 'wiola', 'ola']
imiona = filter(lambda imie: len(imie) == 3, wyrazy)
list(imiona)

1.5.6. Generatory ¶

Generatory (ang. generators) to funkcje ułatwiające tworzenie iteratorów. Od zwykłych funkcji różnią się tym, że:

zwracają iterator za pomocą słowa kluczowego yield,

zapamiętują swój stan z momentu ostatniego wywołania, są więc wznawialne (ang. resumable),

zwracają następną wartość ze strumienia danych podczas kolejnych wywołań metody next().

Najprostszy przykład generatora zwracającego kolejne liczby parzyste:

def gen_parzyste(N):
    for i in range(N):
        if i % 2 == 0:
            yield i

gen = gen_parzyste(10)
next(gen)
next(gen)
list(gen)

1.5.7. Pliki ¶

Czytanie plików tekstowych:

Kod nr

with open("test.txt", "r") as f:  # odczytywanie linia po linii
    for linia in f:
        print(linia.strip())

f = open('test.txt', 'r')
for linia in f:  # odczytywanie linia po linii
    print(linia.strip())
f.close()

f = open('test.txt', 'r')
tresc = f.read()  # odczytanie zawartości całego pliku
for znak in tresc:  # odczytaywanie znak po znaku
    print(znak)
f.close()

Pierwsza metoda używająca instrukcji with ... as ... jest preferowana, ponieważ zapewnia obsługę błędów i dba o zamknięcie pliku.

Zapisywanie danych do pliku tekstowego:

dane = ['pierwsza linia', 'druga linia']
with open('output.txt', 'w') as f:
    for linia in dane:
        f.write(linia + '\n')

Użycie formatu csv:

import csv  # moduł do obsługi formatu csv

dane = ([1, 'jan', 'kowalski'], [2, 'anna', 'nowak'])
plik = "test.csv"

with open(plik, 'w', newline='') as plikcsv:
    tresc = csv.writer(plikcsv, delimiter=';')
    for lista in dane:
        tresc.writerow(lista)

with open(plik, newline='') as plikcsv:  # otwórz plik do odczytu
    tresc = csv.reader(plikcsv, delimiter=';')
    for linia in tresc:  # przeglądamy kolejne linie
        print(linia)

Użycie formatu json:

import os
import json

dane = {'uczen1':[1, 'jan', 'kowalski'], 'uczen2':[2, 'anna', 'nowak']}
plik = "test.json"

with open(plik, 'w') as plikjson:
    json.dump(dane, plikjson)

if os.path.isfile(plik):  # sprawdzenie, czy plik istnieje
    with open(plik, 'r') as plikjson:
        dane = json.load(plikjson)
    print(dane)

1.5.8. Materiały ¶

Materiały Python 101 udostępniane przez Centrum Edukacji Obywatelskiej na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa-Na tych samych warunkach 4.0 Międzynarodowa.

Utworzony:	2020-04-01 o 19:13 w Sphinx 1.5.3
Autorzy:	Patrz plik “Autorzy”