Przeczytaj

Wyrażenia (ang. expressions) to konstrukcje pozwalające przetwarzać informacje w języku Python. W programowaniu mówimy przede wszystkim o wyrażeniach matematycznych, które służą obliczeniom (jak dodawanie czy mnożenie) oraz logicznych, które zwracają wartość Prawda/Fałsz. Musimy również pamiętać o priorytecie operatorów.

Priorytet operatorów określa, jak należy interpretować wyrażenia w języku Python. Wyrażenie przetwarzane jest od lewej do prawej strony (oprócz potęgowania, które grupowane jest od prawej do lewej), z zachowaniem reguł matematyki, a więc w kolejności: nawiasy, potęgowanie, pierwiastkowanie, mnożenie, dzielenie itd.

Poniżej znajdziesz wykaz wybranych operatorów wykorzystywanych do budowania wyrażeń w języku Python 3 (im niżej dany operator znajduje się na liście, tym wyższy ma priorytet; wyjątkiem są operatory relacyjne, które mają taki sam priorytet).

Przykłady operatorów arytmetycznych:

Przykład	Opis
`x + y`	dodawanie
`x - y`	odejmowanie
`x * y`	mnożenie
`x / y`	dzielenie rzeczywiste
`x // y`	dzielenie całkowite
`x % y`	reszta z dzielenia całkowitego (operacja modulo)
`x ** y`	potęgowanie

Przykłady operatorów relacji:

Przykład	Opis
`x < y, x > y`	operatory porównania mniejszy/większy
`x <= y, x >= y`	operatory porównania mniejszy/większy lub równy
`x == y, x != y`	operatory równości i nierówności zawartości
`x in y, x not in y`	przynależność obiektów

Przykład	Opis
operatory porównania
`x < y`	mniejszy
`x > y`	większy
`x <= y`	mniejszy lub równy
`x >= y`	większy lub równy
operatory równości i nierówności zawartości
`x == y`	operator równości zawartości
$x != y$	operator nierówności zawartości
przynależność obiektów
`x in y`	x należy do y
`x not in y`	x nie należy do y

Ważne!

W języku Python wszystkie operacje porównań mają taki sam priorytet, który jest niższy od priorytetu wszystkich operacji arytmetycznych.

Przykłady operatorów logicznych:

Przykład	Opis
`x or y`	logiczne OR
`x and y`	logiczne AND
`not x`	logiczna negacja

Dla zainteresowanych

Istnieje jeszcze tzw. trójargumentowe wyrażenie wyboru, które pozwala na sprawdzanie pewnych warunków w analogiczny sposób jak w konstrukcji instrukcji warunkowej, lecz zapisywane jest w jednej linii programu. Czasami takie rozwiązanie ma swoje zalety. Sprawdź na konkretnym przykładzie, jak działa w praktyce (zachęcamy do samodzielnych prób):

Python 3.8.10 (default, Jun  2 2021, 10:49:15) 
[GCC 9.4.0] on linux
Type "help", "copyright", "credits" or "license()" for more information.
>>> wiek = 18
>>> dorosly = True if wiek == 18 else "Jeszcze nie"
>>> print(dorosly)
True
>>> wiek = 17
>>> dorosly = True if wiek == 18 else "Jeszcze nie"
>>> print(dorosly)
Jeszcze nie
>>>

Dla zainteresowanych

W języku Python istnieją także inne operatory, których będziemy używać w kolejnych e‑materiałach.

Przykład	Opis
`lambda argumenty: wyrażenie`	generator funkcji anonimowej
`x[i]`	indeksowanie
`x[i:j]`	wycinki
`x.wlasciwosc`	odwołanie do właściwości obiektu

Oto przykład wykorzystania różnych operatorów w środowisku IDLE dla różnych obiektów:

Linia 1. Python 3 kropka 6 kropka 7 otwórz nawias okrągły default przecinek Oct 22 2018 przecinek 11 dwukropek 32 dwukropek 17 zamknij nawias okrągły. Linia 2. otwórz nawias kwadratowy GCC 8 kropka 2 kropka 0 zamknij nawias kwadratowy on linux. Linia 3. Type cudzysłów help cudzysłów przecinek cudzysłów copyright cudzysłów przecinek cudzysłów credits cudzysłów or cudzysłów license otwórz nawias okrągły zamknij nawias okrągły cudzysłów for more information kropka. Linia 4. zamknij nawias ostrokątny zamknij nawias ostrokątny zamknij nawias ostrokątny portfel znak równości 13500. Linia 5. zamknij nawias ostrokątny zamknij nawias ostrokątny zamknij nawias ostrokątny portfel zamknij nawias ostrokątny znak równości 10000. Linia 6. True. Linia 7. zamknij nawias ostrokątny zamknij nawias ostrokątny zamknij nawias ostrokątny imie znak równości apostrof Adam apostrof. Linia 8. zamknij nawias ostrokątny zamknij nawias ostrokątny zamknij nawias ostrokątny skarbonka znak równości 1345 kropka 26. Linia 9. zamknij nawias ostrokątny zamknij nawias ostrokątny zamknij nawias ostrokątny lista podkreślnik 1 znak równości otwórz nawias kwadratowy 1 przecinek 34 przecinek 35 zamknij nawias kwadratowy. Linia 10. zamknij nawias ostrokątny zamknij nawias ostrokątny zamknij nawias ostrokątny lista podkreślnik 2 znak równości otwórz nawias kwadratowy 1 przecinek 34 przecinek 35 zamknij nawias kwadratowy. Linia 11. zamknij nawias ostrokątny zamknij nawias ostrokątny zamknij nawias ostrokątny lista podkreślnik 3 znak równości lista podkreślnik 1. Linia 12. zamknij nawias ostrokątny zamknij nawias ostrokątny zamknij nawias ostrokątny. Linia 13. zamknij nawias ostrokątny zamknij nawias ostrokątny zamknij nawias ostrokątny lista podkreślnik 1 znak równości znak równości lista podkreślnik 2. Linia 14. True. Linia 15. zamknij nawias ostrokątny zamknij nawias ostrokątny zamknij nawias ostrokątny lista podkreślnik 1 is lista podkreślnik 2. Linia 16. False. Linia 17. zamknij nawias ostrokątny zamknij nawias ostrokątny zamknij nawias ostrokątny lista podkreślnik 1 is lista podkreślnik 3. Linia 18. True. Linia 19. zamknij nawias ostrokątny zamknij nawias ostrokątny zamknij nawias ostrokątny imie zamknij nawias ostrokątny skarbonka. Linia 20. Traceback otwórz nawias okrągły most recent call last zamknij nawias okrągły dwukropek. Linia 21. File cudzysłów otwórz nawias ostrokątny pyshell kratka 18 zamknij nawias ostrokątny cudzysłów przecinek line 1 przecinek in otwórz nawias ostrokątny module zamknij nawias ostrokątny. Linia 22. imie zamknij nawias ostrokątny skarbonka. Linia 23. TypeError dwukropek apostrof zamknij nawias ostrokątny apostrof not supported between instances of apostrof str apostrof and apostrof float apostrof. Linia 24. zamknij nawias ostrokątny zamknij nawias ostrokątny zamknij nawias ostrokątny.

Python 3.6.7 (default, Oct 22 2018, 11:32:17) 
[GCC 8.2.0] on linux
Type "help", "copyright", "credits" or "license()" for more information.
>>> portfel = 13500
>>> portfel >= 10000
True
>>> imie = 'Adam'
>>> skarbonka = 1345.26
>>> lista_1 = [1, 34, 35]
>>> lista_2 = [1, 34, 35]
>>> lista_3 = lista_1
>>> 
>>> lista_1 == lista_2
True
>>> lista_1 is lista_2
False
>>> lista_1 is lista_3
True
>>> imie > skarbonka
Traceback (most recent call last):
	File "<pyshell#18>", line 1, in <module>
	imie > skarbonka
TypeError: '>' not supported between instances of 'str' and 'float'
>>>

Ważne!

Język Python operuje silnymi typami danych – związane z nimi operacje są dokładnie sprawdzane. I tak np. porównanie nie zawsze jest możliwe: dla obiektów o różnych typach może wystąpić błąd TypeError: '>' not supported between instances of 'str' and 'float'.

Polecenie 1

Wykonaj kilka operacji porównywania wartości stałych lub zmiennych oraz kilka operacji arytmetycznych na różnych typach danych.

R1LamhnVZP6no

Linia 1. print otwórz nawias okrągły 12 zamknij nawias ostrokątny 23 zamknij nawias okrągły. Linia 2. print otwórz nawias okrągły apostrof a apostrof otwórz nawias ostrokątny apostrof b apostrof zamknij nawias okrągły. Linia 3. print otwórz nawias okrągły otwórz nawias kwadratowy 1 przecinek apostrof b apostrof zamknij nawias kwadratowy zamknij nawias ostrokątny otwórz nawias kwadratowy 1 przecinek apostrof a apostrof zamknij nawias kwadratowy zamknij nawias okrągły. Linia 4. print otwórz nawias okrągły otwórz nawias kwadratowy 1 przecinek apostrof b apostrof zamknij nawias kwadratowy zamknij nawias ostrokątny otwórz nawias kwadratowy 1 przecinek apostrof c apostrof zamknij nawias kwadratowy zamknij nawias okrągły. Linia 5. print otwórz nawias okrągły otwórz nawias kwadratowy 2 przecinek apostrof b apostrof zamknij nawias kwadratowy zamknij nawias ostrokątny otwórz nawias kwadratowy 1 przecinek apostrof c apostrof zamknij nawias kwadratowy zamknij nawias okrągły. Linia 6. print otwórz nawias okrągły otwórz nawias kwadratowy 2 przecinek apostrof b apostrof zamknij nawias kwadratowy otwórz nawias ostrokątny otwórz nawias kwadratowy 1 przecinek apostrof c apostrof zamknij nawias kwadratowy zamknij nawias okrągły. Linia 7. print otwórz nawias okrągły 2 plus 4 asterysk 3 zamknij nawias okrągły. Linia 8. print otwórz nawias okrągły 2 plus otwórz nawias okrągły 4 asterysk 3 zamknij nawias okrągły zamknij nawias okrągły. Linia 9. print otwórz nawias okrągły otwórz nawias okrągły 2 plus 4 zamknij nawias okrągły asterysk 3 zamknij nawias okrągły. Linia 10. print otwórz nawias okrągły 3 prawy ukośnik 1 plus 1 zamknij nawias okrągły. Linia 11. print otwórz nawias okrągły 3 prawy ukośnik otwórz nawias okrągły 1 plus 1 zamknij nawias okrągły zamknij nawias okrągły. Linia 12. print otwórz nawias okrągły 3 prawy ukośnik 0 zamknij nawias okrągły. Linia 13. print otwórz nawias okrągły apostrof a apostrof zamknij nawias ostrokątny 2 zamknij nawias okrągły. Linia 14. print otwórz nawias okrągły apostrof a apostrof asterysk 3 zamknij nawias okrągły. Linia 15. print otwórz nawias okrągły apostrof a apostrof prawy ukośnik 3 zamknij nawias okrągły.

print(12 > 23)
print('a' < 'b')
print([1, 'b'] > [1, 'a'])
print([1, 'b'] > [1, 'c'])
print([2, 'b'] > [1, 'c'])
print([2, 'b'] < [1, 'c'])
print(2 + 4 * 3)
print(2 + (4 * 3))
print((2 + 4) * 3)
print(3 / 1 + 1)
print(3 / (1 + 1))
print(3 / 0)
print('a' > 2)
print('a' * 3)
print('a' / 3)

kolejność działań bez nawiasów

Reguła: kolejność działań bez nawiasów

Wyrażenia bez nawiasów wykonywane są według priorytetów operatorów – np. wyrażenie
Q ** 4 + 3 * 5 / 3 - 1
możemy zapisać w następujący sposób:
((Q ** 4) + (3 * 5/3)) - 1.

kolejność działań z nawiasami

Reguła: kolejność działań z nawiasami

Nawiasy zmieniają kolejność wykonywania działań - np. wyrażenie
(Q ** 4 + 3 * 5/(3 - 1))
zostanie uproszczone do postaci
(Q ** 4 + 7,5),
ponieważ
(3 - 1)
zapisane jest w nawiasie, a zatem zostanie obliczone przed wykonaniem dzielenia.

Oto przykład w środowisku IDLE:

Python 3.6.7 (default, Oct 22 2018, 11:32:17) 
[GCC 8.2.0] on linux
Type "help", "copyright", "credits" or "license()" for more information.
>>> Q = 3
>>> Q ** 4 + 3 * 5 / 3 - 1
85.0
>>> # teraz wyrażenie z użyciem nawiasów
>>> Q ** 4 + 3 * 5 / (3 - 1)
88.5
>>>

W języku Python typy danych są konwertowanekonwersjakonwertowane. Opiszemy to na przykładzie dodawania dwóch różnych typów liczbowych, np. int + float. Kolejność operacji w języku Python będzie następująca:

obiekt typu int zostanie zamieniony na typ float
wykonane zostanie dodawanie dwóch obiektów tego samego typu float
wynikiem będzie liczba typu float.

Oto przykład w środowisku IDLE.

Python 3.6.7 (default, Oct 22 2018, 11:32:17) 
[GCC 8.2.0] on linux
Type "help", "copyright", "credits" or "license()" for more information.
>>> obiekt_1 = 30
>>> type(obiekt_1)
<class 'int'>
>>> obiekt_2 = 3.14
>>> type(obiekt_2)
<class 'float'>
>>> obiekt_3 = obiekt_1 + obiekt_2
>>> obiekt_3
33.14
>>> type(obiekt_3)
<class 'float'>
>>>

W języku Python istnieje możliwość wygenerowania elementów listy poprzez zapisanie specyficznego kodu – jest to tzw. wyrażenie listowe. Jego ogólna postać wygląda następująco (if warunek jest opcjonalny):

[ wyrażenie for wyraz in sekwencja [if warunek] ]

Oto przykład wykonania takiego wyrażania listowego w środowisku IDLE – tworzymy listę kwadratów liczb naturalnych z przedziału <0,9>:

Python 3.6.7 (default, Oct 22 2018, 11:32:17) 
[GCC 8.2.0] on linux
Type "help", "copyright", "credits" or "license()" for more information.
>>> kwadraty = [x ** 2 for x in range(10)]
>>> kwadraty
[0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]
>>>

Polecenie 2

Dla x należącego do przedziału $\langle$ 0,14 $\rangle$ wygeneruj opisane poniżej listy. Przyjmij, że x jest liczbą całkowitą.

(x + 3)Indeks górny 2² $\cdot$ 3,
(2 + x) $\cdot$ 3,
2 + x $\cdot$ 3.

Moduły w języku Python

Polecenie importimport modułuimport umożliwia rozszerzenie programu o funkcje zawarte w zewnętrznych modułach. Mogą to być gotowe moduły dostępne w bazie Python Package Index lub napisane przez programistę fragmenty kodu. Przykładowo moduł math zawiera takie funkcje matematyczne, jak sinus, pierwiastek kwadratowy, a także wartości stałe, np. stałą e lub pi.

Polecenie 3

Użyj polecenia import math – spowoduje to zaimportowanieimport modułuzaimportowanie modułu zawierającego funkcje podobne do tych, którymi dysponuje kalkulator oraz niektóre stałe matematyczne. Następnie sprawdź zawartość tego modułu za pomocą polecenia dir(math) i wykonaj help(math.sqrt) oraz help(math.pi).

Linia 1. zamknij nawias ostrokątny zamknij nawias ostrokątny zamknij nawias ostrokątny import math. Linia 2. zamknij nawias ostrokątny zamknij nawias ostrokątny zamknij nawias ostrokątny dir otwórz nawias okrągły math zamknij nawias okrągły. Linia 3. otwórz nawias kwadratowy apostrof podkreślnik podkreślnik doc podkreślnik podkreślnik apostrof przecinek apostrof podkreślnik podkreślnik loader podkreślnik podkreślnik apostrof przecinek apostrof podkreślnik podkreślnik name podkreślnik podkreślnik apostrof przecinek apostrof podkreślnik podkreślnik package podkreślnik podkreślnik apostrof przecinek. Linia 4. apostrof podkreślnik podkreślnik spec podkreślnik podkreślnik apostrof przecinek apostrof acos apostrof przecinek apostrof acosh apostrof przecinek apostrof asin apostrof przecinek apostrof asinh apostrof przecinek apostrof atan apostrof przecinek. Linia 5. apostrof atan2 apostrof przecinek apostrof atanh apostrof przecinek apostrof ceil apostrof przecinek apostrof copysign apostrof przecinek apostrof cos apostrof przecinek apostrof cosh apostrof przecinek. Linia 6. apostrof degrees apostrof przecinek apostrof e apostrof przecinek apostrof erf apostrof przecinek apostrof erfc apostrof przecinek apostrof exp apostrof przecinek apostrof expm1 apostrof przecinek apostrof fabs apostrof przecinek. Linia 7. apostrof factorial apostrof przecinek apostrof floor apostrof przecinek apostrof fmod apostrof przecinek apostrof frexp apostrof przecinek apostrof fsum apostrof przecinek apostrof gamma apostrof przecinek. Linia 8. apostrof gcd apostrof przecinek apostrof hypot apostrof przecinek apostrof inf apostrof przecinek apostrof isclose apostrof przecinek apostrof isfinite apostrof przecinek apostrof isinf apostrof przecinek. Linia 9. apostrof isnan apostrof przecinek apostrof ldexp apostrof przecinek apostrof lgamma apostrof przecinek apostrof log apostrof przecinek apostrof log10 apostrof przecinek apostrof log1p apostrof przecinek. Linia 10. apostrof log2 apostrof przecinek apostrof modf apostrof przecinek apostrof nan apostrof przecinek apostrof pi apostrof przecinek apostrof pow apostrof przecinek apostrof radians apostrof przecinek apostrof sin apostrof przecinek. Linia 11. apostrof sinh apostrof przecinek apostrof sqrt apostrof przecinek apostrof tan apostrof przecinek apostrof tanh apostrof przecinek apostrof tau apostrof przecinek apostrof trunc apostrof zamknij nawias kwadratowy. Linia 12. zamknij nawias ostrokątny zamknij nawias ostrokątny zamknij nawias ostrokątny help otwórz nawias okrągły math kropka sqrt zamknij nawias okrągły. Linia 13. Help on built‑in function sqrt in module math dwukropek. Linia 15. sqrt otwórz nawias okrągły kropka kropka kropka zamknij nawias okrągły. Linia 16. sqrt otwórz nawias okrągły x zamknij nawias okrągły. Linia 18. Return the square root of x kropka. Linia 20. zamknij nawias ostrokątny zamknij nawias ostrokątny zamknij nawias ostrokątny help otwórz nawias okrągły math kropka pi zamknij nawias okrągły. Linia 21. Help on float object dwukropek. Linia 23. class float otwórz nawias okrągły object zamknij nawias okrągły. Linia 24. kreska pionowa float otwórz nawias okrągły x zamknij nawias okrągły minus zamknij nawias ostrokątny floating point number. Linia 25. kreska pionowa Convert a string or number to a floating point number przecinek if possible kropka. Linia 26. kreska pionowa Methods defined here dwukropek. Linia 27. kreska pionowa. Linia 28. kreska pionowa podkreślnik podkreślnik abs podkreślnik podkreślnik otwórz nawias okrągły self przecinek prawy ukośnik zamknij nawias okrągły. Linia 29. kreska pionowa abs otwórz nawias okrągły self zamknij nawias okrągły. Linia 30. kreska pionowa. Linia 31. kreska pionowa podkreślnik podkreślnik add podkreślnik podkreślnik otwórz nawias okrągły self przecinek value przecinek prawy ukośnik zamknij nawias okrągły. Linia 32. kreska pionowa Return self plus value kropka. Linia 33. kreska pionowa. Linia 34. otwórz nawias kwadratowy kropka kropka kropka zamknij nawias kwadratowy.

>>> import math
>>> dir(math)
['__doc__', '__loader__', '__name__', '__package__', 
 '__spec__', 'acos', 'acosh', 'asin', 'asinh', 'atan', 
 'atan2', 'atanh', 'ceil', 'copysign', 'cos', 'cosh', 
 'degrees', 'e', 'erf', 'erfc', 'exp', 'expm1', 'fabs', 
 'factorial', 'floor', 'fmod', 'frexp', 'fsum', 'gamma', 
 'gcd', 'hypot', 'inf', 'isclose', 'isfinite', 'isinf', 
 'isnan', 'ldexp', 'lgamma', 'log', 'log10', 'log1p', 
 'log2', 'modf', 'nan', 'pi', 'pow', 'radians', 'sin', 
 'sinh', 'sqrt', 'tan', 'tanh', 'tau', 'trunc']
>>> help(math.sqrt)
Help on built‑in function sqrt in module math:

sqrt(...)
	sqrt(x)
    
	Return the square root of x.

>>> help(math.pi)
Help on float object:

class float(object)
 |  float(x) -> floating point number
 |  Convert a string or number to a floating point number, if possible.
 |  Methods defined here:
 |  
 |  __abs__(self, /)
 |      abs(self)
 |  
 |  __add__(self, value, /)
 |      Return self+value.
 |  
 [...]

Przykłady modułów standardowych, dostępnych po instalacji języka Python:

Nazwa	Opis
`math`	funkcje matematyczne
`turtle`	operacje grafiki żółwia LOGO
`json`	moduł wymiany danych
`pickle`	moduł zapisywania wartości zmiennych w plikach

Przykłady modułów dostępnych z Python Package IndexPython Package IndexPython Package Index:

Nazwa	Opis
`pandas`	obliczenia statystyczne
`pysimplegui`	moduł do szybkiego tworzenia aplikacji GUI
`pytechbrain`	obsługa mikrokontrolerów Arduino

Ciekawostka

W języku Python dostępna jest ogromna baza gotowych modułów — ponad 100 tys. projektów. Wszystkie możemy przeglądać na stronie Python Package Index.

Słownik

import modułu

moduł to plik zawierający definicje funkcji i stałych w języku Python; wykonanie polecenia import modul powoduje dostęp do nich z poziomu głównego skryptu

inspektor obiektów

w środowisku PyCharm element umożliwiający podgląd w czasie rzeczywistym obiektów, ich wartości oraz typu

konwersja

zmiana typu wartości obiektu (np. z str na int czy z float na str), w języku Python wykonywana poprzez skopiowanie wartości do innego obiektu

Python Package Index

(w skrócie zapisywane jako PyPI) repozytorium dodatkowych modułów dla języka Python; instalujemy je, korzystając z mechanizmu pip

Schemat interaktywny

Sprawdź się

Moduły w języku Python

Słownik