Totuusarvot ja ehtolauseet

Tällä tunnilla tutustumme Pythonin totuusarvoihin True ja False sekä niihin liittyvään logiikkaan. Opimme vertailemaan eri arvoja toisiinsa ja tekemään vertailun tulosten perusteella ehdollisesti suoritettavaa ohjelmalogiikkaa.

Myöhemmin tällä kurssilla hyödynnämme totuusarvoja ja ehtoja toteuttaessamme toistorakenteita, joissa koodia toistetaan haluamiemme ehtojen mukaisesti.

Sisällysluettelo

Suositeltavaa luettavaa

• Ohjelmoinnin perusteet (mooc.fi): ehtorakenne
• Python for Everybody (py4e.com): Conditional execution
• Python documentation (docs.python.org): If statements
• Python 3 – ohjelmointiopas: luku 3

Totuusarvot (boolean)

Pythonissa on kaksi totuusarvoa:

tosi = True
epatosi = False

Näiden totuusarvojen tyyppi on bool, joka tulee sanasta boolean:

# arvon tyyppi voidaan tarkistaa Pythonin type-funktiolla:
>>> type(True)
<class 'bool'>

>>> type(False)
<class 'bool'>

Totuusarvoja voidaan monella tapaa käyttää kuten numeroita ja merkkijonoja. Niitä voidaan esimerkiksi tulostaa ja asettaa muuttujiin:

print(True)     # True

muuttuja = True
print(muuttuja) # True

Totuusarvojen kääntäminen, eli negaatio, tapahtuu Pythonissa not-operaattorin avulla:

tosi = True         # True
epatosi = not tosi  # False

Vertailuoperaatiot

Totuusarvoja kirjoitetaan suhteellisen harvoin koodiin sellaisenaan. Sen sijaan totuusarvot syntyvät tyypillisesti erilaisten vertailujen tuloksena:

ika = 22
print(ika >= 18)    # tulostaa True

Vertailujen tuloksia voidaan toki tulostaa kuten yllä, mutta ne voidaan myös asettaa talteen muuttujiin:

ika = 22
taysi_ikainen = ika >= 18   # True asetetaan talteen muuttujaan

“Suurempi kuin” vertailun lisäksi Pythonissa on lukuisia muita vertailuoperaattoreita, joilla voimme vertailla eri arvoja toisiinsa:

Kaikki seuraavan esimerkin muuttujat saavat arvoikseen True, eli vertailujen tulokset ovat tosia:

luku = 1

yhtasuuri = luku == 1
suurempi = luku > 0
pienempi = luku < 2
suurempi_tai_sama = luku >= 1
pienempi_tai_sama = luku <= 1
eri_suuruinen = luku != 0

If-ehtolause

Totuusarvojen yleinen käyttötarkoitus on koodin suorittaminen vain tietyn ehdon täyttyessä. Tällöin tietyt koodirivit suoritetaan ainoastaan silloin, kun niille asetettu ehto toteutuu.

Tarkastettava ehto kirjoitetaan if-avainsanan jälkeen: if ehto:. Ehdon toteutuessa suoritettavat koodirivit kirjoitetaan uuteen koodilohkoon heti if-lauseen jälkeen. Pythonissa koodilohkot erotetaan toisistaan sisennyksillä, jotka ovat tyypillisesti neljä välilyöntiä:

if ehto:
    # ehdollisesti suoritettava koodi

# ehtorakenteen jälkeen suoritus jatkuu täällä

Ehtona on aina oltava totuusarvo tai totuusarvon saava lauseke, esimerkiksi:

ika = int(input('Kerro ikäsi: '))

taysi_ikainen = ika >= 18

if taysi_ikainen:
    # tähän lohkoon kirjoitettu koodi suoritetaan 
    # vain, jos taysi_ikainen sai arvon True
    print("Olet täysi-ikäinen")

If-lauseen ehtona voi olla myös lauseke, joka suoritetaan (evaluoidaan) ensin, ja päätös tehdään saadun tuloksen mukaan.

if ika >= 18:
    print("Olet täysi-ikäinen")

Vertailu “== True”

Toisinaan ehtolauseen sisään saatetaan kirjoittaa jonkin arvon vertailu True-arvoon:

if taysi_ikainen == True:
    # ...

Tämä on kuitenkin turhaa, koska taysi_ikainen == True saa aina arvokseen saman arvon kuin taysi_ikainen. Voimme käyttää siis aina suoraan taysi_ikainen-muuttujan arvoa:

if taysi_ikainen:
    # ...

Merkkijonojen vertailu

Merkkijonojen vertailun tulokset riippuvat Pythonissa merkkijonojen kirjainkoosta. Seuraavalla videolla käsitellään ratkaisu merkkijonojen vertailemiseksi kirjainkoosta riippumatta:

Syötteiden kysyminen ja ehtolauseet ohjelmalogiikan osana

Seuraavalla videolla esitellään ohjelmissa tyypillinen rakenne, jossa ohjelman logiikka ja tulosteet ovat aina samat, mutta ohjelmassa käytettävä veroprosentti vaihtelee hinnan mukaan ehtolauseen avulla. Videolla vertaillaan lisäksi käyttäjän syöttämää merkkijonoa kirjainkoosta riippumatta.

Ehtojen yhdistäminen

Totuusarvoja voidaan yhdistellä ja- sekä tai-operaatioilla. Näiden operaatioiden tuloksena saadaan myös totuusarvoja.

Ja (and)

Ehdon “a ja b” (a and b) arvoksi tulee True vain silloin, kun molemmat puolet ovat tosia.

Esimerkiksi, jos kesäkuukausiksi lasketaan kesä, heinä ja elokuu, voidaan on_kesa-muuttujan logiikassa hyödyntää and-operaatiota:

on_kesa = kuukausi >= 6 and kuukausi <= 8

Ja-operaation tulos voidaan esittää kahden arvon yhdistelmien avulla taulukkona siten, että vasemmalla olevien a:n ja b:n kaikkien arvojen yhdistelmien perusteella esitetään kyseisten arvojen ja-operaation tulos a and b:

Tai (or)

Ehdon “a tai b” (a or b) arvoksi tulee True aina, kun vähintään toinen arvoista on True:

Esimerkiksi, jos talvikuukausiksi lasketaan tammi-, helmi-, marras- ja joulukuu, tarvitaan kesän logiikasta poiketen or-operaatiota:

on_talvi = kuukausi <= 2 or kuukausi >= 11

Tai-operaation tulos voidaan esittää kahden arvon yhdistelmien avulla taulukkona siten, että vasemmalla olevien a:n ja b:n kaikkien arvojen yhdistelmien perusteella esitetään kyseisten arvojen tai-operaation tulos a || b:

Ehtorakenteet (ja)

Ehtolauseessa voidaan suorittaa (evaluoida) myös monimutkaisempia lausekkeita, joissa tehdään useita eri vertailuja:

kello = 16

if kello >= 10 and kello < 18:
    # tähän lohkoon kirjoitettu koodi suoritetaan vain,
    # jos molemmat and-operaation ympärillä olevat ehdot toteutuvat
    print("Hyvää päivää!")

Edellä oleva ehto toteutuu vain, jos kello on samaan aikaan sekä suurempi tai yhtä suuri kuin 10 ja pienempi kuin 18.

Ehtorakenteet (tai)

Vuorokaudenajoista yö asettuu sekä järjestysnumeroltaan pienille että suurille tunneille. Tällainen ehto voidaan tarkistaa yhdistelemällä kaksi vertailua tai-operaatiolla:

kello = 16

if kello >= 22 or kello < 7:
    # tähän lohkoon kirjoitettu koodi suoritetaan
    # jos kumpi tahansa ehdoista toteutuu!
    print("Hyvää yötä!")

Erilaisia ehtoja voidaan kirjoittaa myös ehtorakenteiden ulkopuolelle, jolloin niiden tulokset voidaan esimerkiksi sijoittaa muuttujiin:

# vertailu suoritetaan ensin ja sen tulos asetetaan muuttujaan:
on_paiva = kello >= 10 and kello < 18
on_yo = kello >= 22 or kello < 7

# sama kuin aikaisemmin, mutta muuttujan avulla:
if on_paiva:
    print("Hyvää päivää!")

# sama kuin aikaisemmin, mutta muuttujan avulla:
if on_yo:
    print("Hyvää yötä!")

Vertailujen ympärillä voidaan käyttää aina myös sulkuja. Tarkoituksenmukainen välilyöntien ja sulkujen hyödyntäminen helpottaa koodin lukemista ja vähentää virheiden mahdollisuuksia.

Pythonissa on monista muista kielistä poiketen mahdollista vertailla yhtä arvoa samanaikaisesti kahteen muuhun arvoon: a < b < c. Tämän syntaksin avulla on_paiva-ehto voidaan ilmaista myös suoraviivaisemmin:

on_paiva = 10 <= kello < 18

Oikean kellonajan käyttäminen ohjelmassa 🕒

Edellisissä esimerkeissä esitetty kellonajan “kovakoodaaminen” tai kysyminen käyttäjältä eivät vastaa tavanomaisen ohjelman oikeaa toimintalogiikkaa. Oikeaa kellonaikaa voidaan käyttää esimerkiksi seuraavalla tavalla Pythonin datetime -moduulin avulla.

Lisää ensin import-käsky tiedoston alkuun, jotta voit käyttää datetime-moduulia:

from datetime import datetime

Sen jälkeen voit luoda datetime-olion ja käyttää sitä kellonajan selvittämiseksi:

# Luodaan ajanhetki ja asetetaan se uuteen muuttujaan:
nykyhetki = datetime.now()

# Ajanhetki sisältää sekä päivän että kellonajan. Pyydetään kellonaika time-funktiolla:
aika = nykyhetki.time()

# Viimeisenä otetaan kellonajasta vain tunnit:
tunnit = aika.hour

if 10  <= tunnit < 18:
    print("Hyvää päivää!")

Else-lohko

Usein ohjelmissa on tarpeen tehdä joko-tai-tyyppistä logiikkaa. Tämä tapahtuu helpoiten if-else-rakenteen avulla.

If-ehtorakenteen jälkeisessä vapaaehtoisessa else-lohkossa oleva koodi suoritetaan, mikäli if-lauseen ehto ei toteutunut:

tunnit = 14

if 8 <= tunnit < 16:
    print("Työskentele ahkerasti!")
else:
    # Tässä lohkossa oleva koodi suoritetaan, jos 
    # edellä ollut if-ehto ei toteutunut 
    print("Vapaa-aika!")

else-avainsana koodilohkoineen kirjoitetaan aina heti if-lohkon jälkeen.

if / elif / else

elif-lohkossa oleva koodi suoritetaan, jos edeltävien ehtolauseiden ehdot eivät ole toteutuneet ja tämän ehtorakenteen ehto toteutuu:

kello = 16

if kello >= 22:     # tämä tarkastus tehdään aina ensin
    print("Hyvää yötä!")
elif kello >= 17:   # tämä ehto tarkastetaan, jos ensimmäinen oli epätosi
    print("Hyvää iltaa!")
else:
    # tänne päädytään, jos kaikki edellä olleet ehdot olivat epätosia
    print("Hyvää päivää!")

if-elif-else -ketjun ehtojen tarkastaminen päättyy aina ensimmäiseen True-arvon saaneeseen vertailuun.

Useiden ehtojen käsittely sekä sisäkkäiset ehtolauseet

Seuraavat videot esittelevät toisiinsa liittyvien ehtojen tarkastamista if- ja elif-ehtolauseilla. Lisäksi ehdoissa olevia arvoja yhdistellään or-operaatiolla.

Extra: “Truthy” ja “Falsy” arvot

Pythonissa, toisin kuin monissa muissa kielissä, kaikkia kaikkia arvoja voidaan käyttää myös totuusarvojen paikalla ehtolauseissa.

Pääsääntöisesti kaikki nollaa vastaavat sekä tyhjät arvot ovat epätosia, kun taas muut arvot ovat tosia:

if 'kissa':
    print('Kaikki ei-tyhjät merkkijonot ovat tosia!')

if 42:
    print('Kaikki nollasta poikkeavat numerot ovat tosia!')

Yllä oleva koodinpätkä tulostaa Kaikki ei-tyhjät merkkijonot ovat tosia! ja Kaikki nollasta poikkeavat numerot ovat tosia!.

Tämä ominaisuus on oikein käytettynä erittäin hyödyllinen, ja sillä voidaan myöhemmin esimerkiksi varmistaa, että lista ei ole tyhjä, ennen kuin sitä käytetään. Ominaisuuden kanssa on kuitenkin oltava tarkkana, koska esimerkiksi 'False' on ei-tyhjä merkkijono, joka vastaa loogisesti arvoa True:

taysi_ikainen = 'False'     # Merkkijono, ei totuusarvo!

if taysi_ikainen:
     print('Olet täysi-ikäinen!')

Koodi tulostaa siis virheellisesti Olet täysi-ikäinen!, koska muuttujassa on totuusarvon sijasta merkkijono.

Videoiden lisenssi

Tässä oppimateriaalissa hyödynnetyt Microsoftin Python for Beginners -videosarjan videot on lisensoitu Creative Commons Attribution-Noncommercial-No Derivative Works 4.0 International -lisenssillä.