Programmazione in Python

Obiettivi del Corso

Questo corso introduce la programmazione funzionale e la programmazione in Python, fornendo una base solida per sviluppatori di tutti i livelli.

Perché Python?

Python non è un linguaggio principalmente funzionale, ma è un linguaggio multiparadigma che supporta programmazione procedurale, orientata agli oggetti e funzionale. Esistono linguaggi principalmente funzionali (OCaml, Haskell, F#), ma abbiamo scelto Python per la sua diffusione e praticità.

Perché la Programmazione Funzionale?

• Base matematica: Fondata sul lambda calcolo
• Paradigma diverso: Insegna approcci alternativi alla risoluzione dei problemi
• Semplicità: Spesso porta a soluzioni più eleganti
• Parallelizzazione: Si presta meglio all'esecuzione parallela automatica

Elementi della Programmazione Funzionale

• Composizione di funzioni: I programmi sono combinazioni di funzioni
• Funzioni come oggetti: Possono essere passate come parametri e ritornate
• Immutabilità: I dati non vengono modificati, ma sostituiti con nuovi dati
• Lazy evaluation: Calcoli eseguiti solo quando necessari

Origini e Sviluppo

• Creatore: Guido van Rossum, programmatore olandese
• Nome: Deriva da "Monty Python's Flying Circus"
• Primo rilascio: 1991
• Versione 2.0: 2000
• Versione 3.0: 2008

Anaconda Distribution

Nel laboratorio utilizziamo Anaconda3, che include:

• Python 3.7.3 (o versioni successive)
• Jupyter Notebooks
• Spyder IDE
• Numerose librerie pre-installate

/opt/anaconda3/bin/anaconda-navigator

Jupyter Notebook

Jupyter Notebook è un'applicazione web interattiva che permette di creare e condividere documenti contenenti codice, equazioni, visualizzazioni e testo narrativo.

Caratteristiche Principali

• File .ipynb: Contengono testo e codice eseguibile
• Celle: Possono essere di tipo Markdown (testo) o Code (codice Python)
• Architettura client-server: Funziona nel browser web
• Kernel condiviso: Tutte le celle condividono lo stesso spazio di memoria

Spyder IDE

Spyder è un ambiente di sviluppo integrato per Python, particolarmente adatto per sviluppo scientifico e data analysis.

Interfaccia Spyder

• Pannello Editor: A sinistra, per scrivere codice
• Console IPython: In basso a destra, per esecuzione interattiva
• Pannello ausiliario: In alto a destra, con diverse tab

Sequenze

Le sequenze sono collezioni ordinate di elementi. Python offre diversi tipi di sequenze, ognuna con caratteristiche specifiche.

Accesso agli Elementi

L'accesso agli elementi avviene tramite indicizzazione con parentesi quadre:

aSeq[i]  # Ritorna l'i-esimo elemento della sequenza

ls = [1, 2, 3, 4]
# Elemento 1: indice 0 o -4
# Elemento 2: indice 1 o -3
# Elemento 3: indice 2 o -2
# Elemento 4: indice 3 o -1

Operazioni Comuni

Funzioni Utili

• min(seq) e max(seq): Trovano minimo e massimo
• seq.index(x): Ritorna l'indice della prima occorrenza di x
• seq.count(x): Conta le occorrenze di x

Stringhe

Le stringhe sono sequenze di caratteri. In Python non esiste il tipo "carattere" - esistono solo stringhe di lunghezza 1.

Tipi di Letterali Stringa

Caratteri Speciali

• \n: Nuova riga
• \t: Tab
• \\: Backslash letterale
• \' e \": Apici letterali

# Stringhe multi-linea
testo = '''Questa è una
    stringa
su tre righe'''

# Raw string
percorso = r'C:\Users\nome\file.txt'

# f-string
nome = "Mario"
messaggio = f'Ciao {nome}!'

# Concatenazione automatica
risultato = "prima" "seconda"  # "primaseconda"

Slicing

Lo slicing permette di estrarre porzioni di sequenze creando nuove sequenze.

Sintassi Completa

sequenza[inizio:fine:passo]

• inizio: Indice di partenza (incluso)
• fine: Indice di fine (escluso)
• passo: Incremento (default: 1)

s = "abcdefg"

# Esempi base
s[1:4]     # "bcd"
s[:3]      # "abc" (dall'inizio)
s[2:]      # "cdefg" (fino alla fine)
s[:]       # "abcdefg" (copia completa)

# Con passo
s[::2]     # "aceg" (elementi pari)
s[1::2]    # "bdf" (elementi dispari)

# Slicing inverso
s[::-1]    # "gfedcba" (stringa invertita)
s[5:1:-1]  # "fedc" (da destra a sinistra)

Liste

Le liste sono sequenze mutabili che possono contenere elementi di qualsiasi tipo.

Creazione di Liste

# Lista con elementi
numeri = [1, 2, 3, 4, 5]

# Lista mista (sconsigliata)
mista = [1, "due", 3.0, [4, 5]]

# Lista vuota
vuota = []

# Da stringa
caratteri = list("python")  # ['p', 'y', 't', 'h', 'o', 'n']

Metodi Principali

Unpacking con Asterisco

numeri = [1, 2, 3, 4, 5]

# Unpacking base
primo, secondo = [1, 2]

# Con asterisco
primo, *resto = numeri          # primo=1, resto=[2,3,4,5]
*inizio, ultimo = numeri        # inizio=[1,2,3,4], ultimo=5
primo, *mezzo, ultimo = numeri  # primo=1, mezzo=[2,3,4], ultimo=5

Assegnamento a Slice

Le liste supportano l'assegnamento diretto a slice, permettendo di modificare porzioni della lista:

lista = [1, 2, 3, 4, 5]

# Sostituisce elementi
lista[1:4] = [7, 8]      # [1, 7, 8, 5]

# Cambia lunghezza
lista[2:] = [9, 10, 11]  # [1, 7, 9, 10, 11]

# Slice esteso (passo > 1)
lista[::2] = [0, 0, 0]   # Sostituisce elementi a posizioni pari

Tuple

Le tuple sono sequenze immutabili, spesso utilizzate per dati eterogenei.

Creazione di Tuple

# Con parentesi
coordinate = (10, 20)
persona = ("Mario", 30, "Roma")

# Senza parentesi
punto = 1, 2, 3

# Tupla vuota
vuota = ()

# Tupla con un elemento (nota la virgola!)
singleton = (42,)

# Da lista
da_lista = tuple([1, 2, 3])

Utilizzo delle Tuple

• Coordinate: (x, y, z)
• Dati eterogenei: (nome, età, città)
• Chiavi di dizionario: Se contengono solo dati immutabili
• Valori di ritorno multipli: return nome, età

Set

I set sono collezioni non ordinate di elementi unici, utili per operazioni insiemistiche.

Creazione di Set

# Con parentesi graffe
numeri = {1, 2, 3, 4, 5}

# Rimuove duplicati automaticamente
unici = {1, 2, 3, 2, 3, 1}  # {1, 2, 3}

# Set vuoto (non {})
vuoto = set()

# Da lista
da_lista = set([1, 2, 2, 3])  # {1, 2, 3}

Operazioni Insiemistiche

set1 = {1, 2, 3, 4}
set2 = {3, 4, 5, 6}

print(set1 | set2)  # {1, 2, 3, 4, 5, 6} - Unione
print(set1 & set2)  # {3, 4} - Intersezione
print(set1 - set2)  # {1, 2} - Differenza
print(set1 ^ set2)  # {1, 2, 5, 6} - Differenza simmetrica

Dizionari

I dizionari sono collezioni di coppie chiave-valore, ottimizzate per l'accesso rapido tramite chiave.

Creazione di Dizionari

# Sintassi base
studente = {
    "nome": "Mario",
    "età": 20,
    "corso": "Informatica"
}

# Dizionario vuoto
vuoto = {}

# Con funzione dict()
da_coppie = dict([('a', 1), ('b', 2)])
con_keywords = dict(nome="Mario", età=20)

Accesso e Modifica

# Accesso
print(studente["nome"])        # Mario
print(studente.get("voto", 0)) # 0 (default se chiave non esiste)

# Modifica
studente["voto"] = 28
studente["età"] = 21

# Verifica esistenza
if "nome" in studente:
    print("Nome presente")

Metodi Principali

Iterazione

# Sulle chiavi (default)
for chiave in dizionario:
    print(chiave)

# Su chiavi e valori
for chiave, valore in dizionario.items():
    print(f"{chiave}: {valore}")

# Solo sui valori
for valore in dizionario.values():
    print(valore)

Funzioni di Conversione

Le funzioni di conversione creano nuovi oggetti del tipo desiderato senza modificare quelli originali.

Conversioni Principali

Conversioni Speciali

# Conversioni numeriche
print(float(True))    # 1.0
print(int("321") + 4) # 325

# Conversioni di strutture dati
print(list({'a': 1, 'b': 2}))  # ['a', 'b'] (solo chiavi)
print(list("PYTHON"))          # ['P', 'Y', 'T', 'H', 'O', 'N']

# Conversioni speciali
print(hex(20))  # 0x14
print(chr(69))  # E