Podatkovni tipi¶

Uvod¶

Program za svoje delovanje potrebuje podatke, števila, besede, slike, tabele, ... Take in drugačne tipe podatkov računalnik hrani v pomnilniku, v programu pa imamo podatke na voljo kot spremenljivke. Python ima veliko podatkovnih tipov, na kratko smo si že pogledali števila in nize znakov. Različni tipi podpirajo različne operacije in so primerni za različne priložnosti, zato jih je potrebno poznati, da jih znamo pravilno izbirati.

Števila¶

Python podpira (na grobo) dve vrsti števil – cela števila (integer, int) in decimalna (float, double) števila. Za cela števila ni omejitve na dolžino, decimalna števila pa imajo standardne omejitve, a so za naše računanje dovolj dobra. Veljavne vrednosti decimalnih števila sta tudi obe neskončnosti in nan, ki pomeni “Not a number”. Cela števila dobimo iz drugih tipov s funkcijo int, decimalna pa s funkcijo float.

int(objetkt[, baza])¶

Pretvori objekt v celo število. Če to ni mogoče, vrže izjemo. Pri decimalnem argumentu odreže decimalke. Če je podan parameter baza, poskuša pretvoriti objekt, kot bi bil zapisan v številskem sistemu z bazo baza

float(objetkt)¶

Pretvori objekt v decimalno število. Če to ni mogoče, vrže izjemo.

Primer:

a = 238743234
b = 123.5324
c = a + b    # rezultat je decimalno število
k = -13
r = -123.3223e12
z = 0xdead   # z je sedaj 57005
inf = float('inf')

S števili lahko računamo (duh), tip rezultata je odvisen od tipov operandov. Če je eden izmed njiju decimalno število, potem je rezultat decimalen, Rezultat operacije dveh celih števil je celo število. Izjema je deljenje, ki vedno vrne decimalno število. Če želimo dobiti celoštevilsko deljenje, ki zaokrožuje proti 0, uporabimo operator //.

Python naravno podpira tudi kompleksna števila s pomočjo tipa complex ali imaginarne enote j, npr. 3.4 - 2.8j.

complex(arg1[, arg2])¶

Če je dan samo en argument, ga poskuša pretvoriti v kompleksno število. Če sta podana oba argumenta, potem ju interpretira kot realni in imaginarni del.

Logične vrednosti¶

Logična vrednost (boolean) je spremenljivka, ki ima lahko le dve stanji: resnično ali neresnično. V Pythonu se ti dve stanji imenujeta True in False (z veliko začetnico). V resnici sta to objekta tipa bool, ki ju lahko enačimo s številoma 0 in 1. Z logičnimi vrednostmi lahko računamo kot v matematiki, z uporabo logičnih veznikov not, and in or, pojavijo pa se tudi kot rezultat primerjalnih operacij. Uporabljajo se v if stavkih in while zankah, za preverjanje pogojev, ali pa za na primer za shranjevanje stanja stikal ... Vsak tip lahko pretvorimo v logično vrednost z uporabo funkcije bool in skoraj vse se pretvori v True, razen “praznih” objektov – [], (), 0, {} se na primer pretvorijo v False.

bool(objekt)¶

Poskuša pretvoriti objekt v logično vrednost, po pravilih omenjenih zgoraj. Funkcija ne meče izjem.

>>> a = True
>>> b = False
>>> c = 7 > 1
>>> 1 == c
True
>>> (a and not b or c) and (5 == 0)
False

Vrstni red izvajanja operacij je enak kot v matematiki, torej not, and, or. Vendar je zaradi nedvoumnosti priporočljivo uporabiti oklepaje.

>>> a = None
>>> a  # vrednost None se v interpreterju ne pokaže
>>> a is None
True
>>> a == None
True

Seznami¶

Največji problem enostavnih spremenljivk je v tem, da lahko vsebujejo le en podatek. Tako moramo npr. če hočemo od uporabnika dobiti 10 stvari, za to narediti tudi 10 spremenljivk. Kaj pa, če hočemo stvari dobiti 1000? Ali pa 100.000?

Tu v poštev pridejo seznami. Sezname prav tako kot spremenljivko spravimo pod neko ime, označujejo pa jih oglati oklepaji [ in ]. Med oglatimi oklepaji lahko navedemo poljubno število spremenljivk, ki bodo vse vsebovane v seznamu

seznam = [1, 5, "abc", 66.12]

Kot vidimo, lahko seznam vsebuje mešane tipe spremenljivk - vsebuje lahko nekaj celih števil, nekaj decimalnih števil in nekaj nizov znakov. Sezname iz drugih tipov dobimo s funkcijo list.

list(objekt)¶

Poskuša pretvoriti objekt v seznam. Objekt mora biti iterabilen, sicer funkcija vrže izjemo.

>>> seznam [1, 5, 'abc', 66.12]
>>> seznam[0]
1
>>> seznam[3]
66.12
>>> seznam[12]
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#6>", line 1, in <module> seznam[12]
IndexError: list index out of range
>>> seznam[-1]
66.12

>>> seznam = [1, 5, 'abc', 66.12]
>>> seznam.append(16)
>>> seznam
[1, 5, 'abc', 66.12, 16]
>>> seznam.insert(2, "Hello World!")
>>> seznam
[1, 5, 'Hello World!', 'abc', 66.12, 16]
>>> seznam.pop(0)
1
>>> seznam
[5, 'Hello World!', 'abc', 66.12, 16]
>>> seznam.pop(-2)
66.12
>>> seznam
[5, 'Hello World!', 'abc', 16]
>>> seznam.remove(5)
>>> seznam
['Hello World!', 'abc', 16]

Nizi znakov¶

Niz znakov (string) v Pythonu naredimo tako da, damo besedilo v enojne ali dvojne narekovaje. Mogoči so tudi trojni narekovaji, ki segajo čez več vrstic. Niz pa lahko ustvarimo tudi iz kateregakoli drugega tipa s klicanjem funkcije str. Primer:

ime = "Janez"
priimek = 'Novak'
kratek_zivljenjepis = """
  Rodil: 1934
  Živel na Primorkem.
  Umrl: 2001
"""
stevilka_ampak_ne_cisto = str(12)
stevilka_ampak_spet_ne_cisto = '134'

str(objekt)

Pretvori objekt v niz znakov. Ta funkcija se tudi implicitno kliče pri klicanju funkcije print.

Niz znakov "abcd" si lahko nekako predstavljamo kot seznam ['a', 'b', 'c', 'd']. Primerjava v Pythonu ni čisto popolna, saj elementov niza znakov ne moremo spreminjati, pri branju elementov pa se obnaša popolnoma enako. Tako npr. niz[2] pomeni tretji element niza znakov (torej tretja črka oz. znak).

Torej – nize znakov beremo na isti način kot sezname, spreminjati njihovih elementov pa ne moremo

>>> niz = "Dober dan!"
>>> niz[2]
'b'
>>> niz[-1]
'!'
>>> niz[12]
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#3>", line 1, in <module> niz[12]
IndexError: string index out of range
>>> niz[1] = 'c'
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#4>", line 1, in <module> niz[1] = 'c'
TypeError: 'str' object does not support item assignment

>>> niz
'Dober dan!'
>>> niz = niz + " Kako se imate?"
>>> niz 'Dober dan! Kako se imate?'
>>> niz = "Lep pozdrav in " + niz
>>> niz
'Lep pozdrav in Dober dan! Kako se imate?'

niz = "Lep pozdrav in Dober dan! Kako se imate?"
nov_niz = ""
samoglasniki = "aeiou"
for i in niz:
    if i in samoglasniki:
        nov_niz = nov_niz + "*"
    else:
        nov_niz = nov_niz + i
print(nov_niz)
>>>
L*p p*zdr*v *n D*b*r d*n! K*k* s* *m*t*?

Slovarji¶

Slovarji (asociativne tabele, dictionary, associative array, map) so posplošitev seznamov, kjer lahko namesto a[0] naredimo na primer a["Janez"]. Torej bolj formalno: kot ključ v slovarju lahko uporabimo katerikoli nespremenljiv objekt, in pod ta ključ lahko spravimo želeno vrednost. Slovarje lahko naredimo na veliko načinov.

dict(objekt)¶

Pretvori objekt v slovar. Objekt je lahko na primer seznam dvojic, drug slovar...

Primer:

ocene = {'janez': [2, 1, 2], 'metka': [5, 3, 4]}
r = dict(a=3, b=4, c=5)
h = dict([[1, 23], ["asdf", 3], [3, []]])
k = {}

Tu smo po vrsti naredili slovarje: ocene s ključema janez in metka, r s ključi a, b, c, slovar h s ključi 1, asdf, in 3 in prazen slovar.

Do elementov v slovarju dostopamo tako kot v seznamu, ocene["metka"] nam vrne vrednost [5, 3, 4]. Ključi v slovarju so lahko mešanih tipov, prav tako vrednosti. Ključi niso urejeni in morajo biti enolični. S for zanko se lahko zapeljemo čez vse ključe v slovarju (v nekem vrstnem redu):

for ime in ocene:
    print(ime, "=>", ocene[ime])

janez => [2, 1, 2]
metka => [5, 3, 4]

Z operatorjem in lahko preverimo, ali določen ključ obstaja v slovarju – vrne nam logično vrednost. Če želimo dostopati do elementa, ki ga ni v slovarju, Python vrže izjemo

>>> ocene['lojze']
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
KeyError: 'lojze'

Slovarji imajo zelo veliko metod podobnih seznamom. Nove elemente dodamo kar s klicem ocene["piflar"] = [5, 5, 5]. Dolžino jim lahko izračunamo s pomočjo funkcije len.

class dict

get(key, default)¶

Vrne vrednost pri ključu key, če obstaja, sicer vrne default. Ne vrže izjeme.

update(slovar)¶

V slovar doda nov slovar, pri čemer prepiše morebitne že obstoječe ključe z novimi.

pop(key[, default])¶

Iz seznama pobriše element pri ključu key in vrne njegovo vrednost. Če ne obstaja potem vrže izjemo, razen če je podan tudi parameter default (ki ni obvezen). V slednjem primeru vrne default.

Množice¶

Množice (set) implementirajo matematične množice, torej zbirko z neurejenimi nespremenljivimi elementi, ki se ne smejo ponavljati. Množico ustvarimo s pomočjo zavitih oklepajev { in }, podobno kot seznam ali slovar (le da tu ne pišemo ključev), ali pa iz katere koli druge zbirke s klicem funkcije set.

>>> imena = {'janez', 'metka', 'lojze'}
>>> stevila = set([1, 3, 1, 3, 5])
>>> stevila
{3, 1, 5}
>>> {1, 2, 3} == {3, 1, 1, 2}
True

Množice so tako zelo uporabne za odstranjevanje duplikatov. Podpirajo vrsto matematičnih operacij, kot so unija |, presek &, “je podmnožica” <=, “je nadmnožica” >= (tudi “pravi” verziji < in >), simetrična razlika ^.

set(objekt)¶

Pretvori objekt v množico, če je to možno, sicer vrže izjemo. To pomeni, da se lahko vrsti red elementov premeša, duplikati pa se lahko odstranijo.

Ostale uporabne metode za manipulacijo množic:

class set

add(vrednost)¶

Doda vrednost vrednost v množico, če ta že obstaja, se ne zgodi nič.

remove(vrednost)¶

Odstrani vrednost vrednost iz množice, če ta ne obstaja, vrže izjemo KeyError.

discard(vrednost)¶

Odstrani vrednost vrednost iz množice, če ta ne obstaja, se ne zgodi nič.

pop()¶

Odstrani in vrne nek element množice. Če je prazna, vrže izjemo KeyError.

Množice so očitno spremenljivi objekti, nespremenljivo verzijo, ki jo lahko uporabimo kot ključ slovarja ali element množice implementira frozenset.

Nabori¶

Nabori so nespremenljivi seznami. Ustvarimo jih z okroglimi oklepaji (, ) ali klicem funkcije tuple. Z njimi delamo podobno kot z nizi, in jih lahko uporabljamo za ključe v slovarjih ali za elemente množic.

>>> a = (1, 3, 5)
>>> b = tuple([3, 5, "sda"])
>>> b[0]
3
>>> a[1] = 9
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: 'tuple' object does not support item assignment

tuple(objekt)¶

Pretvori objekt v nabor. Vrstni red elementov se ohrani. Če pretvorba ni mogoča, vrže izjemo.

Dodatek o vseh zbikah¶

Vse podatkovne strukture, ki lahko hranijo več elementov so si podobne, a se razlikujejo v pomembnih razlikah, ki jih naredijo uporabne za posamezne primere. Zelo pogosto jih lahko med sabo pretvarjamo, npr. list v tuple in podobno.

Vendar imajo vse veliko skupnega – pri vseh dolžino dobimo s klicem funkcije len, čez vse gremo lahko s for zanko in pri vseh preverjamo vsebovanost elementov z operatorjem in. Na podlagi zgoraj opisanih lastnosti se odločite, katera najbolj ustreza vašemu problemu. Kasneje si bomo pogledali še bolj specifične strukture, kot na primer deque, defaultdict ali namedtuple.