5. Variabelen#

Stel je de volgende situatie eens voor:

Zakgeld

De opa en oma van Alan hebben acht kleinkinderen en geven aan elk van hen wekelijks een zakcentje. Omdat ze aan de oudere kleinkinderen meer zakgeld willen geven dan de jongere, hebben ze het volgende systeem bedacht:

Elk kleinkind krijgt 1 euro en daarbij per levensjaar nog 50 cent.

Alan is 10 jaar oud en hij krijgt van opa en oma dus €1,00 + 10 $\times$ €0,50 = €6,00.

Alans opa en oma moeten voor dit systeem acht keer dezelfde berekening maken, telkens met een andere leeftijd. Dat is nog wel te doen, maar stel dat opa en oma vijftig kleinkinderen hadden? Of dat de berekening veel ingewikkelder zou zijn? Dan zouden opa en oma beter een computerprogramma gebruiken, want daarin kun je met variabelen werken!

In de zakgeldberekening zijn de waarden €1,00 en €0,50 constanten; ze veranderen niet. De waarde die variabel is, is de leeftijd. Voor de berekening van het zakgeld, kun je een formule gebruiken met de variabele leeftijd:

  1.00 + leeftijd * 0.50

Nu hoeven opa en oma slechts voor elk kleinkind de waarde van leeftijd in te vullen en het computerprogramma voert de berekening uit.

Enkele teksten en voorbeelden in dit hoofdstuk zijn afkomstig uit of geïnspireerd op het boek De programmeursleerling, geschreven door Pieter Spronck. Dit is een gratis boek dat je hier kunt downloaden

Waarden opslaan#

Na het bovenstaande zakgeldvoorbeeld zou je kunnen denken dat een variabele een woord is dat een getal vervangt in een berekening. Een variabele is echter meer dan dat. Het is een plek in het geheugen van de computer die je een naam kunt geven en waarin je een waarde kunt opslaan. Die waarde kan een getal zijn, maar ook tekst of iets anders. Vaak wordt een variabele vergeleken met een doosje, voorzien van een label dat aangeeft wat er in zit.

een variabele beschouwd als een doosje — In een variabele kun je een waarde opslaan#

Om in Python een waarde op te slaan in een variabele gebruik je een assignment statement. Assignment betekent toekenning: je kent een waarde toe aan de variabele. Python gebruikt hiervoor de assignment operator =.

>>> leeftijd = 10

Met deze ene regel code bewerkstellig je drie dingen:

Er wordt een plek in het geheugen gereserveerd.
De plek in het geheugen krijgt de naam leeftijd.
Op de plek in het geheugen wordt de waarde 10 opgeslagen.

Vervolgens kun je de variabele gebruiken in berekeningen. Wanneer je in de CLI de naam van de variabele typt en op Enter drukt, toont Python de waarde.

>>> leeftijd = 10
>>> leeftijd
10
>>> leeftijd + 2
12

Je kunt in een variabele slechts één waarde tegelijkertijd opslaan. Wanneer je een nieuwe waarde in een variabele opslaat, wordt de oude weggegooid.

>>> leeftijd = 10
>>> leeftijd
10
>>> leeftijd = 3
>>> leeftijd
3

De uitkomst van een berekening kun je natuurlijk ook opslaan in een variabele, zoals hieronder getoond.

>>> leeftijd = 10
>>> zakgeld = 1 + leeftijd * 0.5
>>> zakgeld
6.0
>>> leeftijd = 3
>>> zakgeld
6.0

Deze code berekent het zakgeldbedrag en slaat het resultaat op in de variabele zakgeld. Vervolgens krijgt de variabele leeftijd de waarde 3, maar de waarde van zakgeld blijft ongewijzigd; er is immers geen nieuwe waarde aan toegekend. Om dat te verhelpen, zou je het volgende moeten doen:

>>> leeftijd = 10
>>> zakgeld = 1 + leeftijd * 0.5
>>> zakgeld
6.0
>>> leeftijd = 3
>>> zakgeld = 1 + leeftijd * 0.5
>>> zakgeld
2.5

Naamgeving#

Een goede variabelenaam beschrijft de data die de variabele bevat. Stel je voor dat je gaat verhuizen en op alle verhuisdozen het etiket ‘Spullen’ plakt. Je zou niks meer kunnen terugvinden! In Python mag je je variabelen vrijwel elke naam geven die je maar wilt, zolang hij voldoet aan de volgende regels:

De naam mag enkel letters, cijfers en het underscore karakter _ bevatten. Spaties zijn dus niet toegestaan.
De naam mag niet met een cijfer beginnen.
De naam mag geen gereserveerd woord zijn.

Gereserveerde woorden (keywords) hebben al een betekenis in Python en daarom kun je ze niet als variabelenaam gebruiken. Met het commando help('keywords') kun je in de CLI de lijst van keywords opvragen:

>>> help('keywords')
Here is a list of the Python keywords.  Enter any keyword to get more help.

False               class               from                or
None                continue            global              pass
True                def                 if                  raise
and                 del                 import              return
as                  elif                in                  try
assert              else                is                  while
async               except              lambda              with
await               finally             nonlocal            yield
break               for                 not

Hieronder zie je enkele voorbeelden van geldige en ongeldige variabelenamen.

Geldige variabelenaam	Ongeldige variabelenaam
`favoriete_kleur`	`favoriete-kleur` (streepjes mogen niet)
`favorieteKleur`	`favoriete kleur` (spaties mogen niet)
`speler2`	`2speler` (geen cijfer aan het begin)
`_42`	`42` (geen cijfer aan het begin)
`TOTALE_SOM`	`TOTALE_$OM` (speciale karakters als $ mogen niet)
`hoi`	`'hoi'` (speciale karakters als ‘ mogen niet)
`password`	`pass` (keywords mogen niet)

Variabelenamen zijn hoofdlettergevoelig (case-sensitive), wat betekent dat spam, SPAM, Spam en sPaM vier verschillende variabelen zijn. Hoewel Spam een geldige variabelenaam is, is het gebruikelijk in Python voor variabelenamen uitsluitend kleine letters te gebruiken. De stijlgids voor Python code schrijft voor:

PEP 8 - Style Guide for Python Code

Variable names should be lowercase, with words separated by underscores as necessary to improve readability.

Dus gebruik liever aantal_appels dan aantalAppels als variabelenaam.

Richtlijnen#

Uiteraard dien je je aan de regels voor variabelenamen te houden, anders werkt je programma niet. Maar daarnaast is het goed om de volgende richtlijnen in acht te nemen wanneer je een naam bedenkt voor een variabele:

Gebruik nooit een naam die ook de naam is van een functie. Je hebt al kennisgemaakt met de functie print(). Wanneer je een variabele de naam print geeft, is dat vragen om problemen.
Probeer een variabelenaam te kiezen die aangeeft wat je in de variabele gaat opslaan. Bijvoorbeeld een variabele die het aantal levens van de speler van een game bijhoudt, zou de naam aantal_levens kunnen hebben, en beter niet de_zon_schijnt.
Een uitzondering hierop zijn de namen voor wegwerp variabelen: variabelen die slechts even gebruikt worden voor een klein stukje code en van zichzelf eigenlijk geen betekenis hebben. Daarvoor gebruiken we vaak namen van 1 letter zoals i of j.

Door je te houden aan deze richtlijnen wordt je code beter leesbaar. Kijk maar eens naar de volgende code:

a = 3.14159265
b = 4
c = 9
d = a * b**2 * c / 3
print(d)

Snap je wat deze code doet? Waarschijnlijk zie je wel dat in de variabele a een benadering van het getal $\pi$ (pi) is opgeslagen, maar wat stelt d voor?

De code berekent de inhoud (het volume) van een kegel. De wiskundige formule die daarbij hoort is:

\[Inhoud = \frac{\pi \times straal^{2} \times hoogte}{3}\]

Bekijk nu eens de volgende code:

PI = 3.14159265
straal = 4
hoogte = 9
inhoud_van_kegel = pi * straal**2 * hoogte / 3
print(inhoud_van_kegel)

Dit is een stuk leesbaarder, nietwaar? Probeer in je code dus altijd betekenisvolle namen te gebruiken.

Constanten#

Meestal veranderen de waarden van variabelen gedurende de uitvoering van je programma. Bijvoorbeeld een variabele aantal_levens kan bij aanvang van een game de waarde 5 krijgen en tijdens het spelen teruglopen naar 0 (game over). Een constante is een variabele die slechts één keer een waarde krijgt en daarna niet meer verandert. Het is gebruikelijk om de namen van constanten met hoofdletters te schrijven.

ZWAARTEKRACHT = 0.1
valsnelheid = 2
print(valsnelheid)
valsnelheid = valsnelheid + ZWAARTEKRACHT
print(valsnelheid)

In de code hierboven zie je dat op regel 1 de constante ZWAARTEKRACHT wordt gemaakt en op regel 2 de variabele valsnelheid. Zwaartekracht is typisch een waarde die niet verandert (tenzij je naar een andere planeet gaat), terwijl valsnelheid juist heel veranderlijk is. Op regel 4 zie je dat valsnelheid de waarde krijgt van de oude valsnelheid vermeerderd met de zwaartekracht.

Verkorte operatoren#

Bij programmeren komt het vaak voor dat je de waarde van een variabele met 1 wilt verhogen of verlagen. Je zou dat als volgt kunnen doen:

spam = 6
spam = spam + 1
print(spam)

Omdat deze situatie zo vaak voorkomt, kent Python een aantal verkorte notaties om de inhoud van een variabele aan te passen. De volgende code doet hetzelfde als de code hierboven:

spam = 6
spam += 1
print(spam)

Zie je het verschil in de tweede regel? Wanneer je iets wilt optellen bij een variabele kun je += gebruiken als assignment operator, met de variabele aan de linkerkant en wat je erbij op wilt tellen aan de rechterkant. Net zo kun je voor aftrekken, vermenigvuldigen en delen de operators -=, *= en /= gebruiken.

aantal_bananen = 100
aantal_bananen += 12
aantal_bananen -= 13
aantal_bananen *= 19
aantal_bananen /= aantal_bananen
print(aantal_bananen)