Loopar med villkor

I den förra delen bekantade vi oss med while True -loopen som ett sätt för att upprepa delar av kod. Så som loopen är uppbyggd är villkoret alltid True, alltså sant. Vi måste då avsluta loopen manuellt med break i något skede för att undvika en oändlig loop. Exempelvis:

# skriv ut tal tills värdet på variabeln a är 5
a = 1
while True:
    print(a)
    a += 1
    if a == 5:
        break

Men förstås behöver villkoret inte alltid vara True, utan det kan vara vilket som helst Boolean-uttryck. while-satsens struktur ser ut så här:

while <villkor>:
    <block>

Idén är att koden körs om och om igen så länge som villkoret är sant. Villkorets värde kollas inför varje ny iteratione och när det är False kommer programmet inte att fortsätta köra loopen, utan i stället fortsätta med koden som kommer efter while-blocket.

I den följande loopen har vi villkoret tal < 10. Blocket inom loopen kommer bara att köras då variabeln tal är mindre än tio.

tal = int(input("Ge ett tal: "))

while tal < 10:
    print(tal)
    tal += 1

print("Programmet är klart.")

Utskriften skulle kunna se ut så här:

Med den här strukturen kommer villkoret att kollas före blocket inom loopen körs. Det är möjligt att här blocket inte kommer att köras en enda gång. Till exempel så här:

Tolv är inte mindre än tio, så programmet skriver inte ut något tal alls.

Initialisering, villkor och uppdatering

När vi jobbar med while-loopar behöver vi komma ihåg tre steg: initialisering, ett villkor och uppdatering av variabler.

• Initialisering innebär att vi tilldelar startvärden till de variabler som används i loopens villkor. Det här behöver man göra före loopen i koden.
• Villkoret bestämmer hur länge loopen körs och anges direkt efter while.
• För att undvika oändliga loopar, måste vi se till att värdet på någon variabel i villkoret uppdateras, så att loopen steg för steg närmar sig sitt slut.

Här presenterar vi stegen i ett exempel:

Om någon av de här tre komponenterna fattas kommer loopen antagligen inte att fungera korrekt. Ett vanligt misstag är att låta bli att uppdatera variabler:

tal = 1

while tal < 10:
    print(tal)

print("Programmet är klart.")

Här kommer värdet på variabeln tal aldrig att ändras. Programmet är fast i en oändlig loop. Samma kod upprepas tills användaren avslutar programmet, till exempel med tangentkombinationen Control + C:

Skriva villkor

Alla Boolean-uttryck och kombinationer av dem kan användas som villkor i en while-loop. Till exempel skriver följande program ut vart tredje tal förutsatt att det är mindre än 100 och inte delbart med fem:

tal = int(input("Ge ett tal: "))

while tal < 100 and tal % 5 != 0:
    print(tal)
    tal += 3

Här följer två exempel på utskriften från programmet:

När man ger programmet värdet 28 kommer loopen att avslutas med 37, eftersom nästa tal är 40 – och är dividerbart med fem. När man ger värdet 96 kommer loopen att avsluta med 99 eftersom nästa tal är 102 – som inte är mindre än 100.

När du skriver en loop är det viktigt att se till att loopen alltid kommer att avslutas vid något skede. Det här programmet avslutas – eller inte – beroende på det värde som ges:

nummer = int(input("Ge ett tal: "))

while nummer != 10:
    print(nummer)
    nummer += 2

Om man ger ett jämnt tal som är lika med tio eller mindre, kommer loopen att avslutas:

I övriga fall kommer loopen att fortsätta oändligt eftersom det inte då finns något sätt för variabeln att bli lika med tio. Till exempel skulle 3 och 12 leda till en oändlig loop.

Tips för debuggning

Föreställ dig att du håller på att skapa ett aningen mer komplicerat program, som det i den följande uppgiften – Potenser av två. Du kunde till exempel börja så här:

stanna = int(input("Fram till talet"))
tal = 1
while tal == stanna:
   # kod

Programmet börjar med att läsa in det tal som användaren matar in och fortsätter till en while-loop med ett villkor.

Det är sannolikt att koden inte kommer att fungera på önskat sätt från början. Den kan behöva testas tio- eller till och med hundratals gånger före den fungerar korrekt.

Den här kodsnutten ber alltid om indata av användaren, vilket gör testandet långsamt och arbetsdrygt. Varje gång programmet testas måste ett värde anges.

Ett sätt att bli av med problemet är att hårdkoda ett värde i koden medan den testas:

# vi hårdkodar värdet här tills vidare
stanna = 8 # int(input("Fram till talet"))
tal = 1
while tal == stanna:
   # kod

När programmet fungerar med det hårdkodade värdet, kan man enkelt testa med andra hårdkodade värden. När allt fungerar korrekt kan man gå tillbaka till att testa programmet så att användaren anger värdet.

Det här tricket fungerar väl med flera av de tester som används i betygsättningen av den här kursens uppgifter. Om testet berättar att något är fel med till exempel värdet 42 så kan värdet tillfälligt hårdkodas i programmet medan du letar efter buggen:

# testet meddelade att koden inte fungerade korrekt då indatat är 42
stanna = 42 # int(input("Fram till talet"))
tal = 1
while tal == stanna:
   # kod

Debuggning med hjälp av print-satsen nämndes några gånger under den förra kursmodulen. De program som du skapar kommer att bli mer invecklade i och med att vi kommer längre i kursen. Då kommer mängden debuggning som du behöver göra också antagligen att öka i samma proportion. Vanliga orsaker till buggar finns ofta i de villkor som ska avsluta loopar – de fungerar eventuellt korrekt för vissa värden, medan andra värden orsakar problem. Det är inte alltid heller lätt att lägga märke till de här felen.

Därför är det nu dags att använda dig av print-satser för att debugga – om du inte redan har gjort det. Du hittar instruktioner i den första och fjärde delen av modul 2.

Vid sidan om print-satser finns även andra verktyg som kan använda för debuggning. Ett av dem är visualiseringsverktyget på Python Tutor -webbsidan. Verktyget låter dig köra din kod rad för rad och visar också de värden som är lagrade i variabler vid varje steg.

Koden – med några problem – från den förra delen visualiseras med Python Tutor i följande bild:

Den röda pilen visar var programmet körs för tillfället. Verktyget visar vad som har skrivits ut fram till pilen och visar också vilka värden varje variabel har i varje steg.

Det enda du behöver för att köra visualiseringsverktyget är att kopiera och klistra in din kod i verktygets kodfönster. Verktyget har en del begränsningar jämfört med den Python-version som används under den här kursen. Om du stöter på konstiga felmeddelanden kan det löna sig att använda någon annan metod för att debugga.

De som har sysslat med programmering en längre tid använder sällan visualiseringsverktyg, men för en nybörjare kan verktyget verkligen vara till hjälp. Det är osannolikt att man får ett program att fungera av en slump. Det är nödvändigt att man som programmerare förstår vilka värden ens programkod skapar vid ett visst skede medan programmet körs. Om de värden som lagras i variabler inte är sådana som man förväntar sig, finns det högst sannolikt en bugg i programmet.

Visualiseringsverktyget och print-satser är båda bra sätt för en programmerare att med egna ögon se att programmet gör exakt det som det ska göra.

Bilda strängar

Under kursens första vecka lärde vi oss att det är möjligt att kombinera strängar med hjälp av +-operatorn. Till exempel är detta helt korrekt Python-kod:

ord = "Ris"
ord = ord + ", sås"
ord = ord + " och Python"

print(ord)

+=-operatorn låter oss skriva ovanstående lite mer kompakt:

ord = "Ris"
ord += ", sås"
ord += " och Python"

print(ord)

Det här gäller också f-strängar som kan vara nyttiga då värden lagrade i strängar behövs som delar av en resulterande sträng. Till exempel kan vi skriva så här:

kurs = "Introkurs i programmering"
vitsord = 4

text = "Du fick "
text += f"vitsordet {vitsord} "
text += f"i kursen {kurs}"

print(text)

I det förra exemplet beräknade du summan av på varandra följande tal genom att alltid öka värdet inne i loopen.

Samma fungerar också för strängar – du kan lägga till nya delar i en sträng inom en loop. Den här tekniken kan vara till nytta i följande uppgift.

Se dina poäng genom att klicka på cirkeln nere till höger av sidan.