Python

• Python
  • Muuttujat
  • Merkkijonot
  • Listat
  • Operaattorit
  • if
  • Toistorakenteet
  • Funktiot
  • Moduulit
• Poikkeukset
• Sanakirja (dict)
• Monikot (tuple)
• Joukko (set)
• Luokat
• Tietorakenteita
• CGI-ohjelmointi Pythonilla
  • Virheilmoitukset ja asetukset
• Python ja merkistöt
  • Decode In Encode Out

hello.py

hello_luento.cgi (lähdekoodi)

Uusin Python-luento

Vanha Python-luento

Vielä vanhempi Python-luento

Python on korkean tason ohjelmointikieli, jonka suunnittelussa on panostettu erityisesti kielen luettavuuteen. Monesta muusta kielestä poiketen Python käyttää koodin sisennyksiä koodilohkojen merkintään.

Python

Pythonin syntaksiin kannattaa tutustua esim. seuraavien tutoriaalien ja ohjeiden avulla:

• Python tutorial (v2.7 eli sama versio mitä on käytettävissä users.jyu.fi-koneessa ja halava/jalava-koneissa)
• Python ohjelmointiopas (PDF)
• Programming python
• Python 2.7 documentation Sama versio mitä on users.jyu.fi:ssä
• Python FAQ
• PEP 0008 - Style Guide for Python Code

Seuraavassa on käyty läpi tärkeimpiä Pythonin piirteitä. Lähteenä on käytetty pääasiassa Jussi Kasurisen Python ohjelmointiopasta ja Python tutoriaali.

• Pythonia voi kokeilla halava.cc.jyu.fi:ssä komentoriviltä kirjoittamalla: python

  Pythonin objektien ominaisuuksia ja avustusta voi lukea kirjoittamalla help ja help(objekti)

  Python 2.6.6 (r266:84292, May 22 2015, 08:34:51)
  [GCC 4.4.7 20120313 (Red Hat 4.4.7-15)] on linux2
  Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
  >>> print "hello world!"
  hello world!
  >>> quit()

• Suoritettavan python-ohjelman voi tehdä, kun määrää kooditiedoston shebang-rivin viittaamaan python-tulkkiin ja asettaa tiedostolle suoritusoikeudet.

  Ohjelmakoodi:

  #!/usr/bin/python
  # -*- coding: utf-8 -*-
  
  print "Hello world!"

  suorittaminen komentoriviltä:

  [tjlahton@halava ~/python]$ chmod a+rx malli.py
  [tjlahton@halava ~/python]$ ./malli.py
  Hello world!

• #-merkillä aloitetaan kommentit
• isot ja pienet kirjaimet merkityksellisiä
• Jos kirjoitat useamman komennon samalle riville niin ne erotetaan toisistaan puolipisteellä (;). Jos komennot ovat omilla rivillään ei mitään erotinmerkkiä tarvita. Suositeltavaa on kirjoittaa koodia tavalla jossa puolipisteitä ei tarvita.
• Välilyönnit (sisennys) rivin alussa ovat Pythonissa merkitseviä. Loogisesti samaan ryhmään kuuluvat koodirivit pitää sisentää samalle tasolle.
  • Älä sisennä tabulaattorimerkillä vaan vain välilyönneillä

    Tarkista editorisi asetuksista, että tabulaattori korvataan esim. neljällä välilyönnillä

  • Suositus on sisentää neljä merkkiä kerrallaan
• Käytä UNIX-tyyppisiä rivinvaihtoja eikä DOS-tyyppisiä.

Muuttujat

• Muuttujia ei tarvitse erikseen esitellä
• Muuttujille ei tarvitse määrittää tyyppiä vaan tyyppi määräytyy automaattisesti
• Muuttujien tyyppiä joutuu kuitenkin joskus muuntamaan seuraavilla funktioilla.
  • int(x [,base]) converts x to an integer
  • float(x) converts x to a floating-point number
  • str(x) converts x to a string representation

Merkkijonot

Python 2.7:ssa on hämäävästi kahta eri tyyppiä olevia merkkijonoja: str ja unicode. Käytä aina unicode-tyyppiä. str-tyyppi tarkoittaa oikeasti tavujonoja (bytes) eikä merkkijonoja ja sen käyttäminen aiheuttaa vain ongelmia.

j = "tämä on bytestring" # bytestring
k = u"tämä on unicode-merkkijono" #unicode, käytä aina tätä

Jatkossa kun tässä dokumentissa käytetään sanaa merkkijono niin tarkoitetaan unicode-merkkijonoa

Pythonissa merkkijonoja voidaan esittää seuraavilla tavoilla:

• Käyttäen sitaattimerkiä (')
• Käyttäen lainausmerkkiä (")
• Käyttäen kolmea sitaatti- tai lainausmerkkiä (''', """) voit kirjoittaa useamman rivin pituisia merkkijonoja
• Merkkijonojen sisällä olevat erikoismerkit (',", \) merkitään \-merkin avulla esim. \' tai \" tai \\
• Merkkijonojen yhdistäminen tapahtuu kirjoittamalla merkkijonot peräkkäin esim.

  print u'kukku'  u'luuruu'

  tai voi käyttää +-operaattoria

  print u'kukku' + u'luuruu'

• Merkkijonoja voidaan palastella seuraavasti:

  word = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz"
  
  print word[4] #tulostaa e
  
  print word[0:2] #tulostaa ab
  
  print word[3:5] #tulostaa de
  
  print word[:5] #tulostaa abcde
  
  print word[3:] #tulosta defghijklmnopqrstuvwxyz

  Indeksit voivat olla myös negatiivisia jolloin ne lasketaan oikealta.

• Merkkijonoja ei voi muuttaa

  word[4] = u"q" # aiheuttaa virheen

• Merkkijonofunktioita
  • str.find(sub[, start[, end]])
  • str.isalnum()
  • str.isalpha()
  • str.isdigit()
  • str.join(iterable)
  • str.lower()
  • str.lstrip([chars])
  • str.replace(old, new[, count])
  • str.rfind(sub[, start[, end]])
  • str.rstrip([chars])
  • str.split([sep[, maxsplit]])
  • str.splitlines([keepends])
  • str.strip([chars])
  • str.upper()

Listat

Listojen palastelu tapahtuu samaan tapaan kuin merkkijonoilla.

Listoja voi muuttaa päinvastoin kuin merkkijonoja

a = [1, 2, 3, 'foo', 'bar']
a[0] = 3 # [3, 2, 3, 'foo', 'bar']
a[1] = a[2] * 3 #[3, 9, 3, 'foo', 'bar']
a[2:1] = [u'kukku',u'luuruu'] #  [3, 9, 3, u'kukku', u'luuruu', u'foo', u'bar']

Yhteisiä funktioita merkkijonoille ja listoille:

• x in s True if an item of s is equal to x, else False (1)
• x not in s False if an item of s is equal to x, else True (1)
• s + t the concatenation of s and t (6)
• s[i] i‘th item of s, origin 0 (3)
• s[i:j] slice of s from i to j (3)(4)
• s[i:j:k] slice of s from i to j with step k (3)(5)
• len(s) length of s
• min(s) smallest item of s
• max(s) largest item of s

Listojen metodeja

Operaattorit

Seuraavassa on listattu Pythonin tärkeimmät operaattorit:

• = sijoitus
• + yhteenlasku
• - vähennyslasku
• * tulo
• ** potenssi
• / jako
• // tasajako eli kertoo kuinka monesti y menee x:ään
• % jakojäännös
• <
• >
• <=
• >=
• ==
• !=
• not boolean NOT
• and boolean AND
• or boolean OR

if

a = 3
if a> 0:
  print u"a on suurempi kuin 0"
elif a < 0:
  print u"a on pienempi kuin 0"
else:
  print u"a on 0"

Toistorakenteet

laskuri = 12

while laskuri> 0:
  laskuri = laskuri - 1


a = [1,2,3,u'foo',u'bar']

for x in a:
  print x

for x in a[:]:  #tekee kopion a:sta. tarpeellinen jos aikoo muuttaa listaa
  print x

for i in range(1, 5): #range-funktio luo listan halutulta numeroväliltä
  print i

for käy järjestyksessä läpi rakenteen kaikki alkiot. vrt. Perlin foreach.

Läpikäytävää rakennetta ei pidä muuttaa läpikäynnin aikana. Jos muutoksia pitää tehdä niin on syytä käydä läpi rakenteen kopiota.

Funktiot

def summa(a, b):    # laskee lukujen summan
  summa = a + b
  return summa

Funktioiden parametrit ovat referenssejä joten niiden arvojen muuttaminen vaikuttaa suoraan kutsuvaan ohjelmaan (call-by-reference).

Jos parametrina vie immutable-tyyppisiä muuttujia niin niitä ei tietenkään voi muuttaa funktiossa. Esim. kokonaisluvut, merkkijonot ja tuplet ovat immutable. Kts. Parameter Passing

Moduulit

Pythonissa voi jakaa ohjelmansa moduuleihin tai käyttää valmiita moduuleja

import cgi

Oman moduulin voi luoda kirjoittamalla python-funktioita tiedostoon, jonka nimi päättyy .py

Poikkeukset

Pythonissa lähes kaikki virheet aiheuttavat poikkeuksen. Poikkeukset käsitellään seuraavasti:

#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*-

try:
    if int(u"a"):
        print "onpas kummaa. a oli kokonaisluku" 
#nappaa kiinni kaikki mahdolliset virheet
except: 
    print u"ei ollunna integer"

# edellä oleva ei ole hyvä debuggaamisen kannalta koska nappaa kiinni 
# myös kirjoitusvirheet funktioiden nimissä ja python-tulkin oma 
# virheilmoitus jää näyttämättä

try:
    if Int(u"a"): # tulee virhe koska Int ei ole olemassa
        print u"onpas kummaa. a oli kokonaisluku" 
#nappaa kiinni kaikki mahdolliset virheet
except: 
    print u"ei ollunna integer"

# parempi napata kiinni vain se olennainen virhe
try:
    if int(u"a"):
        print u"onpas kummaa. a oli kokonaisluku" 
except ValueError:
    print u"ei ollunna integer"

# nyt pitäisi toimia tulkin oma virheilmoitus
try:
    if Int(u"a"):
        print u"onpas kummaa. a oli kokonaisluku" 
except ValueError:
    print u"ei ollunna integer"
 

kts. Idioms and Anti-Idioms in Python

Sanakirja (dict)

Pythonissa on myös erittäin kätevä tietotyyppi dict eli sanakirja jota muissa ohjelmointikielissä kutsutaan mm. assosiatiiviseksi taulukoksi. dict-tietotyyppi on siis järjestämätön taulukko jossa alkioihin viitataan uniikeilla avaimilla.

>>> testi = dict([[1,2], [2,2], [u'kolme',3], [u'neljä',4]])
>>> testi
{u'nelj\xe4': 4, 1: 2, 2: 2, u'kolme': 3}
>>> for x in testi.keys(): print x
...
neljä
1
2
kolme
>>> for x in testi.keys(): print testi[x]
...
4
2
2
3
>>> testi['kolme']
3
>>> testi[2]
2
>>> testi[1]
2

Monikot (tuple)

Monikko eli tuple on listaa vastaava tietorakenne, jonka sisältöä ei voi muuttaa.

a = (1,2,3,u"testi")

print a

a=[0] # ei onnistu

Joukko (set)

Pythonin erikoisempiin tietotyyppeihin kuuluu set eli joukko. Joukko ei voi sisältää duplikaatteja ja siihen voi soveltaa joukko-opin operaatioita kuten yhdiste, leikkaus, erotus jne.

>>> lista = [u'tommi', u'antti', u'ville', u'tommi']
>>> joukko = set(lista)
>>> joukko
set([u'ville', u'antti', u'tommi'])
>>> u'tommi' in joukko
True
>>> u'kalle' in joukko
False
>>> joukko2 = set([u'joonas',u'antti',u'kalle'])
>>> joukko2
set([u'joonas', u'kalle', u'antti'])
>>> joukko - joukko2 #henkilöt joukosta jotka eivät ole joukko2:ssa
set([u'ville', u'tommi'])
>>> joukko & joukko2 #henkilöt jotka ovat molemmissa joukoissa
set([u'antti'])
>>> joukko ^ joukko2 #henkilöt jotka ovat jommassa kummassa joukossa mutta eivät molemmissa
set([u'joonas', u'kalle', u'tommi', u'ville'])
>>> joukko | joukko2 #henkilöt jotka ovat jommassa kummassa joukossa
set([u'ville', u'joonas', u'kalle', u'antti', u'tommi'])

Luokat

Luokat toimivat kuten muissakin kielissä. Muutama erikoisuus on syytä huomioida. Lue Class tutorial

#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*-

#suoraan luokan alla esitellyt muuttujat ovat luokkakohtaisia muuttujia. Tämän huomaa
#jos käyttää tietotyyppejä, jotka sallivat sisältönsä muuttamisen 
class Ihminen:
    nimi = u"Kalle"
    tiedot = []   
    def __init__(self, sukupuoli=u"Nainen"):
        self.data = [sukupuoli]
    def tulosta(self):
        # on käytettävä self
        print self.nimi
        print self.tiedot
        print self.data
        
   
mies = Ihminen(u"Mies")
nainen = Ihminen()

mies.nimi = u"Tommi"

mies.tiedot.append(u"180 cm")
mies.tiedot.append(u"75 kg")

print mies.nimi

nainen.nimi = u"Hellu"

print nainen.nimi

print mies.nimi

# molemmilla on samat tiedot!
print mies.tiedot
print nainen.tiedot

nainen.tiedot.append(u"170 cm")
nainen.tiedot.append(u"75 kg")

print mies.tiedot
print nainen.tiedot

# data on kummallakin oma, koska se on esitelty konstruktorissa
print mies.data
print nainen.data

mies.data.append(u"30 v")
nainen.data.append(u"35 v")

print mies.data
print nainen.data

# voidaan myös lennosta keksiä uusia ominaisuuksia vrt. Javascript
# nämä ovat instanssikohtaisia
mies.osoite = u"Taitoniekantie 9 B 701"
nainen.osoite = u"Emännäntie 13"

print mies.osoite
print nainen.osoite

# metodia kutsuttaessa ensimmäisenä olevaa self-parametriä ei käytetä. Python hoitaa tämän automaattisesti
mies.tulosta()
nainen.tulosta()

Tietorakenteita

Katso esimerkki tietorakenteista

CGI-ohjelmointi Pythonilla

CGI eli Common Gateway Interface on yksinkertaisin rajapinta WWW-sovelluksien tekemiseen

XHTML-dokumentti Python-kielellä ja CGI-rajapinnan kautta tuotettuna:

#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*-

print """Content-type: text/html; charset=UTF-8

<!doctype html>
<html>
  <head>
    <title>Malli</title>
  </head>
<body>
  <h1>Tulostetaan Pythonilla:</h1>
  <p>
"""
print "Hello World! Osaatkönä skändejä?"
print """
  </p>
</body>
</html>
"""

• #!/usr/bin/python kertoo mistä www-palvelimen pitää etsiä käytettävää komentotulkkia eli tässä tapauksessa pythonia
• # -*- coding: utf-8 -*- varmistaa, että lähdekoodi käsitellään UTF-8-merkistönä eikä vahingossakaan esim. ISO-8859-1-muotoisena
• print u"""Content-type: text/html; charset=UTF-8 Tulostetaan useampi rivi tekstiä jolloin pythonissa käytetään """-merkintää osoittamaan tulostuksen alku.

  Ensimmäiselle riville pitää tulostaa www-selaimen tarvitsema tieto dokumentin mediatyypistä HTTP-otsakkeena (text/html). HTTP-otsakkeen yhteydessä voidaan myös asettaa käytetty merkistö.

  Muitakin HTTP-protokollan otsakkeita voitaisiin tulostaa tässä vaiheessa. Varsinainen XHTML-dokumentti alkaa ensimmäisen tyhjän rivin jälkeen.

• """ Monen rivin tuloste loppuu
• print u"Hello World!" Tavallinen yhden rivin tulostus

Virheilmoitukset ja asetukset

Pythonilla tehtyjen CGI-ohjelmien debuggaamista helpottaa cgitb-moduulin käyttöönotto:

import cgitb
cgitb.enable()

cgitb aiheuttaa virheraporttien näyttämisen www-selaimessa tai niiden tallentamisen tekstitiedostoon.

Lisätietoa: HOWTO Use Python in the web

Python ja merkistöt

• Sinun on aina tiedettävä mikä merkistö on merkkijonoissa käytössä. Tämä koskee kaikkia ohjelmointikieliä
• Kirjoita ohjelmakoodi ja sen merkkijonot UTF-8-merkistössä

  # -*- coding: utf-8 -*-

• Kirjoita kaikki ohjelmakoodissa olevat merkkijonot unicode-merkkijonoina:

  merkit = u"tämä on unicode-merkkijono"

• html-dokumentin merkistön on myös oltava UTF-8 (content-type, mahdollinen xml-deklaraatio. mahdollinen meta-elementti, formin accept-charset)

  HTTP-otsakkeessa oikea merkistö:

  Content-type: text/html; charset=UTF-8

  Pelkässä tekstimuodossa:

  Content-type: text/plain; charset=UTF-8

  Edelläolevan pitäisi riittää mutta jos merkistö on mainittu jossain muuallakin niin myös siellä UTF-8:

  <!doctype html>
  <html>
    <head>
      <meta charset="UTF-8" />
      <title>Malli</title>
    </head>
  <body>
      <form action="" method="post" accept-encoding="UTF-8">
      </form>
  </body>
  </html>
  

Decode In Encode Out

• Decode In
  • lomakkeelta tulevat kentät pitää dekoodata unicode-merkkijonoiksi:

    form.getfirst("kentta").decode("UTF-8")

  • Sama tiedostojen kanssa:

    tiedosto = io.open("tietorakenne.json", encoding="UTF-8")

• Encode Out
  • Tulostus on enkoodattava UTF-merkistöön. Komentorivillä Python enkoodaa automaattisesti shellin käyttämään merkistöön. Varmista, että sinulla on pääteohjelmassa käytössä UTF-8.
  • Lopullinen tulostettava (webbipalvelimen palauttama) merkkijono on enkoodattava UTF-8-merkistöön

    print teksti.encode("UTF-8")

  • Samoin tiedostoon tallennettaessa

    tiedosto = io.open("tietorakenne.json", mode="w", encoding="UTF-8")

Unicode in Python: Common Pitfalls