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')

Switch/case in Python

Fino alla versione 3.10, Python non offriva un'implementazione per il costrutto switch/case. A partire da quest'ultima, però, è stato implementato il cosiddetto pattern matching mediante la sintassi match/case:

match command:
    case "caso 1":
        istruzioni()
    case "altro caso":
        print("Comando sconosciuto")

Approfondiremo questo costrutto nell'apposita lezione.

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.

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.

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]

Istruzioni break e continue

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

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.