Вирази, оператори, введення і перетворення типів

Програма, що рахує за вас

Досі програми лише виводили готовий текст. Тепер вони навчаться обчислювати: брати числа від користувача, виконувати дії та показувати результат. Для цього потрібні три речі: вирази й оператори, функція введення input і перетворення типів, бо введене користувачем Python завжди сприймає як текст.

Пригадаємо попередній урок

Вирази та інструкції

Вираз (expression) — частина коду, яка має значення: 2 + 3, x * 4, len("abc"). Python обчислює вираз і отримує об'єкт.

Інструкція (statement) — рядок, який щось виконує: x = 2 + 3, print(x). Інструкція може містити вирази. Правило для розрізнення: вираз можна вставити всередину print(...), а інструкцію — ні.

print(2 + 3)
x = 2 + 3
print(x)

5
5

Арифметичні оператори

Оператор / завжди повертає float, навіть коли ділення без остачі: 10 / 2 дорівнює 5.0. Для цілого результату використовують //.

Пріоритет операторів

Вираз Python будує як дерево: спершу виконуються операції з вищим пріоритетом. Порядок такий:

1. ** (степінь);
2. унарний мінус (-x);
3. *, /, //, %;
4. +, -.

Дужки змінюють порядок:

print(2 + 3 * 4)
print((2 + 3) * 4)
print(2 ** 3 ** 2)
print(-2 ** 2, (-2) ** 2)

14
20
512
-4 4

Дві особливості: ** виконується справа наліво (2 ** 3 ** 2 це 2 ** 9), а мінус нижчий за степінь: -2 ** 2 — це -(2 ** 2). Якщо порядок неочевидний, ставте дужки.

Ділення націло і остача

Оператор // повертає цілу частку, % — остачу. Для додатних чисел це очевидно: 7 // 2 дорівнює 3, 7 % 2 дорівнює 1. Корисні застосування:

• парність: n % 2 дорівнює 0 для парних чисел;
• розбиття на одиниці й десятки: 47 // 10 дає 4, 47 % 10 дає 7;
• перерахунок одиниць: секунди в години, хвилини й секунди.

З від'ємними числами Python ділить із округленням униз (до меншого цілого), а не до нуля:

print(-7 // 2, -7 % 2)
print(7 // -2, 7 % -2)
print(divmod(-7, 2))

-4 1
-4 -1
(-4, 1)

Результат -7 / 2 дорівнює -3.5, і округлення вниз дає -4, а не -3. Остача підбирається так, щоб виконувалась рівність -7 = 2 · (-4) + 1.

Функція divmod(a, b) повертає частку й остачу разом. Знак остачі збігається зі знаком дільника: -7 % 2 дорівнює 1, а 7 % -2 дорівнює -1.

Скорочені оператори

Дію над змінною та присвоєння результату тій самій змінній записують коротко:

Для незмінних типів (int, float, str) такий запис створює новий об'єкт, як і x = x + 1 з минулого уроку. Перевірте на рядках: += склеює рядки, але другу змінну не змінює.

Рядок word += "c" створив новий рядок "abc" і переніс на нього word. Об'єкт "ab" лишився за copy.

Введення: input()

Функція input() зупиняє програму, чекає, поки користувач введе рядок і натисне Enter, і повертає введене як рядок (str). Аргумент input — підказка, яка виводиться перед введенням:

name = input("Ваше ім'я: ")
print("Привіт,", name)

Головна особливість: input() завжди повертає str, навіть якщо користувач ввів число. Тому арифметика над введенням без перетворення не працює:

x = input("n: ")
print(x + 1)

TypeError: can only concatenate str (not "int") to str

Для рядка "5" оператор + означає склеювання, а склеїти рядок із числом Python не може. Оператор * із рядком означає повторення: "5" * 3 дає "555".

Перетворення типів

Щоб отримати число з рядка, використовують функції-перетворювачі: int(), float(), str(), bool(). Кожна створює новий об'єкт потрібного типу, а початковий не змінює.

print(int("42"), int(" 42 "), float("3.14"), float(3), str(42))
print(int(3.9), int(-3.9))

42 42 3.14 3.0 42
3 -3

• Пробіли навколо числа в рядку допустимі.
• int() від дробу відкидає дробову частину (до нуля), а не округлює: int(3.9) дорівнює 3.
• round(x) округлює до найближчого цілого, round(x, n) — до n знаків.

Простежте повний цикл у трасувальнику: input повертає рядок, int створює окремий об'єкт-число.

На схемі після рядка number = int(raw) лежать два різні об'єкти: рядок '41' і число 41. Рядок raw залишився без змін.

Що може піти не так

Не кожен рядок можна перетворити. Якщо вміст не схожий на число, Python викликає ValueError:

int("3.5")

ValueError: invalid literal for int() with base 10: '3.5'

Рядок "3.5" — це не ціле число, тому int його відхиляє, і це правильна поведінка: Python не здогадується, що користувач мав на увазі. Правильний шлях для дробу: float("3.5"), а потім за потреби int(...). Інші типові помилки:

Для дробів Python чекає крапку, а не кому. Як перехоплювати такі помилки й просити користувача ввести дані ще раз, розглянемо в уроці про винятки.

bool() і неявні перетворення

bool() повертає False для нуля, порожнього рядка та порожніх колекцій, а в решті випадків True. Важлива деталь: непорожній рядок завжди істинний, навіть "0" та "False":

print(bool(0), bool(0.0), bool(""), bool("0"), bool("False"))

False False False True True

Іноді Python перетворює типи сам. Це неявне перетворення, і воно відбувається лише там, де результат однозначний:

print(1 + 2.0)
print(True + 1)

3.0
2

int у змішаному виразі з float перетворюється на float, bool — на int. Рядок із числом так не змішується: "5" + 5 завершується TypeError.

f-рядки

f-рядок (f-string) — рядок із літерою f перед лапками. Вирази у фігурних дужках обчислюються й підставляються:

name, age = "Олена", 20
print(f"{name} має {age} років")
print(f"Через рік: {age + 1}")
print(f"{age=}")

Олена має 20 років
Через рік: 21
age=20

Після двокрапки в дужках задають формат:

Щоб вивести фігурну дужку, її подвоюють: f"{{текст}}" дає {текст}.

Приклад: калькулятор гіпотенузи

Об'єднаємо все: введення, перетворення, вираз і форматований вивід.

a = float(input("Катет a: "))
b = float(input("Катет b: "))
c = (a ** 2 + b ** 2) ** 0.5
print(f"Гіпотенуза: {c:.2f}")

Порядок дій: input повертає рядки, float перетворює їх на числа, вираз обчислює корінь через степінь 0.5, f-рядок виводить результат із двома знаками.

Підсумок

1. Вираз має значення, інструкція виконує дію. Пріоритет: **, унарний -, * / // %, + -.
2. / завжди дає float, // ділить націло з округленням вниз, % дає остачу зі знаком дільника.
3. Скорочені оператори (+= та інші) для незмінних типів створюють новий об'єкт.
4. input() завжди повертає str.
5. int(), float(), str(), bool() створюють новий об'єкт. int("3.5") — ValueError, int(3.9) — 3.
6. f-рядок підставляє вирази й форматує вивід: {x:.2f}, {n:05d}.

Типові хибні уявлення

Передбачте, перш ніж запускати

print(17 // 5, 17 % 5, -17 // 5, -17 % 5)

3 2 -4 3

print(2 + 3 * 4 ** 2)

50

x = input()
print(x * 3)
print(int(x) * 3)

555
15

print(int("7") + float("0.5"))

7.5

Практичні завдання

price = float(input("Ціна: "))
qty = int(input("Кількість: "))
print(f"Разом: {price * qty:.2f} грн")

total = int(input("Секунд: "))
hours, rest = divmod(total, 3600)
minutes, seconds = divmod(rest, 60)
print(f"{hours:02d}:{minutes:02d}:{seconds:02d}")

01:02:05

n = int(input("Число: "))
print(n // 10 + n % 10)

n = int(input("Число: "))
print(n % 2)