Programes d'entrada i sortida

Ja sabeu que un programa és un seguit d’instruccions mitjançant els quals es tracta la informació d’entrada (dades) fins a aconseguir una informació de sortida (resultat). També sabeu donar ordres a l’intèrpret interactiu i que aquest les executi una a una. El que falta és unir totes aquestes instruccions de manera que el processador les executi automàticament una després de l’altra. Per aconseguir això, les escriureu en un fitxer de text i les passareu al processador que les executarà automàticament.

A continuació abordarem el repte de crear un primer programa. Us detallarem les passes a seguir per fer aquest primer programa Hola, món i el que necessitareu per fer-ne d’altres.

Un programa de tractament de textos o un editor de text és un programa informàtic que permet crear i modificar documents de text. Aquests documents es diu que estan en text pla i es caracteritza per la seva absència de format a diferència dels documents elaborats amb un processador de text (per exemple Microsoft Word, o Open Office Writter).

Per començar hem d’obrir un editor de text. Per a fer això, cal que us dirigiu a la barra d’activitats i que teclegeu el nom d’un editor. Per exemple, aquí utilitzarem el Geany, però qualsevol va bé (vegeu la figura).

Heu de clicar sobre la icona de l’editor, el que farà que entreu en un quadre de diàleg. Li heu d’indicar que voleu obrir un fitxer nou prement la icona Create new file (vegeu figura).

En aquest moment ja podeu escriure la primera instrucció del vostre primer programa.

print('Hello World!')

L’editor hauria d’estar tal com veieu a la figura.

El següent pas és desar el fitxer. Podeu fer-ho en qualsevol directori que hàgiu escollit (i que s’hagi creat prèviament). El nom del fitxer pot ser el que vulgueu amb extensió .py. Per exemple: hello_world.py

videoioc@debian-xtec:~$ mkdir Documents/programacio/

En l’exemple, es desa el fitxer anomenat hello_world.py, en un directori que ja estava creat que s’anomena programacio. Aquest directori ja s’havia creat a la carpeta Documents, de l’usuari videoIoc. Observeu la figura.

En el moment que desem el programa amb l’extensió per als programes de Python, l’editor fa que aparegui el text colorejat. D’aquesta manera ens ajuda ressaltant algunes paraules i indicant de quin tipus són, entre altres coses.

De seguida veurem què signifiquen els diferents colors que podeu observar a la figura.

Per executar un programa de Python, cal que des de la terminal us situeu en el directori on es troba el programa i que escriviu la comanda python3 seguida del nom del fitxer.

L’ordre python3 crida (es a dir, executa) al mateix programa que l’intèrpret interactiu. Si l’acompanyem del nom d’un fitxer de text, com hello_world.py de la següent manera:

python3 hello_world.py 

En comptes d’entrar a l’entorn interpretat, el processador executa les instruccions del fitxer, una darrere l’altra.

cd Documents/programacio/
python3 hello_world.py 

En el cas de l’usuari videoIoc i el programa que hem fet anteriorment (hello_world.py) quan seguiu els passos indicats obtindreu els resultats que podeu obseravar a la figura.

Ja heu creat i executat el vostre primer programa en Python!

A l’intèrpret interactiu, quan li “demanàveu” el valor d’una variable indicant el nom, us responia. Però perquè el processador us mostri una dada per la pantalla cal que li indiqueu amb la funció print().

Una funció consta d’una paraula seguida dels parèntesis i l’argument és el que posem dins d’aquests parèntesis.

El primer programa només tenia una línia. El resultat és exactament el mateix que si haguéssiu escrit aquesta mateixa instrucció directament a l’intèrpret interactiu. Comproveu-ho.

El concepte funció és molt semblant al que teniu a les matemàtiques. La funció print() sempre és la que s’encarrega de la sortida de les dades (mostrar per la pantalla). I l’argument és el que es vol mostrar (de moment, el text Hello, world!).

Les cometes simples que van després del parèntesi indiquen que allò que ve a continuació és un literal, és a dir una cadena i no el nom d’una variable de la qual volem saber-ne el valor. Tot el que es troba entre la primera cometa i la segona és una cadena, és a dir, un tipus dada anomenada string.

print(3)
print(3 + 2)
print("Bon dia")
a = 95
print(a)
print(‘La meva edat: ‘, a)

Hello World!
3
5
Bon dia
95
La meva edat:  95

La funció input() serveix perquè l’usuari pugui introduir les dades d’entrada a l’ordinador. És una funció que no necessita cap argument i li proporciona a l’ordinador la dada que tria l’usuari.

És la funció simètrica de la funció print(). Si print() ens mostra dades que ha calculat l’ordinador, input() fa el procés contrari, és a dir, s’utilitza per proporcionar dades que s’han de processar.

Amb la instrucció input() s’introdueixen les dades a l’ordinador (dades d’entrada o “ingredients”). L’ordinador les processa i amb la funció print() ens retorna el resultat una vegada “cuinat”.

La funció input() s’activa quan premeu la tecla intro. En aquell moment, el que heu escrit al teclat s’assigna a la variable (recordeu que l’operador = és el de l’assignació).

Això fa que sembli que els programes siguin interactius i que l’ordinador “esperi” que algú estigui davant del teclat i la pantalla per introduir dades i veure resultats. Però aquesta no és la tasca dels administradors de sistemes sinó que treballen utilitzant la línia d’ordres. De moment, però, treballareu amb la pantalla i el teclat.

La funció input() llegirà les dades que introduïu fins al moment que teclegeu l’intro. És molt important que assigneu el que retorni la funció a una variable. En cas contrari, tot i que la funció input() llegeixi alguna cosa que li passeu a través del teclat, si no ho guardeu en una “caixa” es perd i no podreu recuperar-ho. A partir d’aquí, si volem utilitzar-ho, només cal que emprem la variable.

Per acabar d’entendre aquesta funció, feu un nou programa. Creeu des de l’editor un nou fitxer que es digui, per exemple, lectura.py i que contingui el codi següent:

a = input()
print(a)

Què fa aquest programa?

• La funció input() llegeix el que s’escriu en el teclat, i ho “carrega” a la variable a (quan es prem l’intro).
• La funció print() mostra el valor de la variable a la sortida estàndard (la pantalla).

Executeu-lo i comproveu que funciona.

Aquest és el resultat de tres execucions diferents. En la primera la dada d’entrada ha estat una cadena. En la segona un int (un nombre enter) i en la tercera un float (un nombre real).

~/Documents/programacio$ python3 lectura.py
hola
hola
~/Documents/programacio$ python3 lectura.py
34
34
~/Documents/programacio$ python3 lectura.py
3.4
3.4

En cada execució, la primera línia és el que escrivim pel teclat i la segona la sortida del programa.

En aquest apartat creareu els primers programes. Cada un ha d’estar en un fitxer a part i és molt aconsellable que poseu noms descriptius també als fitxers dels programes. Intenteu crear i executar els programes abans de veure la solució. Segurament us trobareu amb algun problema: l’objectiu és aprendre la solució després de trobar l’obstacle.

Programa 1: instruccions repetides

Editeu i executeu un programa que faci el següent:

• Llegir una frase pel teclat i mostrar-la tres vegades a la pantalla.

La solució seria:

a = input()
print(a)
print(a)
print(a)

Cal repetir tres vegades la instrucció print(). En programació existeix una estructura de control iterativa (és a dir, que repeteix fent iteracions o repeticions) que ens facilitarà la feina en aquestes repeticions, però de moment aquest programa compleix l’objectiu.

Programa 2: treballar amb dades numèriques senceres

Editeu i executeu un programa que faci el següent:

• Llegir dos nombres per teclat i sumar-los.

Com ho solucionaríeu?

És probable que quan heu executat aquest programa el resultat no hagi estat l’esperat.

Amb el que heu après fins ara, segurament el codi escrit serà aquest:

a = input()
b = input()
print(a + b)

I en executar-lo us heu endut la següent sorpresa:

La funció input() sempre retorna una dada de tipus string (cadena). Això significa que encara que teclegeu el nombre 12, a la variable a li està entrant el ‘12’ (entès com a cadena, és a dir, la cadena formada pels caràcters ‘1’ i ‘2’).

Per a entendre el que ha passat feu el següent:

• Engegueu l’intèrpret interactiu i teclegeu la instrucció ‘12’ + ‘3’ . Veureu que el resultat serà:

>>> '12'+'3'
'123'

Això és perquè l’operador + , quan actua entre dades numèriques és la suma. Però quan actua sobre cadenes, és l’operador de concatenació i afegeix un text a l’altre.

Per comprovar-ho, feu el següent:

• Indiqueu a l’intèrpret interactiu que executi la instrucció 12 + 3. Veureu que obtindreu el resultat desitjat:

 python
>>> 12+3
15

Per evitar que l’intèrpret de Python interpreti que ‘12’ és una cadena de text, cal indicar-li que voleu que la converteixi a un nombre. Per això feu servir int(). Per comprovar-ho feu el següent:

• En l’intèrpret interactiu teclegeu: int(‘12’) + int(‘3’) . Veureu que obtindreu el resultat desitjat:

>>> int('12') + int('3')
15

Amb el que heu après, modifiqueu el programa anterior i comproveu que suma els nombres enters que entreu.

a = int(input())
b = int(input())
print(a + b)

Contesteu a les següents preguntes ajudant-vos de l’intèrpret interactiu:

• Què passa si utilitzeu l’operador + entre una dada de tipus enter i una altra de tipus string?

Si sumeu un valor de tipus int i un valor de tipus string, obtenim el següent:

>>> 12+"hola"
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'int' and 'str'

Veureu que genera un error perquè no es permet sumar un nombre enter i una cadena.

• Què passa si intenteu convertir a enter una dada que no es pot convertir a enter? Posem per cas, escriure la paraula “Python” pel teclat?

Si es vol convertir a tipus int la paraula “Python” que és una variable de tipus string, obtenim el següent:

>>> int(python)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
NameError: name 'python' is not defined

Veureu que genera un error perquè no es permet convertir una cadena a valor enter.

Programa 3: càlcul del preu final

Editeu i executeu un programa que faci el següent:

• Calcular el preu final d’un producte després d’afegir el 21% d’IVA.

Penseu primer com ho solucionaríeu a mà. Un cop ho hàgiu resolt d’aquesta manera, traduïu aquests càlculs a les instruccions en Python que donaríeu a l’intèrpret interactiu.

Amb el que heu après fins ara, segurament el codi escrit serà aquest:

IVA = 21  
 
preu_inicial = int(input())
increment_iva = preu_inicial * IVA / 100
preu_final = preu_inicial + increment_iva
 
print(preu_final)

Si no heu definit la constant, el programa, tot i funcionar, no serà perfecte, ja que si canviem l’IVA serà més complicat adaptar el codi del programa.

Executeu aquest programa per a un producte que val 10 € (així és senzill comprovar que funciona), i per un altre que val 12,99 €. Recordeu que per Python cal expressar-ho com 12.99. Quin resultat obteniu? Possiblement tindreu una sortida similar a la següent:

Si el preu inicial del producte és de 10 €, el resultat del programa, al que s’ha anomenat calculaPreuF.py serà:

$python3 calculaPreuF.py 
10
12.1

Però, quan introduïu 12.99 passa el següent:

$python3 calculaPreuF.py 
12.99
Traceback (most recent call last):
  File "calculaPreuF.py", line 3, in <module>
    preu_inicial = int(input())
ValueError: invalid literal for int() with base 10: '12.99'

Què passa? La funció int() no és capaç de convertir la cadena 12.99 a enter i el processador es queixa.

És per això que el programa per a calcular l’increment de preus (ja que els preus poden tenir decimals), està més ben programat si fem la conversió a float.

IVA = 21  
 
preu_inicial = float(input())
increment_iva = preu_inicial * IVA / 100
preu_final = preu_inicial + increment_iva
 
print(preu_final)

És molt útil que coneixeu els errors més comuns amb els que us trobareu en començar a executar programes. Els missatges de l’intèrpret són molt entenedors, i segur que quan us trobeu amb algun dels errors per segona vegada el reconeixereu.

Us recomanem que modifiqueu els programes que heu fet per poder reproduir cadascun dels errors i entendre què els ha propiciat.

Cometes no tancades

Mireu d’executar el següent programa:

print('Hello World!)

Trobareu que Python us donarà la següent resposta:

videoioc@debian-xtec:~/Documents/programacio$ python3 hello_world.py 
  File "/home/videoioc/Documents/programacio/hello_world.py", line 1
    print('Hello World!)
          ^
SyntaxError: unterminated string literal (detected at line 1)

Aquest error ocorre quan s’arriba a final de línia sense haver tancat una cadena. Si us hi fixeu, falta la cometa després de l’exclamació. Si editeu el programa i elimineu l’última cometa, veureu que l’editor de text modifica el color de la cadena: ja us està avisant que alguna cosa no funciona.

Mala indentació

Si executeu el següent programa:

    print('Hello World!)

Trobareu que Python us donarà la següent resposta:

videoioc@debian-xtec:~/Documents/programacio$ python3 hello_world.py 
  File "/home/videoioc/Documents/programacio/hello_world.py", line 1
    print('Hello World!')
IndentationError: unexpected indent

Molta atenció amb aquest error. El Python és un llenguatge en el qual els blocs s’estructuren mitjançant la indentació (o sagnia, és a dir, la posició respecte a l’inici de la línia). Quan ens indica IdentationError, vol dir que s’ha trobat una instrucció indentada (és a dir, precedida d’un espai en blanc o un tabulador) on no tocava.

Per a aconseguir aquest error podeu posar un espai en blanc a l’inici de la instrucció. I per corregir-lo cal que esborreu tots els espais del principi de la línia.

Parèntesi sense tancar

Feu la prova d’executar el següent programa:

print('Hello World!'

Veureu que Python us donarà la següent resposta:

videoioc@debian-xtec:~/Documents/programacio$ python3 hello_world.py 
  File "/home/videoioc/Documents/programacio/hello_world.py", line 1
    print('Hello World!'
         ^
SyntaxError: '(' was never closed

L’explicació de l’intèrpret és immillorable: hi ha un parèntesi que no s’ha tancat.

Oblidar els parèntesis de les funcions

Mireu quin resultat apareix en executar el següent programa suma.py:

a = int(input)
b = int(input())
print(a + b)

Veureu que Python us donarà la següent resposta:

videoioc@debian-xtec:~/Documents/programacio$ python3 suma.py 
Traceback (most recent call last):
  File "/home/videoioc/Documents/programacio/suma.py", line 1, in <module>
    a = int(input)
        ^^^^^^^^^^
TypeError: int() argument must be a string, a bytes-like object or a real number, not 'builtin_function_or_method'

Aquí l’explicació és més complicada. El problema és que no s’han posat els parèntesis de la funció input(), de manera que la funció int() no sap què fer amb la paraula input (que és el nom d’una funció predefinida, és a dir, un builtin_function_or_method . Quan l’error us parli de builtin_function_or_method , segurament haureu escrit una funció sense els parèntesis.

Variable no definida

A continuació executareu el programa suma.py:

a = int(input())
b = int(input())
print(a + b)

Tot seguit entrareu els valors 2 i 5. Els resultats que n’obtindreu seran els següents:

videoioc@debian-xtec:~/Documents/programacio$ python3 suma.py 
2
5
Traceback (most recent call last):
  File "/home/videoioc/Documents/programacio/suma.py", line 3, in <module>
    print(a + c)
              ^
NameError: name 'c' is not defined

Recordeu que Python és un llenguatge interpretat. L’intèrpret ha pogut executar les instruccions sense cap problema fins a la línia tres. En aquest cas està executant el programa 2, el de la suma. En arribar a la línia tres ha trobat un nom de variable que no estava definit. S’anomenaven a i b, i en canvi en aquesta instrucció es fa referència a la variable c.

Operar amb variables de tipus diferent amb operadors que no ho permeten

A continuació executareu una nova versió del programa suma.py:

a = input()
b = int(input())
print(a + b)

Tot seguit, entrareu els valors 3 i 4. Els resultats que n’obtindreu seran els següents:

videoioc@debian-xtec:~/Documents/programacio$ python3 suma.py 
3
4
Traceback (most recent call last):
  File "/home/videoioc/Documents/programacio/suma.py", line 3, in <module>
    print(a + b)
          ~~^~~
TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'int' and 'str'

En el programa anterior el contingut d’una variable s’ha convertit a enter i l’altra no. Es produeix un error quan s’intenta utilitzar l’operador + entre dos tipus de variables diferents: pot actuar entre dos valors numèrics o entre dues cadenes, però no amb un nombre i una cadena.

Cal que tingueu clar, però, que els operadors aritmètics poden actuar sense problemes entre dades enteres i float. En aquest cas es consideren els enters com a float i no hi ha problema.

Intentar una conversió d’alguna cosa que no ho permet

Si executeu el programa suma.py que conté:

a = int(input())
b = int(input())
print(a + b)

I tot seguit, entrem com a valor la cadena hola, quin resultat obtindreu? Proveu-ho i comproveu el resultat.

videoioc@debian-xtec:~/Documents/programacio$ python3 suma.py 
hola
Traceback (most recent call last):
  File "/home/videoioc/Documents/programacio/suma.py", line 1, in <module>
    a = int(input())
        ^^^^^^^^^^^^
ValueError: invalid literal for int() with base 10: 'hola'

La funció int() intenta convertir a enter tot allò que li passem com a argument. Però és incapaç de trobar cap nombre per a la cadena hola.

Amb la pràctica d’avui heu après a editar i executar un programa. També heu après a utilitzar algunes funcions i a posar comentaris als programes.

Funció print(). Sortida de dades

La sortida estàndard és la pantalla. Però des del sistema operatiu podem redirigir la sortida i desar-la a un fitxer. En general, els administradors de sistemes necessitareu tenir la sortida “neta”, només amb les dades de sortida. És molt possible que la sortida d’un programa sigui l’entrada d’un altre, i si hi ha text superflu, s’haurà de “netejar”.

print('tinc', 3, 'anys')

Funció input(). Entrada de dades

L’entrada estàndard de dades és el teclat, tot i que des del sistema operatiu es pot redirigir l’entrada perquè es faci a través d’un fitxer. O l’entrada poden ser les dades de sortida d’una altra aplicació.

text = input('escriu una frase')

Funcions de conversió int() i float(). Funcions de conversió de tipus

int(‘3’)   		 
int(3.5)   	 
int(‘3.5’)   	 
int(‘hola’)   	 
float(3)
float(‘3’)
float('3.3.3')
float(‘2.a’)
str(3.3)

int(float('3.5'))

num = int(input())