11.2 Programmering med Python

Velkommen til Python

Na som du kan lage algoritmer med pseudokode, er det pa tide a ta steget videre til et ekte programmeringssprak! Python er et av verdens mest populare programmeringssprak, og det er spesielt populart i matematikk og vitenskap fordi det er lett a lare og kraftig a bruke.

Med Python kan du la datamaskinen gjore utregninger for deg, tegne grafer, simulere tilfeldige hendelser og mye mer. Det fineste er at Python-kode ligner veldig pa pseudokode -- sa overgangen blir enkel.

I dette kapittelet skal vi dekke alt du trenger for a komme i gang: variabler og datatyper, utskrift og inndata, betingelser, lokker og lister. Alt med matematiske eksempler, selvfolgelig!

Variabler -- bokser for verdier

I Python er en variabel et navn som lagrer en verdi. Tenk pa det som en merket boks der du kan legge noe oppi. Du lager en variabel ved a gi den et navn og en verdi:

alder = 15
navn = "Emma"
hoyde = 1.68
er_elev = True

Python har flere datatyper: int for heltall (som $42$ eller $-7$), float for desimaltall (som $3{,}14$ eller $0{,}5$), str for tekst (som "Hei"), og bool for sannhetsverdier (True eller False). Merk at Python bruker punktum som desimaltegn, ikke komma!

For a vise noe pa skjermen bruker vi funksjonen print():

print("Hei, verden!")
print(42)
print("Svaret er", 7 + 3)

En spesielt nyttig funksjon er f-strenger, som lar deg sette variabler rett inn i tekst:

navn = "Ola"
alder = 15
print(f"{navn} er {alder} ar gammel.")

Dette gir utskriften: Ola er 15 ar gammel.

La oss prove noe mer matematisk. Anta at vi vil beregne arealet av en sirkel med radius $r = 5$:

import math

radius = 5
areal = math.pi * radius**2
print(f"Arealet av sirkelen er {areal:.2f}")

Her bruker vi import math for a fa tilgang til $\pi$, og **2 betyr "opphøyd i 2". Utskriften blir: Arealet av sirkelen er 78.54.

Inndata og matematiske operatorer

For a lese inn data fra brukeren bruker vi input(). Denne funksjonen returnerer alltid en tekststreng, sa vi ma konvertere til tall med int() eller float():

navn = input("Hva heter du? ")
alder = int(input("Hvor gammel er du? "))
hoyde = float(input("Hvor hoy er du (i meter)? "))

Python har disse matematiske operatorene:

- + addisjon, - subtraksjon, * multiplikasjon
- / vanlig divisjon (gir desimaltall): $7 / 3 = 2{,}333...$
- // heltallsdivisjon: $7 // 3 = 2$
- % modulo (rest): $7 \% 3 = 1$
- ** potens: $2^3$ skrives 2**3

Merk forskjellen mellom / og //. Og % (modulo) gir resten -- det samme som vi brukte i Euklids algoritme!

Betingelser -- nar programmet tar valg

Betingelser lar programmet ta valg basert pa hva som er sant. Vi bruker if, elif (forkortelse for "else if") og else:

tall = int(input("Skriv inn et tall: "))

if tall > 0:
    print("Tallet er positivt")
elif tall < 0:
    print("Tallet er negativt")
else:
    print("Tallet er null")

Viktig: Legg merke til innrykket (4 mellomrom). Python bruker innrykk for a vise hva som horer til en betingelse. Sammenligningsoperatorene er: == (lik), != (ikke lik), >, <, >= og <=.

Her er et klassisk eksempel -- sjekke om et tall er partall eller oddetall:

tall = int(input("Skriv inn et heltall: "))

if tall % 2 == 0:
    print(f"{tall} er et partall")
else:
    print(f"{tall} er et oddetall")

Vi bruker tall % 2 for a finne resten nar tallet deles pa 2. Hvis resten er 0, er tallet et partall.

Lokker -- nar kode gjentar seg

En av de kraftigste tingene med programmering er evnen til a gjenta kode. Det finnes to typer lokker i Python: for-lokker og while-lokker.

En for-lokke gjentar kode et bestemt antall ganger. Vi bruker range():

for i in range(5):
    print(i)  # Skriver ut: 0, 1, 2, 3, 4

range() kan brukes pa tre mater: range(n) gir tall fra 0 til $n-1$, range(a, b) gir tall fra $a$ til $b-1$, og range(a, b, steg) gir tall med et bestemt steg.

La oss bruke en for-lokke til a beregne summen $1 + 2 + 3 + \ldots + 100$:

sum_tall = 0
for i in range(1, 101):
    sum_tall = sum_tall + i
print(f"Summen er {sum_tall}")

Utskriften er: Summen er 5050. Vi kan sjekke med formelen: $\displaystyle \frac{100 \cdot 101}{2} = 5050$. Stemmer!

En while-lokke gjentar kode sa lenge en betingelse er sann:

tall = 1
while tall <= 10:
    print(tall)
    tall = tall + 1

Pass pa at betingelsen til slutt blir usann, ellers far du en uendelig lokke (programmet stopper aldri)!

Lister -- samlinger av verdier

En liste er en samling av verdier i en bestemt rekkefolgje:

tall = [3, 7, 1, 9, 4]
navn = ["Ola", "Kari", "Per"]

Nyttige listeoperasjoner: len(liste) gir antall elementer, liste[i] gir element nummer $i$ (starter pa 0!), liste.append(x) legger til et element, sum(liste) gir summen, min(liste) gir minste element og max(liste) gir storste.

Her er et program som finner gjennomsnittet av en talliste:

tall = [4, 7, 2, 9, 5, 8]
gjennomsnitt = sum(tall) / len(tall)
print(f"Gjennomsnittet er {gjennomsnitt:.2f}")

Utskrift: Gjennomsnittet er 5.83. Manuell sjekk: $\displaystyle \frac{4 + 7 + 2 + 9 + 5 + 8}{6} = \frac{35}{6} \approx 5{,}83$.

Oppsummering

Du har na lart det grunnleggende i Python! Her er en oversikt:

- Variabler lagrer verdier med datatyper som int (heltall), float (desimaltall), str (tekst) og bool (sannhetsverdi). Bruk punktum som desimaltegn i Python.
- print() skriver ut verdier, og f-strenger (f"tekst {variabel}") lar deg sette variabler rett inn i tekst.
- input() leser inn data fra brukeren. Husk a konvertere til tall med int() eller float().
- Betingelser (if/elif/else) lar programmet ta valg basert pa sammenligninger (==, !=, >, <, >=, <=). Innrykk er viktig!
- For-lokker gjentar kode et bestemt antall ganger med range(). Husk at range(a, b) gar fra $a$ til $b - 1$.
- While-lokker gjentar kode sa lenge en betingelse er sann. Pass pa uendelige lokker!
- Lister samler verdier med nyttige funksjoner som sum(), len(), min(), max() og append(). Indeksering starter pa 0.
- Matematiske operatorer: +, -, *, / (divisjon), // (heltallsdivisjon), % (modulo), ** (potens).