1.2.2 - Programmazione strutturata

Come tutti i linguaggi derivati da C, anche Python offre il supporto ai principali costrutti della programmazione strutturata. Vediamoli brevemente.

Istruzione condizionale

Partiamo dall'istruzione condizionale che, come in tutti i linguaggi di programmazione, è espressa dalle parole chiave if ed else.

La sintassi base è di questo tipo:

if condizione_verificata:
    istruzioni
else:
    altre_istruzioni

In pratica, se condizione_verificata è vero, allora saranno eseguite le istruzioni. In alternativa, se condizione_verificata è falso, allora saranno eseguite le altre_istruzioni. Ad esempio:

>>> if a < 5:
>>>     print('a è minore di 5')
>>> else:
>>>     print('a è maggiore di 5')

Per utilizzare la notazione else if dovremo ricorrere alla parola chiave elif. Ad esempio:

>>> if a < 5:
>>>     print('a è minore di 5')
>>> elif a == 5:
>>>     print('a è uguale a 5')
>>> else:
>>>     print('a è maggiore di 5')

Il costrutto match/case

Introdotta in Python 3.10, l'istruzione match è l'evoluzione del classico switch presente in altri linguaggi di programmazione. Il costrutto, che definisce il cosiddetto structural pattern matching, non si limita a confrontare diversi valori, ma permette anche di analizzare la struttura dei dati. Ad esempio, se volessimo visualizzare un messaggio relativo ad un errore HTTP:

status = 404

match status:
    case 200:
        print("OK")
    case 400 | 404:
        print("Errore Client")
    case 500:
        print("Errore Server")
    case _: # Wildcard (equivalente al default)
        print("Status sconosciuto")

Il costrutto può anche essere usato per gestire formati dati eterogenei, come delle tuple:

punto = (0, 0)

match punto:
    case (0, 0):
        print("Origine")
    case (0, y):
        print(f"Asse Y, valore {y}")
    case (x, 0):
        print(f"Asse X, valore {x}")
    case (x, y):
        print(f"Punto alle coordinate {x}, {y}")

Cicli

Ciclo for

Il ciclo for itera su una sequenza, come una lista o una stringa, ed ha una sintassi del tipo:

for elemento in sequenza:
    istruzioni()

Per fare un esempio, nel seguente blocco di codice vediamo come mostrare a schermo in maniera iterativa i numeri che vanno da 0 a 5 (escluso):

vals = [0,1,2,3,4]
for i in vals:
    print(i)

Il risultato che sarà stampato a schermo è:

0
1
2
3
4

Rispetto ai linguaggi "classici", quindi, il ciclo for opera esclusivamente sugli iterabili, per cui potrebbe in qualche caso occorrere una riprogettazione del codice. Tuttavia, questa caratteristica di Python comporta anche una maggiore semplicità del codice; ad esempio, vediamo come è molto semplice iterare su una stringa:

string = "Python"
for char in string:
    print(char)

A schermo vedremo in entrambi i casi il seguente risultato:

P
y
t
h
o
n

No free lunches!

Come ci ricorda il no free lunches theorem, non esistono pasti gratuiti! Infatti, la maggiore semplicità sintattica offerta da Python non è indolore, ma ha un costo. Uno script Python, infatti, per quanto ottimizzato, non potrà quasi mai offrire performance paragonabili ad un codice ottimizzato in C o C++, a meno di non usare particolari (ed avanzati) accorgimenti.

Iterare in maniera pythonic

Spesso abbiamo la necessità di iterare su una lista considerando anche l'indice dell'elemento corrente. Nei linguaggi C-like, di solito, viene utilizzato un indice numerico manuale; tuttavia, Python offre una modalità molto più pythonic mediante la funzione enumerate():

nomi = ["Mario", "Luigi", "Wario"]

for i, nome in enumerate(nomi):
    print(f"Indice {i}: {nome}")

Se invece dovessimo iterare su due liste contemporaneamente potremo usare la funzione zip():

nomi = ["Mario", "Luigi", "Wario"]
eta = [28, 30, 32]

for n, e in zip(nomi, eta):
    print(f"{n} ha {e} anni")

Ciclo while

A differenza del ciclo for, il funzionamento del while è analogo a quello delle controparti negli altri linguaggi di programmazione. La sintassi generica è:

while(condizione):
    istruzioni()

Ad esempio:

import random
i = True
while (i):
    if random.randint(-5, 5) > 0:
        print("Continuo!")
    else:
        print("Esco!")
        i = False

Il codice nel blocco precedente non fa altro che generare un valore numerico intero casuale nell'intervallo \([-5, 5]\) mediante la funzione randint. Se tale valore è superiore a \(0\), il ciclo continua, altrimenti si esce dallo stesso.

A schermo vedremo, ad esempio:

Continuo!
Continuo!
Esco!

I valori booleani in Python

I più attenti avranno notato come i valori booleani in Python siano stati scritti come True e False. Questo non è un refuso: la prima lettera è proprio una maiuscola.

Istruzioni break e continue

Le istruzioni break e continue permettono rispettivamente di uscire dal ciclo o di saltare all'iterazione successiva. Ad esempio:

from random import randint

while (True):
    if randint(-5, 5) > 0:
        print("Continuo!")
        continue
    else:
        print("Esco!")
        break
print("Sono uscito!")

Le istruzioni precedenti usciranno dal ciclo quando viene generato casualmente un numero negativo, mentre continueranno ad iterare quando viene generato casualmente un numero positivo.

Il blocco else nei cicli

Python permette di associare un blocco else ai cicli for e while. In particolare, il codice indentato in questo blocco verrà eseguito solo al termine naturale del ciclo (e, quindi, se non viene trovato un break).

numeri = [1, 3, 5]
target = 4

for n in numeri:
    if n == target:
        print("Trovato!")
        break
else:
    print("Numero non trovato nella lista.")

La funzione range()

Riprendiamo adesso il ciclo for visto in precedenza.

vals = [0, 1, 2, 3, 4]
for i in vals:
    print(i)

Nonostante il codice sia già compatto, scrivere manualmente la sequenza da iterare può facilmente diventare un'operazione abbastanza complessa. Python ci viene quindi in aiuto tramite la funzione range(i, j, s), che genera una sequenza avente tutti i numeri compresi tra i (incluso) e j (escluso) a passo s. Ad esempio, per generare i numeri compresi tra 0 e 4 scriveremo:

>>> r = range(0, 5, 1)
>>> print(list(r))
[0, 1, 2, 3, 4]

Nota

Notiamo che per mandare in output i valori di r dovremo convertirlo in lista (list(r)).

Qualora omessi, i ed s assumono valori di default rispettivamente 0 ed 1:

>>> r = range(5)
>>> print(list(r))
[0, 1, 2, 3, 4]

E' anche possibile specificare una sequenza decrementale ponendo i > j ed s < 0:

>>> r = range(5, 1, -1)
>>> print(list(r))
[5, 4, 3, 2]