Oppaat: Python-ohjelmointi: Osa 2 - Tiedon käsittely

Tietokoneohjelma ottaa vastaan, käsittelee ja välittää eteenpäin tietoa. Esimerkiksi käyttäjä voi antaa ohjelmalle tietoa näppäimistöltä tai ohjelma voi lukea tietoa tiedostosta tai Internetistä. Vastaavasti ohjelma voi esittää tietoa tietokoneen näytöllä tai tallentaa tietoa tiedostoon.

Tietokoneohjelman kiinnostava osa on tiedon käsittely eli miten ohjelman saamat tiedot vaikuttavat sen tuottamiin tietoihin. Esimerkiksi jos ohjelma laskee käyttäjän antamien lukujen keskiarvon, ohjelman tulokseen vaikuttavat tietysti lukujen määrä ja niiden suuruudet.

Kaikki tämän opassarjan ohjelmat ovat tekstipohjaisia. Niissä ohjelma voi tulostaa näytölle tekstiä ja lukea käyttäjältä tekstiä. Tekstipohjaisten ohjelmien etuna on yksinkertaisuus: ne sopivat hyvin ohjelmoinnin harjoitteluun.

Tietotyypit

Kaikki tietokoneen käsittelemät tiedot ovat pohjimmiltaan lukuarvoja. Kuvan sijainti näytöllä ja pelaajan pistemäärä ovat luontevasti lukuja, mutta myös tekstiä ja kuvia voi esittää lukuina: tekstissä jokaista merkkiä vastaa tietty luku, ja kuvassa jokaisen kuvapisteen väriä vastaa tietty luku.

Ohjelmoijan olisi kuitenkin hankalaa käsitellä kaikkea tietoa lukuina, minkä vuoksi ohjelmointikielissä on valmiita tietotyyppejä erilaisille tiedoille. Sopivan tietotyypin avulla ohjelmoija voi esimerkiksi käsitellä tekstiä peräkkäin olevina merkkeinä välittämättä merkkien esitystavasta tietokoneen sisällä.

Python-kielen tärkeimmät tietotyypit ovat merkkijono, kokonaisluku, liukuluku ja totuusarvo. Merkkijono tarkoittaa tekstiä, kokonaisluku ja liukuluku ovat lukuarvoja ja totuusarvo ilmaisee, pitääkö jokin asia paikkansa. Tässä oppaassa käsitellään merkkijonoja ja lukuarvoja, ja totuusarvoihin palataan seuraavissa oppaissa.

Merkkijono

Merkkijonoja ovat esimerkiksi "abc", "Uolevi" ja "kas vain!". Merkkijonoa ympäröivät lainausmerkit (") tai heittomerkit ('). Merkkijonoja voi yhdistää +-merkillä: "esi" + "merkki" tarkoittaa samaa kuin "esimerkki".

Seuraava ohjelma tulostaa joukon merkkijonoja:

print("Ohjelma alkaa...")
print("eka", "toka", "kolmas")
print("esi" + "merkki")
print("t" + "e" + "s" + "t" + "i")
print("Ohjelma päättyy...")

Ohjelman tulostus on seuraava:

Ohjelma alkaa...
eka toka kolmas
esimerkki
testi
Ohjelma päättyy...

Kenoviivalla (\) on erikoismerkitys merkkijonossa: Jos merkkijonon sisällä on merkki, joka myös ympäröi merkkijonoa, sen eteen täytyy kirjoittaa kenoviiva. Lisäksi merkintä \n tarkoittaa rivinvaihtoa ja merkintä \\ tarkoittaa kenoviivaa.

Seuraava ohjelma esittelee kenoviivan käyttöä:

print("\"abc\" on merkkijono")
print("eka\ntoka\nkolmas")
print("c:\\python\\testi.py")

Ohjelman tulostus on seuraava:

"abc" on merkkijono
eka
toka
kolmas
c:\python\testi.py

Lukuarvo

Kokonaisluvun ja liukuluvun ero on siinä, että liukuluvussa on desimaaliosa. Kokonaislukuja ovat esimerkiksi 12, -275 ja 32700, ja liukulukuja ovat esimerkiksi 1.25, 124.0 ja -9239.11. Suurin osa ohjelmissa esiintyvistä luvuista on kokonaislukuja.

Lukuarvoilla voi laskea seuraavien laskutoimitusten ja sulkujen avulla:

Seuraava ohjelma suorittaa joukon laskutoimituksia:

print(1 + 2 + 3 + 4 + 5)
print(0.01 + 12.783 * (89 - 13))
print("Vuodessa on:")
print(365, "päivää")
print(365 * 24, "tuntia")
print(365 * 24 * 60, "minuuttia")
print(365 * 24 * 60 * 60, "sekuntia")
print("Jos 6 lasta saavat 45 karkkia,")
print("kukin lapsi saa", 45 // 6, "karkkia")
print("ja", 45 % 6, "karkkia jää yli.")

Ohjelman tulostus on seuraava:

15
971.5179999999999
Vuodessa on:
365 päivää
8760 tuntia
525600 minuuttia
31536000 sekuntia
Jos 6 lasta saavat 45 karkkia,
kukin lapsi saa 7 karkkia
ja 3 karkkia jää yli.

Toisen laskutoimituksen tulos näyttää erikoiselta, koska liukuluvut eivät ole aivan tarkkoja ja laskussa tapahtuu pyöristysvirhe.

Muuttuja

Muuttuja on tietokoneen muistissa oleva kohta, johon ohjelma voi tallentaa tietoa myöhempää käyttöä varten. Muuttujan nimi on tunnus, jolla muuttujaan viitataan, ja muuttujan arvo tarkoittaa muuttujan sisältöä. Muuttujassa voi olla merkkijono, lukuarvo tai jonkin muun tyyppistä tietoa.

Muuttujalle annetaan aluksi arvo =-merkinnällä. Tämän jälkeen muuttujan arvoa voi käyttää myöhemmin ohjelmassa tai muuttujalle voi antaa uuden arvon. Muuttujan nimi on ohjelmoijan päätettävissä, ja hyvä nimi kertoo, mitä muuttuja sisältää. Muuttujan nimessä voi olla kirjaimia, numeroita ja alaviivoja, mutta se ei saa alkaa numerolla.

Muuttujan tulostus

Seuraava ohjelma antaa muuttujille nimi, vuosi ja ika arvot "Henrikki", 1672 ja 25. Tämän jälkeen ohjelma käyttää muuttujien arvoja tulostuskomennoissa.

nimi = "Henrikki"
vuosi = 1672
ika = 25
print(nimi, "on urhea ritari,")
print("syntynyt vuonna", vuosi, "kaukana täältä.")
print(nimi, "on tämän pelin sankari.")
print("Nyt", nimi, "on", ika, "vuotta vanha,")
print("eletään vuotta", vuosi + ika, "siis.")

Ohjelman tulostus on seuraava:

Henrikki on urhea ritari,
syntynyt vuonna 1672 kaukana täältä.
Henrikki on tämän pelin sankari.
Nyt Henrikki on 25 vuotta vanha,
eletään vuotta 1697 siis.

Muuttuja käyttäjältä

Muuttujan arvon voi kysyä käyttäjältä funktiolla input. Seuraava ohjelma toistaa käyttäjän nimen ja kolmesti hänen viestinsä.

nimi = input("Nimi: ")
viesti = input("Viesti: ")
print(nimi, "sanoo:")
print(viesti)
print(viesti)
print(viesti)

Ohjelman tulostus voi olla seuraava:

Nimi: Antti
Viesti: Python on hauskaa!
Antti sanoo:
Python on hauskaa!
Python on hauskaa!
Python on hauskaa!

Seuraava ohjelma toistaa käyttäjän nimen ensin kerran, sitten kahdesti ja lopuksi neljästi. Esimerkiksi jos käyttäjän nimi on Antti, muuttujan nimi arvo on ensin "Antti", sitten "AnttiAntti" ja lopuksi "AnttiAnttiAnttiAntti".

nimi = input("Nimi: ")
print(nimi)
nimi = nimi + nimi
print(nimi)
nimi = nimi + nimi
print(nimi)

Ohjelman tulostus voi olla seuraava:

Nimi: Antti
Antti
AnttiAntti
AnttiAnttiAnttiAntti

Funktio

Funktion tehtävänä on palauttaa arvo sille annettujen tietojen perusteella. Seuraavassa ohjelmassa funktio len kertoo merkkijonon merkkien määrän:

print("Merkkien määrä:", len("python"))

Ohjelman tulostus on seuraava:

Merkkien määrä: 6

Tässä tapauksessa funktio len ottaa vastaan merkkijonon ja palauttaa sen merkkien määrän.

Joskus funktion palautusarvoon vaikuttavat muutkin asiat kuin sille annetut tiedot. Esimerkiksi funktio input palauttaa käyttäjän kirjoittaman tekstin merkkijonona.

Tässä on muutamia hyödyllisiä Python-kielen funktioita:

Funktiot int, float ja str ovat tarpeellisia, koska luvuille ja merkkijonoille voi tehdä erilaisia asioita. Esimerkiksi +-merkintä laskee lukuja yhteen tai liittää merkkijonoja toisiinsa. Funktiolle len voi antaa vain merkkijonon, kun taas funktiolle abs voi antaa vain luvun.

Esimerkki: Kertolasku

Seuraava ohjelma laskee kertolaskun ja ilmoittaa, kuinka monta numeroa tuloksessa on.

eka = int(input("Anna 1. luku: "))
toka = int(input("Anna 2. luku: "))
tulo = eka * toka
print("Lukujen tulo:", tulo)
print("Numeroita:", len(str(tulo)))

Ohjelman tulostus voi olla seuraava:

Anna 1. luku: 1832
Anna 2. luku: 5755
Lukujen tulo: 10543160
Numeroita: 8

Funktion input palauttamat merkkijonot täytyy muuttaa kokonaisluvuiksi, jotta kertolasku voidaan suorittaa. Lopuksi laskun tulos taas täytyy muuttaa merkkijonoksi, jotta sen numeroiden määrän laskeminen onnistuu.

Esimerkki: Alennushinta

Seuraava ohjelma laskee tuotteen alennetun hinnan:

hinta = float(input("Alkuperäishinta: "))
alennus = float(input("Alennusprosentti: "))
hinta = hinta - hinta * (alennus / 100)
print("Alennushinta:", round(hinta, 2))

Ohjelman tulostus voi olla seuraava:

Alkuperäishinta: 78
Alennusprosentti: 12
Alennushinta: 68.64

Ohjelma käsittelee lukuja liukulukuina, koska hinnat ja alennusprosentti eivät ole välttämättä kokonaislukuja. Funktio round pyöristää alennushinnan kahden desimaalin tarkkuudelle.