12.6    Boolesche Werte – bool 

Eine Instanz des Datentyps bool[ 35 ](Der Name bool geht zurück auf den britischen Mathematiker und Logiker George Boole (1815–1864). ) kann nur zwei verschiedene Werte annehmen: »wahr« oder »falsch« oder, um innerhalb der Python-Syntax zu bleiben, True oder False. Deshalb ist es auf den ersten Blick absurd, bool den numerischen Datentypen unterzuordnen. Wie in vielen Programmiersprachen üblich, wird in Python True analog zur 1 und False analog zur 0 gesehen, sodass sich mit booleschen Werten genauso rechnen lässt wie beispielsweise mit den ganzen Zahlen. Bei den Namen True und False handelt es sich um Konstanten, die im Quelltext verwendet werden können. Beachten Sie besonders, dass die Konstanten mit einem Großbuchstaben beginnen:

v1 = True
v2 = False

 

12.6.1    Logische Operatoren 

Ein oder mehrere boolesche Werte lassen sich mithilfe bestimmter Operatoren zu einem booleschen Ausdruck kombinieren. Ein solcher Ausdruck resultiert, wenn er ausgewertet wurde, wieder in einem booleschen Wert, also in True oder False. Bevor es zu theoretisch wird, folgt hier zunächst die Tabelle der sogenannten logischen Operatoren[ 36 ](Beachten Sie, dass es einen Unterschied gibt zwischen den logischen Operatoren, die im Zusammenhang mit booleschen Werten stehen, und den binären Operatoren, die sich auf die Binärdarstellung einer Zahl beziehen. ), und darunter sehen Sie weitere Erklärungen mit konkreten Beispielen.

Tabelle 12.6    Logische Operatoren des Datentyps bool

Logische Negierung

Die logische Negierung eines booleschen Wertes ist schnell erklärt: Der entsprechende Operator not macht True zu False und False zu True. In einem konkreten Beispiel würde das folgendermaßen aussehen:

if not x: 
    print("x ist False")
else: 
    print("x ist True")

Logisches UND

Das logische UND zwischen zwei Wahrheitswerten ergibt nur dann True, wenn beide Operanden bereits True sind. In Tabelle 12.7 sind alle möglichen Fälle aufgelistet:

Tabelle 12.7    Mögliche Fälle des logischen UND

In einem konkreten Beispiel würde die Anwendung des logischen UND so aussehen:

if x and y: 
    print("x und y sind True")

Logisches ODER

Das logische ODER zwischen zwei Wahrheitswerten ergibt genau dann eine wahre Aussage, wenn mindestens einer der beiden Operanden wahr ist. Es handelt sich demnach um ein nicht ausschließendes ODER. Ein Operator für ein logisches ausschließendes (exklusives) ODER existiert in Python nicht[ 37 ](Ein logisches exklusives ODER zwischen x und y lässt sich über (x or y) and not (x and y) nachbilden. ). Tabelle 12.8 listet alle möglichen Fälle auf:

Tabelle 12.8    Mögliche Fälle des logischen ODER

Ein logisches ODER könnte folgendermaßen implementiert werden:

if x or y: 
    print("x oder y ist True")

Selbstverständlich können Sie all diese Operatoren miteinander kombinieren und in einem komplexen Ausdruck verwenden. Das könnte etwa folgendermaßen aussehen:

if x and y or ((y and z) and not x): 
    print("Holla die Waldfee")

Wir möchten diesen Ausdruck hier nicht im Einzelnen besprechen. Es sei nur gesagt, dass der Einsatz von Klammern den erwarteten Effekt hat, nämlich dass umklammerte Ausdrücke zuerst ausgewertet werden. Tabelle 12.9 zeigt den Wahrheitswert des Ausdrucks auf, und zwar in Abhängigkeit von den drei Parametern x, y und z:

Tabelle 12.9    Mögliche Ergebnisse des Ausdrucks

Zusammenhang zu vergleichenden Operatoren

Zu Beginn des Abschnitts über numerische Datentypen haben wir einige vergleichende Operatoren eingeführt, die eine Wahrheitsaussage in Form eines booleschen Wertes ergeben. Das folgende Beispiel zeigt, dass diese ganz selbstverständlich zusammen mit den logischen Operatoren verwendet werden können:

if x > y or (y > z and x != 0): 
    print("Mein lieber Schwan")

In diesem Fall muss es sich bei x, y und z um Instanzen vergleichbarer Typen handeln, wie zum Beispiel int, float oder bool.

 

12.6.2    Wahrheitswerte nicht-boolescher Datentypen 

Mithilfe der Built-in Function bool lassen sich Instanzen eines jeden Basisdatentyps in einen booleschen Wert überführen.

>>> bool([1,2,3])
True
>>> bool("")
False
>>> bool(-7)
True 

Dies ist eine sinnvolle Eigenschaft, da sich eine Instanz der Basisdatentypen häufig in zwei Stadien befinden kann: »leer« und »nicht leer«. Oftmals möchte man beispielsweise testen, ob ein String Buchstaben enthält oder nicht. Da ein String in einen booleschen Wert konvertiert werden kann, wird ein solcher Test sehr einfach durch logische Operatoren möglich:

>>> not ""
True
>>> not "abc"
False

Durch Verwendung eines logischen Operators wird der Operand automatisch als Wahrheitswert interpretiert.

Für jeden Basisdatentyp ist ein bestimmter Wert als False definiert. Alle davon abweichenden Werte sind True. Tabelle 12.10 listet für jeden Datentyp den entsprechenden False-Wert auf. Einige der Datentypen wurden noch nicht eingeführt, woran Sie sich an dieser Stelle jedoch nicht weiter stören sollten.

Tabelle 12.10    Wahrheitswerte der Basisdatentypen

Alle anderen Werte ergeben True.

 

12.6.3    Auswertung logischer Operatoren 

Python wertet logische Ausdrücke grundsätzlich von links nach rechts aus, also im folgenden Beispiel zuerst a und dann b:

if a or b: 
    print("a oder b sind True")

Es wird aber nicht garantiert, dass jeder Teil des Ausdrucks tatsächlich ausgewertet wird. Aus Optimierungsgründen bricht Python die Auswertung des Ausdrucks sofort ab, wenn das Ergebnis feststeht. Wenn im Beispiel oben also a bereits den Wert True hat, ist der Wert von b nicht weiter von Belang; b würde dann nicht mehr ausgewertet. Das folgende Beispiel demonstriert dieses Verhalten, das Lazy Evaluation (dt. »faule Auswertung«) genannt wird.

>>> a = True
>>> if a or print("Lazy "):
...    print("Evaluation")
...
Evaluation

Obwohl in der Bedingung der if-Anweisung die print-Funktion aufgerufen wird, wird diese Bildschirmausgabe nie durchgeführt, da der Wert der Bedingung bereits nach der Auswertung von a feststeht. Dieses Detail scheint unwichtig, kann aber insbesondere im Zusammenhang mit seiteneffektbehafteten[ 38 ](siehe dazu Abschnitt 19.3.6, »Seiteneffekte« ) Funktionen zu schwer auffindbaren Fehlern führen.

Zu Beginn dieses Kapitels wurde gesagt, dass ein boolescher Ausdruck stets einen booleschen Wert ergibt, wenn er ausgewertet wurde. Das ist nicht ganz korrekt, denn auch hier wurde die Arbeitsweise des Interpreters in einer Weise optimiert, über die man Bescheid wissen sollte. Deutlich wird dies an folgendem Beispiel aus dem interaktiven Modus:

>>> 0 or 1
1

Nach dem, was wir bisher besprochen haben, sollte das Ergebnis des Ausdrucks True sein, was nicht der Fall ist. Stattdessen gibt Python hier den ersten Operanden mit dem Wahrheitswert True zurück. Das ist effizienter und hat in vielen Fällen trotzdem den erwünschten Effekt, denn der zurückgegebene Wert wird problemlos automatisch in den Wahrheitswert True überführt. Die Auswertung der beiden Operatoren or und and läuft dabei folgendermaßen ab:

Das logische ODER (or) nimmt den Wert des ersten Operanden an, der den Wahrheitswert True besitzt, oder – wenn es einen solchen nicht gibt – den Wert des letzten Operanden.

Das logische UND (and) nimmt den Wert des ersten Operanden an, der den Wahrheitswert False besitzt, oder – wenn es einen solchen nicht gibt – den Wert des letzten Operanden.

Diese Details haben dabei auch durchaus ihren unterhaltsamen Wert:

>>> "Python" or "Java"
'Python'