Основы программирования в Python

Алла Тамбовцева, НИУ ВШЭ

Ввод информации с клавиатуры

Иногда возникает необходимость запросить какую-нибудь информацию у пользователя — попросить ввести ее с клавиатуры. Это может быть нужно, например, когда мы пытаемся имитировать заполнение какой-нибудь формы (собрать информацию и обработать) или написать функцию, которая будет работать по-разному в зависимости от режима ("Если хотите выгрузить данные из файла, нажмите 1, если хотите вводить данные вручную, введите 2").

Запросить данные с клавиатуры можно с помощью функции input():

In [1]:
input("Введите что-нибудь: ")
Введите что-нибудь: нечто
Out[1]:
'нечто'

Однако обычно нам нужно не просто вывести на экран то, что ввел пользователь (он и сам это видит), но и сохранить введенную информацию. Сделаем это (и заодно перейдем к числам).

In [2]:
num = input("Введите какое-нибудь число: ")
Введите какое-нибудь число: 5

Теперь мы можем работать с переменной num, в которую мы сохранили результат ввода с клавиатуры.

In [3]:
num
Out[3]:
'5'

Введенное нами число 5 сохранилось. Однако, если посмотреть внимательнее, это не совсем число: число пять стоит в кавычках. Это строка! То есть обычный текст. Проверим:

In [4]:
type(num) # действительно
Out[4]:
str

Тут нам как раз и пригодится преобразование типов переменных с первого занятия:

In [5]:
num = int(num)
num
Out[5]:
5

И теперь все сразу: правильно и компактно.

In [6]:
num = int(input("Введите какое-нибудь число: "))
num
Введите какое-нибудь число: 7
Out[6]:
7

Раз мы не предлагаем пользователю ввести именно целое число, число может быть любым, даже дробным. Учтем это ‒ будем конвертировать введенный текст в число с плавающей точкой.

In [7]:
num = float(input("Введите какое-нибудь число: "))
num
Введите какое-нибудь число: 7.5
Out[7]:
7.5

С клавиатуры можно вводить сколько угодно объектов:

In [8]:
numbers = input("Введите числа через пробел: ")
Введите числа через пробел: 2 3
In [9]:
numbers
Out[9]:
'2 3'

Только тогда для работы с отдельными элементами ввода потребуется разбить строку на части по какому-нибудь символу (в нашем случае по пробелу). О разбиении текста на части поговорим позже, когда будем обсуждать работу со строками, а пока разберем вывод информации на экран.

Вывод информации на экран

Как мы уже знаем, для вывода чего-либо на экран в Python существует функция print():

In [10]:
print(5)
print('Hello!')
5
Hello!

Для того, чтобы вывести на экран сразу несколько объектов, нужно просто перечислить их через запятую в круглых скобках.

In [11]:
age = 23
print('Your age is ', age)
Your age is  23

Примечание для тех, кто работал в R: print() в Python отличается от print() в R тем, что на вход он легко принимает сразу несколько объектов. В R перечень значений пришлось бы оформлять в виде списка (вектора), в противном случае на экран был бы выведен только первый элемент.

Форматирование строк (string formatting)

А теперь посмотрим на то, как подставлять значения в уже имеющийся текстовый шаблон, то есть форматировать строки. Чтобы понять, о чем идет речь, можно представить, что у нас есть электронная анкета, которую заполняет пользователь, и мы должны написать программу, которая выводит на экран введенные данные, чтобы пользователь мог их проверить.

Пусть для начала пользователь вводит свое имя и возраст.

In [12]:
name = input("Введите Ваше имя: ")
age = int(input("Введите Ваш возраст: ")) # возраст будет целочисленным
Введите Ваше имя: Алла
Введите Ваш возраст: 24

Теперь выведем на экран сообщение вида

Ваше имя: `имя`. Ваш возраст: `возраст`. 

Но прежде, чем это сделать, поймем, какого типа будут значения, которые мы будем подставлять в шаблон. Имя (переменная name) ‒ это строка (string), а возраст (переменная age) ‒ это целое число (integer).

In [13]:
result = "Ваше имя: %s. Ваш возраст: %i." % (name, age)
print(result)
Ваше имя: Алла. Ваш возраст: 24.

Что за таинственные %s и %i? Все просто: оператор % в строке указывает место, на которое будет подставляться значение, а буква сразу после процента ‒ сокращенное название типа данных (s ‒ от string и i ‒ от integer). Осталось только сообщить Python, что именно нужно подставлять — после кавычек поставить % и в скобках перечислить названия переменных, значения которых мы будем подставлять.

Для тех, кто работал в R: форматирование строк с помощью оператора % ‒ аналог форматирования с помощью функции sprintf() в R.

Конечно, результат можно выводить сразу, не сохраняя полученную строку в переменную. Главное, не запутаться в скобках, и не потерять их.

In [14]:
print("Ваше имя: %s. Ваш возраст: %i." % (name, age))
Ваше имя: Алла. Ваш возраст: 24.

Примечание: не теряйте часть с переменными после самой строки. Иначе получится нечто странное:

In [15]:
print("Ваше имя: %s. Ваш возраст: %i.")
Ваше имя: %s. Ваш возраст: %i.

Важно помнить, что если мы забудем указать какую-то из переменных, мы получим ошибку (точнее, исключение): Python не будет знать, откуда брать нужные значения.

In [16]:
print("Ваше имя: %s. Ваш возраст: %i." % (name))
---------------------------------------------------------------------------
TypeError                                 Traceback (most recent call last)
<ipython-input-16-2343aa81e176> in <module>()
----> 1 print("Ваше имя: %s. Ваш возраст: %i." % (name))

TypeError: not enough arguments for format string

Кроме того, создавая такие текстовые шаблоны, нужно обращать внимание на типы переменных, значения которых мы подставляем.

In [17]:
print("Ваше имя: %s. Ваш возраст: %s." % (name, age)) # так сработает
Ваше имя: Алла. Ваш возраст: 24.
In [18]:
print("Ваше имя: %i. Ваш возраст: %s." % (name, age)) # а так нет
---------------------------------------------------------------------------
TypeError                                 Traceback (most recent call last)
<ipython-input-18-9c083ea32449> in <module>()
----> 1 print("Ваше имя: %i. Ваш возраст: %s." % (name, age)) # а так нет

TypeError: %i format: a number is required, not str

В первом случае код сработал: Python не очень строго относится к типам данных, и поэтому он легко может превратить целочисленный возраст в строку (два %s вместо %s и %i не является помехой). Во втором случае все иначе. Превратить строку, которая состоит из букв (name) в целое число никак не получится, поэтому Python справедливо ругается.

А что будет, если мы будем подставлять не целое число, а дробное, с плавающей точкой? Попробуем!

In [19]:
height = float(input("Введите Ваш рост (в метрах): "))
height
Введите Ваш рост (в метрах): 1.68
Out[19]:
1.68
In [20]:
print("Ваш рост: %f м." % height) # f - от float
Ваш рост: 1.680000 м.

По умолчанию при подстановке значений типа float Python выводит число с шестью знаками после запятой. Но это можно исправить. Перед f нужно поставить точку и указать число знаков после запятой, которое мы хотим:

In [21]:
print("Ваш рост: %.2f м." % height) # например, два
Ваш рост: 1.68 м.
In [22]:
print("Ваш рост: %.1f м. " % height) # или один
Ваш рост: 1.7 м. 

В случае, если указанное число знаков после запятой меньше, чем есть на самом деле (как в ячейке выше), происходит обычное арифметическое округление.

Рассмотренный выше способ форматирования строк ‒ не единственный. Он довольно стандартный, но при этом немного устаревший. В Python 3 есть другой способ ‒ форматирование с помощью метода .format(). Кроме того, в Python 3.6 появился еще более продвинутый способ форматирования строк ‒ f-strings (formatted string literals). Об этом можно почитать в дополнительных материалах (ноутбук String-formatting-additional.ipynb).