TDDE44 Programmering, grundkurs¶

Föreläsning 1.1-1.2¶

Johan Falkenjack, johan.falkenjack@liu.se¶

Föreläsningsöversikt Fö 1.1 & 1.2¶

Introduktion
Kursadmin
Datorer
Linux
Programmering

Vem är jag och vad gör jag här?¶

Kursadministration¶

3 Examinationsmoment, LAB1, LAB2 och DAT1
12 Föreläsningar
LAB1, U/G, 3 hp
- 3 Grundläggande Python-uppgifter
- 4 Mindre laborationer
LAB2, U/G, 3 hp
- 3 Större laborationer
DAT1, U/3/4/5, 2 hp
- Datortenta (2024-05-30)
Kurshemsidan har denna och all annan information ni kan önska.
- https://www.ida.liu.se/~TDDE44

Kurslitteratur¶

Ingen obligatorisk.
Rekommenderade läsanvisningar finns alltid till:
- Skansholm, J. (2019). Python från början. Studentlitteratur.
Oftast till:
- Downey, Allen B. (2015). Think Python: How to Think Like a Computer Scientist. Green Tea Press. http://greenteapress.com/wp/think-python-2e/. (Gratis online och PDF-version finns att ladda ner gratis också.)

Andra bra alternativ:
- Lutz, M. (2013). Learning Python, 5th Edition. O’Reilly Media.
- Punch, W. F., & Enbody, R. (2017). The Practice of Computing Using Python, Global Edition, 3/E. Boston: Pearson.
- Zelle, John M., (2017) Python Programming : An Introduction To Computer Science Third Edition. Franklin, Beedle & Associates, 2017. ISBN: 9781590282755, 1590282752

Lektioner och labbar under VT1¶

Görs i par som man anmäler i Webreg:
- https://www.ida.liu.se/webreg3/TDDE44-2024-1/LAB1
- Hitta partner först, anmäl sen.
- Prata med er assistent om ni inte hittar en partner.
Genomförs i Linux-pul eller på egen dator.
Ej obligatorisk närvaro, men Laborationerna måste redovisas innan de kan lämnas in.
- Det finns specifika redovisningstillfällen schemalagda i TimeEdit
Lektioner: Övningsuppgifter som ni bör göra
Laborationer: Uppgifter som ni måste göra

Inlämning¶

Inlämning i systemet Sendlab.
Pythonuppgifterna rättas med automaträttningsskript.
- Rättningskriptet genererar en hash-kod när ni är godkända, denna sparar ni i en txt-fil som ni skickar in i Sendlab här
- https://www.ida.liu.se/sendlab/student/sendprevalidated?code=tdde44_pyuppg_vt24
Laborationerna redovisas för er assistent som sedan låser upp Sendlab åt er.
- QR-kod för upplåsning hämtar ni här: https://www.ida.liu.se/sendlab/student/request_validation?code=tdde44_labbar_vt24
- Assistenten scannar den och låser då upp er inlämning.
- Ni skickar sedan in kod i Sendlab här: https://www.ida.liu.se/sendlab/student/sendprevalidated?code=tdde44_labbar_vt24

Varför måste man läsa den här kursen?

Alla på LiTH och några till läser programmering¶

729G46 Informationsteknologi och Programmering, 12 hp (Kognitionsvetenskap)
TDDE23/24 Funktionell och imperativ programmering, 11 hp (D, U)
TDDC77 Objektorienterad programmering, 8 hp (IT)
TDDE67 Programmering, grundkurs, 8 hp (I)
725G92 Problemlösning och programmering, 7.5 hp (Systemvetenskap)
732G33 Programmering i R, 7.5 hp (Statistik)
TDDE54 Programmering och problemlösning, 6 hp (M, TB, KB, EMM, KA, MI)
TDP002 Imperativ programmering, 6 hp (IP)
TND012 Programmering grk, 6 hp (ED, KTS, MT)
TDIU08 Problemlösning och programmering, 6 hp (Di, Ei)

Hur lär man sig programmera?¶

$pexels-yan-krukau-8837774_downsized.jpg$

Vad är ett program?

"Computer program, detailed plan or procedure for solving a problem with a computer; more specifically, an unambiguous, ordered sequence of computational instructions necessary to achieve such a solution. "

- Encyclopædia Britannica

Vad är ett program?

"We are about to study the idea of a computational process. Computational processes are abstract beings that inhabit computers. As they evolve, processes manipulate other abstract things called data. The evolution of a process is directed by a pattern of rules called a program. People create programs to direct processes. In effect, we conjure the spirits of the computer with our spells."

- Abelson and Sussman, Structure and Interpretation of Computer Programs aka The Wizard Book

Okej, men vad är i så fall en dator, eller "computer"?

Om vi bortser från den ursprungliga definitionen?

Maskin som kan utföra beräkningar?

Vilka beräkningar som helst?

Vilka beräkningar som helst, givet rätt instruktioner?

Om de instruktionerna är program, så är datorer beräkningsmaskiner som kan programmeras att utföra vilka beräkningar som helst.

1931: Kurt Gödel förstör det roliga¶

Gödels ofullständighetssatser

I varje konsistent formellt system $F$ som är tillräckligt för aritmetiken finns någon sann men obevislig formel $G_F$, det vill säga en formel som inte kan bevisas eller motbevisas.
Konsistensen hos ett formellt system $F$ som är tillräckligt för aritmetiken kan inte bevisas inom systemet.

(Själva bevisen lämnas som övning till den ambitiöse men Russels Paradox är en bra startpunkt.)

Slutsats: Maskiner som kan beräkna vad som helst är inte möjliga.

1936: Alan Turing och Alonzo Church räddar dagen¶

Turing-maskinen, en dator i teorin

Maskinens beståndsdelar:
- Ett band med oändligt antal rutor som kan innehålla en symbol (eller vara tom)
- Ett läs- och skrivhuvud som kan läsa och skriva symboler till/från bandet
- En ändlig lista över tillstånd.
- Ett tillståndsregister som lagrar maskinens aktuella tillstånd.
- En ändlig uppsättning instruktioner som beskriver vad som ska göras givet maskinens tillstånd och aktuell symbol under läs- och skrivhuvudet.
En instruktion beskriver
- vad som ska göras med aktuell ruta (skriva/sudda)
- om/hur huvudet ska flytta på sig
- maskinens nya tillstånd att instruktionen har utförts

1937: Turing bevisar att hans Universella Maskin (senare kallad Universella Turing-maskinen) och $\lambda$-kalkylen är ekvivalenta.

Vi har nu två olika formalismer som kan uttrycka alla beräkningsbara problem!

Dator?

Teoretisk maskin som givet rätt instruktioner och oändligt mycket plats för minnesanteckningar kan utföra alla beräkningar som är möjliga i ändlig tid.

(Ändlig tid kan dock fortfarande vara väldigt länge.)

Hur skriver man instruktioner?

eller

Hur programmerar man?

ENIAC¶

Programmerarna Marlyn Wescoff och Ruth Lichterman implementerar ett program på ENIAC (sannolikt för någon form av ballistisk beräkning).

1945: John von Neumann och den fundamentala datorarkitekturen¶

von Neumann-arkitekturen

Processorenhet med aritmetisk-logisk enhet och in/ut-register för denna
Kontrollenhet med aktuellt instruktionsregister och en programräknare som håller koll på nästa instruktion
Internminne som lagrar både data och instruktioner som används i den aktuella processen
Externminne för långtidslagring av data och program (sekvenser av instruktioner)
In- och Utenheter

Binär maskinkod, vår första abstraktion i kod

Består av långa sekvenser av 1:or och 0:or som representerar instruktioner och den data som instruktionerna opererar på.
Exempelvis 10111000, 00000000, 10111000, 10001110, 11011000, 11000110, 00000110, 10011110, 00001111, 00100100, 11001101, 00100000
- Med "vanliga" heltal med talbas 10 motsvarar detta 184, 0, 184, 142, 216, 198, 6, 158, 15, 36, 205, 32
Ofta uttrycker vi 8-bitars sekvenser av binära tal (1 byte) som hexadecimala tal (med talbas 16).
- Vi använder a för att representera vanliga heltalet 10, b för 11, osv. upp till f för 15
- Exemplet ovan blir då b8, 00, b8, 8e, d8, c6, 06, 9e, 0f, 24, cd, 20

Maskinkod för Intel 8085 (1976), några exempel

Binary	Opcode (hex)	Description
`10000111`	`87`	Add the contents of register A to that of the accumulator
`00111010`	`3a`	Load data stored in the given memory address
`01111001`	`79`	Move data from register A to C
`11000011`	`c3`	Jump to instruction in specified memory address
`11000001`	`c1`	Pop from stack and copy to memory registers B + C

Assemblykod, en abstraktion av maskinkod

MOV AX, 47104
MOV DS, AX
MOV [3998], 36
INT 32

Ett assemblator-program (eng. assembler) kan använda ovanstående text och producera ett program i maskinkod.
- (Exempel från http://www.swansontec.com/sprogram.html)

Högnivåkod som översätts till assembler och maskinkod

#include <stdio.h>
int main() {
  printf("Hello, World!\n");
  return 0;
}

En kompilator översätter ett program från kod som vi, med lite övning, kan läsa och förstå, till maskinkod.

Högnivåkod som kan köras direkt av ett annat program

print("Hello, World!")

En interpretator eller programtolk kan köra program direkt, utan att översätta dem till maskinkod.

Abstraktionshierarki

Interpreterade högnivåspråk
Kompilerade högnivåspråk

Assemblerkod

Maskinkod

Jajaja, men vilket programmeringsspråk är bäst?

Fråga som faktiskt kan besvaras:

Vilket programmeringsspråk är sämst?

(JavaScript)

Kort om Python

Födelsedatum: sent 80-tal men officiellt 20e februari 1991
Skapare: Guido van Rossum (före detta "Benevolent Dictator For Life", eller BDFL, över Python)
Fyllde 2.0 i oktober 2000
Fyllde 3.0 i december 2008
Idag: 3.12
- (I kursen använder vi 3.11)
Top 5 i de flesta rankningar av popularitet, nr 1 i flera av dem.
Interpreterat, objekt-orienterat och dynamiskt typat programmeringsspråk.

Programmeringsspråk på Github

The State of the Octoverse (2022)

LiUs GNU/Linux-miljö

eller

Vad i hela fridens namn, jag har ju knappt använt en dator med tangentbord förut?!

Operativsystem¶

It's a UNIX System!¶

Hur brukar det se ut?

LiUs Linuxmiljö

Operativsystem: GNU/Linux (Ubuntu 20.04)
Inloggning med LiU-ID
Möjlighet att logga in från egen dator via ThinLinc (VPN krävs utanför LiUs
- nätverk)
Se LiUs studentsidor samt kurshemsidan för mer info

Terminalen som gränssnitt

Vadå gränssnitt?

Engelska: interface
Gränssnitt - platsen där två olika system möts och kommunicerar med varandra - något som ligger mellan två olika system och genom vilket systemen kommunicerar med varandra.

Kommandoradsgränssnitt (CLI - Command Line Interface)¶

Jag har hört att det heter skal/prompt/konsol, inte terminal?

Terminalprogrammet
- Tillhandahåller funktionalitet för skalprogram att visa text och ta emot tangentbordstryck från användaren.
Skalet/skalprogrammet (eng. shell)
- Tillhandahåller ett interaktivt gränssnitt för att köra kommandon.
- Startas automatiskt när vi öppnar terminalprogrammet.
- En typ av interpretator.
Prompt
- Sekvens av tecken som visar att skalet är redo att ta emot ett kommando.
- Tecknet $ används ofta för att representera en godtycklig prompt i böcker och dokumentation.
Konsol
- Ett specialfall av terminal som tillhandahålls direkt av operativsystemets kärna (eng. kernel). $\leftarrow$ överkurs

Var är vi?

Katalogstruktur i UNIX-liknande system¶

Jaja, men var är vi nu?

Svar: `~`

Symbolen `~` utläses som "tilde" och är ett alias till den inloggade användarens hemkatalog. Den "riktiga" sökvägen till en användares hemkatalog är `/home/användarnamn`

Viktiga sökvägar

Absoluta — utgår från en fixerad punkt i filsystemet

/ : roten i filsystemet
~ : din hemkatalog
~/Downloads : där filer du laddar ner hamnar
~adalo256 : användaren adalo256s hemkatalog
/dev/null : intigheten, filsystemets svarta hål

Relativa — utgår från katalogen vi står i

. : ett alias för arbetskatalogen (eng. working directory), dvs. katalogen vi står i
.. : ett alias för föräldrakatalogen (eng. parent directory) till den katalog vi står i

Absoluta sökvägar¶

Innehållet i /home/jodfo01

- __Utgår från _roten___ i filsystemet; katalogen "högst upp", och som som alla andra kataloger ligger i - Absolut sökväg till roten i Linux & macOS: `/` - Varje fil eller katalog har __en__ unik ___absolut___ sökväg
- __Exempel på absoluta sökvägar__ ```bash /home/jodfo01/katalog1 /home/jodfo01/katalog2/hejsan/hoppsan /home/jodfo01/katalog3/fil7 ```

Relativa sökvägar¶

Innehållet i /home/jodfo01

- Utgår från en specifik plats i filsystemet - Varje fil eller katalog har olika relativa sökvägar beroende på vilken katalog man utgår ifrån.
- __Exempel på relativa sökvägar till__ `/home/jodfo01/katalog3/fil7` - `fil7` (från `/home/jodfo01/katalog3`) - `katalog3/fil7` (från `/home/jodfo01/`) - `../katalog3/fil7` (från `/home/jodfo01/katalog2`) - `../../katalog3/fil7` (från `/home/jodfo01/katalog2/hejsan`)

Hur vet vi var vi är?

Kolla prompten
- I LiUs Linux-miljö är prompten konfigurerad att innehålla sökvägen till den aktuella katalogen (eng. working directory). Detta gäller dock inte på alla system och användare kan ändra sin prompt hur de vill.
Kommandot pwd : print working directory
- Skriver ut sökvägen i terminalen.

Kommandot `cd` : change directory

Flytta till en annan katalog, en sökväg skickas med som argument till kommandot.
Exempelvis:
- cd / : flytta till rotkatalogen
- cd .. : flytta till föräldrakatalogen
- cd - : flytta tillbaka till den senaste katalogen vi var i
- cd katalognamn : flytta till underkatalog till arbetskatalogen med namnet katalognamn (ger fel om den katalogen inte finns)
- cd : specialfall som flyttar till hemkatalogen

Delar av ett kommando¶

_option_ = flaggor/växlar (olika för olika kommandon), t.ex. `-l` för kommandot `ls`

Delar av ett kommando¶

_option_ = flaggor/växlar (olika för olika kommandon), t.ex. `-R` för kommandot `cp`

Vad händer egentligen när ett kommando körs?¶

Exempel på kommandon¶

Interna (eller inbyggda)
- echo : skriver ut argument i terminalen
- cd: byter katalog (arbetskatalog - katalogen man "står i")
Externa
- ls: visar innehåll i katalog
- mv: flytta/döp om fil eller katalog
- mkdir: skapa katalog
- cat: skriv ut innehåll i fil
- touch: skapa ny fil/uppdatera senast ändrad hos existerande fil
- man: visa hjälptext för kommandon

Kan det finnas flera kommandon med samma namn?!¶

Kommandot `which` till räddning!¶

$ which ls
/bin/ls

Kommandot which visar sökvägen till det program som kommer köras om vi kör kommandot ls.
Kommandot ls är alltså ett program lagrad i filen ls i katalogen /bin.
För interna kommandon eller kommandon som inte finns kommer which inte ge något svar.

Kommandot `python3`¶

Interaktiv användning: $ python3

Skriv och kör ett skript: $ python3 filnamn

Interaktiv användning¶

Starta en pythontolk genom att skriva python3 i terminalen.
Python ersätter skalprogrammet i terminalen.
Bra för att experimentera, testa och felsöka.
Avsluta genom att trycka Ctrl-D eller genom att köra python-kommandot exit().
- Tekniskt sett så anropar vi funktionen exitutan några argument

Skriv och kör ett skript¶

Starta en text-editor (t.ex. VSCode)
Skriv kod och spara i en fil med exempelvis namnet hello.py.
Från terminalen, kör programtolken och skicka med sökvägen till textfilen med pythonkoden som argument genom att skriva python3 hello.py

Bra för kod som man vill spara eller sätta i produktion.

Äntligen, dags för Python!¶

Korta videos om Python¶

Inspelade av Jody Foo som också designat den här kursen¶

https://web.microsoftstream.com/channel/5bf65e11-e261-45aa-ab27-0ec34e2b10e4 ¶

(mindre kort kort URL)¶

Syntax och semantik¶

Syntax, programmeringsspråkets grammatik, bestämmer hur vi får skriva ett program.
Semantik, programmets betydelse, vilken "computational process" som ett visst program uttrycker.

Några beståndsdelar i ett program¶

enkel sats (simple statement): fullständig instruktion (motsvarar en "mening")
värde (value): t.ex. ett tal eller text
operator (operator): token/symbol som står för en instruktion
uttryck (expression): ett uttryck kan beräknas till ett värde (ibland säger man även utvärderas eller evalueras istället för beräknas)
variabel (variable): namngiven referens till ett värde
nyckelord (keyword): speciellt ord som refererar till instruktioner som ska utföras
skiljetecken (punctuator)
block (block): en del av ett program som kan betraktas som en enhet
sammansatt sats (compound statement): en sats som kan innehålla andra satser

Enkla satser¶

enkel sats (simple statement): fullständig instruktion (motsvarar en "mening")¶

In [11]:

Out[11]:

Värden¶

värde (value): t.ex. t.ex. ett tal eller text¶

In [15]:

[1, 2]

Out[15]:

[1, 2]

Klasser: heltal och flyttal¶

De flesta programmeringsspråk skiljer på heltal (eng. integer) och flyttal (eng. floating-point number)
- Flyttal är det vanligaste sättet att representera decimaltal i en dator
Flyttal och heltal är olika klasser, float och int

In [ ]:

Klasser: sträng och lista¶

En sträng, objekt av klassen str, är en sekvens av tecken som skrivs inom citationstecken.
En lista, objekt av klassen list, är en sekvens av andra objekt som skrivs inom hakparenteser.

In [17]:

["hej", 1]

Out[17]:

['hej', 1]

Operatorer¶

operator (operator): token/symbol som står för en instruktion¶

Matematiska operatorer¶

+, -, *, / : de fyra fundamentala räknesätten addition, subtraktion, multiplikation och division
** : exponentiering (potens, "upphöjt till")
// : heltalsdivision, dvs. division med eventuella decimaler trunkerade
- OBS: Inte vanlig avrundning men kan liknas vid att avrunda neråt till närmsta heltal
% : modulo (rest vid heltalsdivision)

In [23]:

1%3

Out[23]:

Matematiska operatorer¶

In [ ]:

Operatorer och operander som inte är tal¶

In [29]:

1.0+1

Out[29]:

2.0

Uttryck¶

uttryck (expression): ett uttryck kan beräknas till ett värde (ibland säger man även utvärderas eller evalueras istället för beräknas)¶

In [ ]:

1+1

Variabler¶

variabel (variable): namngiven referens till ett värde¶

Variabler & tilldelningssatser¶

En variabel är en symbol som refererar till ett värde
Kan innehålla värden av vilken typ som helst, och skapas genom att de tilldelas ett värde.

In [35]:

hej = 1

hej = 3

hej = [1, 2]

hej

Out[35]:

[1, 2]

Lämpliga variabelnamn¶

I Python använder vi substantivlika namn på variabler
- t.ex. value, filename, player, age
Ett variabelnamn skrivs med små bokstäver
Om ett variabelnamn innehåller flera ord används ett understreck, _, mellan orden
- t.ex. book_title, left_panel, confirm_button

Ändra värdet på existerande variabel¶

Vi kan skriva över värdet på en variabel genom att tilldela ett nytt värde
- min_variabel = 10
- min_variabel = 3
För att öka värdet på en variabel med $1$ skrivs
- min_variabel = min_variabel + 1
Nedanstående syntax för augmented assigment kan också användas för att t.ex. öka ett värde med $3$ - min_variabel += 3
Motsvarande finns för samtliga matematiska operatorer, dvs.
- +=, -=, *=, /=,

Block¶

block (block): en del av ett program som kan betraktas som en enhet¶

Sammansatta satser¶

sammansatt sats (compound statement): en sats som kan innehålla andra satser¶

En eller flera klausuler
En klausul består av en huvudrad och ett tillhörande block med minst en sats

huvudrad som inleds med ett nyckelord
    sats 1
    sats 2
    ...
    sats n

Exempelvis funktionsdefinitioner, villkorssatser, loopar, klassdefinitioner, try-satser m.fl.

Funktioner¶

Namngivna bitar kod kod som vi kan återanvända
Mer generellt, en typ av subrutin, ett program i programmet
Vi säger att vi anropar en funktion när vi vill använda den

Funktioner som skapar objekt kan användas för typomvandling¶

T.ex. mellan olika typer av tal:

In [42]:

round(2/3)

Out[42]:

Funktioner i Python har alltid returvärden¶

Dvs ett funktionsanrop är ett uttryck.
Värdet av uttrycket är värdet som funktionen returnerar.

Funktioner kan ta argument¶

När en funktion anropas skickar vi oftast med något eller några värden.
Dessa värden är argument till funktionen och påverkar på något sätt vad funktionen gör.

Funktioner som svarta lådor¶

Vi kan tänka på funktioner som svarta lådor som tar emot någonting och ger tillbaka någonting.
Vad de tar emot och vad de ger tillbaka är det enda vi behöver bry oss om.
- (Tills vi kommer till funktioner med sidoeffekter men vi väntar med det.)

Funktion som returnerar ett värde¶

return_hello.drawio.png

Funktionen return_hello tar inga argument och returnerar alltid strängen "hello".

In [9]:

return_hello()

Out[9]:

'hello'

Funktion som tar ett argument och returnerar ett värde¶

double_value.drawio.png

Funktionen double_value tar ett värde och returnerar det dubbla.

In [35]:

double_value(2)

Out[35]:

Funktion som tar två argument och returnerar ett värde¶

avg_value.drawio.png

Funktionen avg_value tar två värden och returnerar genomsnittet av dem.

In [54]:

avg_value(1, 3)

Out[54]:

Definiera nya funktioner¶

Funktioner i Python¶

Definition av dubbleringsfunktionen med mer bekant notation.
- Det beräknade uttrycket är det som funktionen returnerar.
- $f(x) = 2x$
I Python:

In [ ]:

Syntax för en funktionsdefinitionssats¶

def funktionsnamn(parameter1, parameter2, ..., parameterN):
    sats1
    sats2
    sats3
    ...

Exempel på en sammansatt sats.
Nyckelordet def följt av namnet på den funktion man definierar (skapar) och en sekvens av parametrar inom parenteser och slutligen ett :.
- När funktionen anropas binds argumententen till parametrarna.
- Vi kan tänka att parametrarna tilldelas värdena av argumenten och det är parameternamnen vi använder för att komma åt dessa värden inne i funktionen.
Raderna efter :-tecknet är indenterade, dvs. indragna, med 4 mellanslag och utgör ett block.
Detta block kallas också funktionens kropp (eng. body).
- Kroppen slutar på den sista raden innan vi återvänder till samma indenteringsdjup som def eller filen tar slut.

Definiera och kör (anropa) en funktion i Python¶

Med nyckelorden def och return samt skiljetecknet : kan vi definiera funktionen $f(x) = 2x$ i Python.
En funktion anropas genom att skriva funktionens namn följt av ett parentespar. Eventuella argument skrivs inom parenteserna.
När funktionen anropas returnerar den värdet som fås när uttrycket 2 * x beräknas.

In [57]:

# f(x) = 2x
# definierad i Python
def f(x):
    return 2 * x

# anropa funktionen, spara returvärdet i variabeln
# resultat
resultat = f(10)

Nyckelord och betydelsebärande tecken¶

Vissa ord har speciell betydelse i Python, t.ex.
- def
- return
Korrekt användning av nyckelord ger oss en sats.
Vissa tecken används på samma sätt som skiljetecken i naturligt språk. Exempel:
- nyckelord som påbörjar ett block har ett : innan första raden på det nya blocket
- tecknet # påbörjar en kommentar, resten av raden ses inte som Pythonkod

Funktioner utan returvärden?¶

I Python måste alla funktioner returnera något.
Måste man ha en return-sats?
Om funktionen avslutas utan en explicit return-sats så kommer Python automatiskt se till att funktionen returnerar None
None är det värde som vi använder i Python för att beteckna "inget värde"

Inbyggda funktionen `print()`¶

Skriver ut värden till terminalen
Returnerar inget, dvs returnerar värdet None

In [58]:

print("Hej")
x = 56
namn = "Beata"
print(namn)
print(x + 487)

Hej
Beata
543

Mer om strängar¶

Osynliga tecken¶

Vissa tecken är "osynliga", t.ex. tab och radbrytningar
För att skriva dem används följande teckenkombinationer
- tabtecken: "\t"
- radbrytning: "\n"

Varje tecken i en sträng har ett index¶

Index är heltal.
Numreringen börjar på 0
- Tänk att vi börjar på "nollte" position och läser ett tecken framåt för att få ut första tecknet, osv.
Strängen "hejsan":

`h`	`e`	`j`	`s`	`a`	`n`
`0`	`1`	`2`	`3`	`4`	`5`

Åtkomst av tecken på en viss position i en sträng¶

Vi kan använda följande notation för att komma åt ett tecken på en viss position i en sträng
- my_string[index]
my_string[0] är det första tecknet i variabeln my_string.
Negativa index kan användas för att titta "bakifrån"
- my_string[-1] ger det sista tecknet i variabeln my_string

Längden på en sträng¶

För att ta reda på hur många tecken en sträng innehåller kan funktionen len() användas.
Exempel

In [63]:

namn = "Alfred"
# tilldela variabeln namnlängd värdet som len(namn)
# returnerar
namnlängd = len(namn)
# skriv ut värdet i variabeln namnlängd
print(namnlängd)

Delsträngar¶

my_string[start:end] från index start, inkludera tecknen på alla index mindre än end
my_string[:end] från första tecknet, inkludera tecknen på alla index mindre än end
my_string[start:] alla tecken från index start till slutet av strängen

`h`	`e`	`j`	`s`	`a`	`n`
`0`	`1`	`2`	`3`	`4`	`5`

In [66]:

my_string = "hejsan"
my_string[1:4]

Out[66]:

'ejs'

Ett värde som en sträng¶

Vi kan använda funktionen str() för att få en strängrepresentation av vilket värde som helst.
Exempel:

In [1]:

3+3

Out[1]:

In [2]:

str(3) + str(3)

Out[2]:

'33'

In [69]:

str(True)

Out[69]:

'True'

Mer om listor¶

Datatypen list¶

Används för att lagra en sekvens av värden (element i listan).
Listor är också värden, dvs en lista kan innehålla listor (som i sin tur kan innehålla listor osv)
Syntax:

studenter = ["Ada", "Bertil", "Cecilia"]

Det går bra att blanda datatyper i en lista:

diverse = [5, 3.0, "rosa", [100, 200, 300]]

Precis som med strängar använder vi index för att komma åt ett värde på en viss position.
Index för listor börjar också på 0

Del-listor¶

Vi kan även plocka fram delar av en lista
my_list[start:end] från index start, inkludera alla värden med index mindre än end
my_list[:end] från början, inkludera alla värden med index mindre än end
my_list[start:] från index start till slutet av listan

`'h'`	`'e'`	`'j'`	`'s'`	`'a'`	`'n'`
`0`	`1`	`2`	`3`	`4`	`5`

In [3]:

my_list = ['h', 'e', 'j', 's', 'a', 'n']
my_list[1:4]

Out[3]:

['e', 'j', 's']

Operatorer som kan användas med listor¶

Operatorn + kan användas för att slå ihop två listor till en ny lista. Ordningen spelar roll!

In [4]:

frukter1 = ["äpple", "päron"]
frukter2 = ["apelsin", "banan"]
alla_frukter1 = frukter1 + frukter2
alla_frukter2 = frukter2 + frukter1

In [5]:

print(alla_frukter1)

['äpple', 'päron', 'apelsin', 'banan']

In [6]:

print(alla_frukter2)

['apelsin', 'banan', 'äpple', 'päron']

Ändra på ett värde i en lista¶

Vi kan ändra värdet på en viss position i en lista med en tilldelningssats:

In [7]:

values = [1, 2, 3, 4]
print(values)

[1, 2, 3, 4]

In [9]:

# ändra värde på index 2
values[2] = "hoppsan"
print(values)

[1, 2, 'hoppsan', 4]

Lägga till nytt värde till slutet på en lista¶

In [10]:

frukter = ["apelsin"]
print(frukter)

['apelsin']

In [11]:

frukter = frukter + ["banan"]
print(frukter)

['apelsin', 'banan']

Lägga till nytt värde till början på en lista¶

In [12]:

frukter = ["apelsin"]
print(frukter)

['apelsin']

In [13]:

frukter = ["banan"] + frukter
print(frukter)

['banan', 'apelsin']

Metoden list.append()¶

Användning av operatorn + med listor ändrar inte på operanderna
- nedanstående uttryck kommer beräknas, men resultatet sparas inte

In [15]:

characters1 = ["a", "b", "c"]
characters1 + ["d"]
print(characters1)

['a', 'b', 'c']

Metoder är ett slags funktioner som man hänger på ett objekt med hjälp av punktnotation
- Mer om metoder i Tema 4-6
Metoden list.append(value) lägger till value till en lista

In [16]:

tcharacters1.append("d")
print(characters1)t

['a', 'b', 'c', 'd']

Moduler¶

Specialiserade funktioner m.m. kan göras tillgängliga t.ex. genom att importera moduler i sin Python-kod.
Varje fil med Python-kod kan användas som en modul.
Det finns ett antal moduler som ingår i Pythons så kallade standardbibliotek (Python Standard Library).
- Moduler i standardbiblioteket finns alltid tillgängliga i alla Python-installationer utan att behöva installera något extra.

Moduler¶

Tillhandahåller ytterligare funktionalitet, t.ex. funktioner för speciella tillämpningar
Exempel på moduler som följer med Python
- random: har t.ex. funktioner som returnerar slumpvärden
- sys: funktioner m.m. som har med systemet att göra (lägre abstraktionsnivå)
- os: funktioner m.m. som har med operativsystemet att göra (högre abstraktionsnivå)

Import av modul och exempel på användning¶

För att få tillgång till en modul behöver den importeras med en import-sats, som oftast inleds med nyckelordet import.
Standard är att lägga alla importsatser i början av textfilen.

In [17]:

import random
# funktionen random() i modulen random returnerar ett slumpmässigt
# flyttal mellan 0.0 och 1.0
slumpvärde1 = random.random()
print(slumpvärde1)

0.11297619324484309

In [18]:

# funktionen randint(heltal1, heltal2) i modulen random returnerar ett
# slumpmässigt heltal från heltal1 till och med heltal2.
slumpvärde2 = random.randint(10, 90)
print(slumpvärde2)

Import, namnrymder, punktnotation¶

import random
Ovanstående laddar in innehållet i modulen random och ser till att det hamnar i namnrymden random
Funktionen randint(heltal1, heltal2) i modulen random kommer man då åt genom att skriva

random.randint(heltal1, heltal2)

In [19]:

# import-exempel 1
import random

list_of_names = ["Ada", "Bea", "Cecilia", "Dolores"]

def random_greeting1(names):
    # random.choice() väljer ut ett slumpmässigt element från
    # en sekvens
    name = random.choice(names)
    print("Hello " + name + "!")
    
def random_greeting2(names):
    # random.randint() slumpar fram ett heltal från ett slutet
    # intervall
    random_index = random.randint(0, len(names)-1)
    print("Hello " + names[random_index] + "!")

In [46]:

random_greeting1(list_of_names)

Hello Ada!

In [49]:

random_greeting2(list_of_names)

Hello Cecilia!

In [50]:

#import-exempel 2

from random import *

list_of_names = ["Ada", "Bea", "Cecilia", "Dolores"]

def random_greeting1(names):
    # choice() från modulen random väljer ut ett slumpmässigt
    # element från en sekvens
    name = choice(names)
    print("Hello " + name + "!")

def random_greeting2(names):
    # randint() från modulen random slumpar fram ett heltal från
    # ett slutet intervall
    random_index = randint(0, len(names)-1)
    print("Hello " + names[random_index] + "!")

In [46]:

random_greeting1(list_of_names)

Hello Ada!

In [49]:

random_greeting2(list_of_names)

Hello Cecilia!

In [ ]:

TDDE44 Programmering, grundkurs¶

Föreläsning 1.1-1.2¶

Johan Falkenjack, johan.falkenjack@liu.se¶

Föreläsningsöversikt Fö 1.1 & 1.2¶

Vem är jag och vad gör jag här?¶

Kursadministration¶

Kurslitteratur¶

Lektioner och labbar under VT1¶

Inlämning¶

Varför måste man läsa den här kursen?

Alla på LiTH och några till läser programmering¶

Hur lär man sig programmera?¶

Vad är ett program?

Vad är ett program?

Okej, men vad är i så fall en dator, eller "computer"?

Om vi bortser från den ursprungliga definitionen?

1931: Kurt Gödel förstör det roliga¶

Gödels ofullständighetssatser

1936: Alan Turing och Alonzo Church räddar dagen¶

Turing-maskinen, en dator i teorin

1937: Turing bevisar att hans Universella Maskin (senare kallad Universella Turing-maskinen) och $\lambda$-kalkylen är ekvivalenta.

Vi har nu två olika formalismer som kan uttrycka alla beräkningsbara problem!

Dator?

Teoretisk maskin som givet rätt instruktioner och oändligt mycket plats för minnesanteckningar kan utföra alla beräkningar som är möjliga i ändlig tid.

Hur skriver man instruktioner?

eller

Hur programmerar man?

ENIAC¶

1945: John von Neumann och den fundamentala datorarkitekturen¶

von Neumann-arkitekturen

Binär maskinkod, vår första abstraktion i kod

Maskinkod för Intel 8085 (1976), några exempel

Assemblykod, en abstraktion av maskinkod

Högnivåkod som översätts till assembler och maskinkod

Högnivåkod som kan köras direkt av ett annat program

Abstraktionshierarki

Jajaja, men vilket programmeringsspråk är bäst?

Fråga som faktiskt kan besvaras:

Vilket programmeringsspråk är sämst?

Kort om Python

Programmeringsspråk på Github

LiUs GNU/Linux-miljö

Vad i hela fridens namn, jag har ju knappt använt en dator med tangentbord förut?!

Operativsystem¶

It's a UNIX System!¶

Hur brukar det se ut?

LiUs Linuxmiljö

Terminalen som gränssnitt

Vadå gränssnitt?

Kommandoradsgränssnitt (CLI - Command Line Interface)¶

Jag har hört att det heter skal/prompt/konsol, inte terminal?

Var är vi?

Katalogstruktur i UNIX-liknande system¶

Jaja, men var är vi nu?

Svar: ~

Viktiga sökvägar

Absoluta — utgår från en fixerad punkt i filsystemet

Relativa — utgår från katalogen vi står i

Absoluta sökvägar¶

Relativa sökvägar¶

Hur vet vi var vi är?

Kommandot cd : change directory

Delar av ett kommando¶

Delar av ett kommando¶

Vad händer egentligen när ett kommando körs?¶

Exempel på kommandon¶

Kan det finnas flera kommandon med samma namn?!¶

Kommandot which till räddning!¶

Kommandot python3¶

Interaktiv användning¶

Skriv och kör ett skript¶

Äntligen, dags för Python!¶

Korta videos om Python¶

Inspelade av Jody Foo som också designat den här kursen¶

https://web.microsoftstream.com/channel/5bf65e11-e261-45aa-ab27-0ec34e2b10e4¶

(mindre kort kort URL)¶

Syntax och semantik¶

Några beståndsdelar i ett program¶

Enkla satser¶

enkel sats (simple statement): fullständig instruktion (motsvarar en "mening")¶

Svar: `~`

Kommandot `cd` : change directory

Kommandot `which` till räddning!¶

Kommandot `python3`¶

https://web.microsoftstream.com/channel/5bf65e11-e261-45aa-ab27-0ec34e2b10e4 ¶

Inbyggda funktionen `print()`¶