5.1 Introduksjon til programmering

Å snakke med en maskin

En datamaskin gjør nøyaktig det du ber den om -- verken mer eller mindre. Å programmere er å gi den presise instruksjoner, og i teknologi og forskningslære bruker vi det til å samle data fra sensorer, analysere målinger og styre kretser.

I dette kapittelet lærer du det aller mest grunnleggende: hvordan du lagrer informasjon i variabler, hvilke datatyper som finnes, hvordan operatorer gjør beregninger, og hvordan du kommuniserer med brukeren gjennom input og print. Vi bruker språket Python, som er mye brukt i forskning og teknologi. Etterpå kan du skrive enkle programmer som tar inn data, regner og viser svar.

Variabler: merkede bokser

Kjernen i ethvert program er variabelen -- et navn som peker på en verdi lagret i minnet. Tenk på den som en merket boks du legger informasjon i. I Python lager du en variabel med tilordningsoperatoren =, for eksempel alder = 17 eller temperatur = 22.5.

Det finnes noen regler for variabelnavn. De må starte med en bokstav eller understrek, kan inneholde bokstaver, tall og understrek, men ikke mellomrom eller spesialtegn. De er versalfølsomme, så Temperatur og temperatur er ulike. Og de bør være beskrivende -- maks_temperatur sier mer enn x. I Python er det vanlig å skrive dem som snake_case, altså små bokstaver med understrek.

Navnet «variabel» kommer av at verdien kan endres underveis. Skriver du først temperatur = 20.0 og senere temperatur = 23.5, holder boksen nå 23,5. Her er det viktig å forstå at = i Python ikke betyr «er lik» slik som i matematikk -- det betyr «tilordne verdien til høyre til variabelen til venstre». Derfor er x = x + 1 helt lovlig: det betyr «ta den nåværende verdien av x, legg til 1, og lagre resultatet tilbake i x». Vil du for eksempel regne arealet av en sirkel, kan du skrive radius = 7.0, deretter areal = 3.14159 * radius * radius, og bruke print() til å vise svaret.

Datatyper: hva slags data?

En variabel inneholder ikke hva som helst -- den har en datatype. Python har fire grunnleggende typer. Heltall, kalt int, er tall uten desimaler, som 42 eller -7. Desimaltall, kalt float, har desimaler, som 3.14 eller 22.5. Tekst, kalt str (streng), skrives i anførselstegn, som "Hei". Og boolske verdier, kalt bool, er enten True eller False.

Det fine med Python er at det er dynamisk typet -- du trenger ikke oppgi typen, for Python finner den ut selv ut fra verdien. Skriver du antall = 10, blir det en int; temperatur = 22.5 blir en float. Du kan sjekke typen med funksjonen type(): type(3.14) gir float, fordi tallet har desimaler.

Noen ganger må du gjøre om mellom typer, kalt typekonvertering. int(3.7) gir 3 (kutter desimalene), float(5) gir 5.0, str(42) gir teksten «42», og int("17") gir tallet 17. Dette blir spesielt viktig sammen med input()-funksjonen, som alltid gir en streng -- også når brukeren skriver et tall. Vil du regne med svaret, må du konvertere det: alder = int(input("Alder? ")). Prøver du å konvertere noe meningsløst, som int("hei"), får du en feilmelding. Et typisk eksempel er temperaturomregning: les inn en celsiusverdi med float(), regn ut $F = C \cdot 1{,}8 + 32$, og skriv ut svaret.

Operatorer og kommunikasjon

For å gjøre noe nyttig med variablene trenger vi operatorer. De aritmetiske er kjente: +, -, * og / for de fire regneartene. Men Python har også noen ekstra: // er heltallsdivisjon, så 7 // 3 gir 2; % er modulo, som gir resten, så 7 % 3 gir 1; og ** er potens, så 2 ** 3 gir 8. Akkurat som i matematikk gjelder en regnerekkefølge -- potens før multiplikasjon og divisjon, før addisjon og subtraksjon -- og du kan bruke parenteser for å endre den: 2 + 3 * 4 blir 14, men (2 + 3) * 4 blir 20.

Noen operatorer fungerer også på tekst. Plusstegnet slår sammen strenger, så "Ola" + " " + "Nordmann" blir «Ola Nordmann», og gangetegnet gjentar, så "-" * 20 lager en strek på tjue tegn. En spesielt nyttig form er f-strenger, der du setter variabler rett inn i teksten: f"Temperaturen er {temperatur} grader." Du kan til og med formatere tall, slik at f"{pi:.2f}" viser pi med to desimaler som 3.14.

Til slutt: de to viktigste funksjonene for å kommunisere med brukeren. print() skriver ut tekst og verdier til skjermen, og du kan skille flere verdier med komma. input() ber brukeren skrive noe og gir det tilbake som en streng. Sammen lar de deg lage programmer som tar inn data og viser resultater -- som å lese tre temperaturmålinger, summere dem i parentes, dele på tre, og skrive ut gjennomsnittet med én desimal.

Oppsummering

Vi har lagt grunnsteinene i Python. En variabel er en navngitt boks for en verdi, opprettet med =, som betyr «tilordne». Variablene har datatyper -- int, float, str og bool -- og Python finner typen selv, men du må ofte konvertere, særlig fordi input() alltid gir en streng.

Vi så de aritmetiske operatorene, inkludert heltallsdivisjon //, modulo % og potens **, og at parenteser styrer regnerekkefølgen. F-strenger lar deg sette variabler rett inn i tekst, og funksjonene print() og input() lar deg kommunisere med brukeren. Med dette kan du skrive enkle programmer som leser inn data, regner og viser resultater.