Смарт ТВ 

Язык программирования Python. Обучение с нуля: особенности, правила и рекомендации. Интерактивный учебник языка Python

Python 3 - это современный язык, на котором просто и приятно писать программы.

Для печати значений в Питоне есть функция print(). Внутри круглых скобок через запятую мы пишем то, что хотим вывести. Вот программа, которая делает несколько вычислений:

Print(5 + 10) print(3 * 7, (17 - 2) * 8) print(2 ** 16) # две звёздочки означают возведение в степень print(37 / 3) # один слэш - это деление с ответом-дробью print(37 // 3) # два слэша считают частное от деления нацело # это как операция div в других языках print(37 % 3) # процент считает остаток от деления нацело # это как операция mod в других языках

Для ввода данных в программу мы используем функцию input() . Она считывает одну строку.

Вот программа, которая считывает имя пользователя и приветствует его:

Пётр print("Как вас зовут?") name = input() # считываем строку и кладём её в переменную name print("Здравствуйте, " + name + "!")

Мы будем писать программы, которые считывают данные, перерабатывают их и выводят какой-то результат. При запуске на компьютере такие программы считывают данные, которые пользователь вводит с клавиатуры, а результат выводят на экран.

Попробуем написать программу, которая считывает два числа и выводит их сумму. Для этого считаем два числа и сохраним их в переменные a и b , пользуясь оператором присваивания = . Слева от оператора присваивания в программах на Питоне ставится имя переменной - например, строка из латинских букв. Справа от оператора присваивания ставится любое выражение. Имя станет указывать на результат вычисления выражения. Проиграйте эту программу и посмотрите на результаты её работы:

5 7 a = input() b = input() s = a + b print(s)

Мы видим, что программа выводит 57 , хотя в реальной жизни 5 + 7 будет 12 . Это произошло потому, что Питон в третьей строчке «сложил» две строки, а не два числа. В Питоне две строки складываются так: к первой строке приписывается вторая.

Обратите внимание, что в визуализаторе содержимое переменных a и b заключено в кавычки. Это означает, что в a и b лежат строки, а не числа.

В Питоне все данные называются объектами. Число 2 представляется объектом «число 2», строка "hello" – это объект «строка "hello" ».

Каждый объект относится к какому-то типу. Строки хранятся в объектах типа str , целые числа хранятся в объектах типа int , дробные числа (вещественные числа) - в объектах типа float . Тип объекта определяет, какие действия можно делать с объектами этого типа. Например, если в переменных first и second лежат объекты типа int , то их можно перемножить, а если в них лежат объекты типа str , то их перемножить нельзя:

First = 5 second = 7 print(first * second) first = "5" second = "7" print(first * second)

Чтобы преобразовать строку из цифр в целое число, воспользуемся функцией int() . Например, int("23") вернет число 23 .

Вот пример правильной программы, которая считывает два числа и выводит их сумму:

5 7 a = int(input()) b = int(input()) s = a + b print(s)

С тех пор, как я начал преподавать Python в 2011, я нашёл несколько ресурсов, которые я регулярно использую. Когда я только начинал изучать этот язык, я удивился, каким доброжелательным оказалось Python-сообщество. Доказательством этого является огромное количество бесплатных высококачественных материалов. Ниже я приведу примеры тех ресурсов, которых просто бы не было без поддержки сообщества.

1. Invent Your Own Computer Games With Python

У вас уже может быть своя любимая книга по Python, но я советую вам прочитать эту . Вы можете приобрести её, прочитать онлайн или бесплатно скачать в PDF. Мне нравится одинаковая структура глав: сперва ставится задача, а потом идут примеры решений задач с подробными объяснениями. Этот же автор написал ещё 3 замечательных книги.

2. Skulpt

Мне приходилось работать в школах, где по тем или иным причинам (обычно в целях безопасности) Python был недоступен. Skulpt исполняет Python-скрипты в браузере и включает в себя несколько примеров. Первый из них использует модуль Turtle для вывода геометрических фигур. Я часто использую его для проверки знаний учеников.

3. Угадай число

8. Random

Python имеет несколько полезных встроенных функций, например, print и input . Модуль random же, напротив, нужно импортировать перед использованием. Он позволяет ученикам добавить в свои проекты немного непредсказуемости.

Import random coin = [‘heads’,’tails’] flip = random.choice(coin) print(flip)

9. Anti Gravity

Я редко использую модуль anti gravity . Но когда мне приходится это делать, я спрашиваю у учеников, что произойдёт, когда они импортируют его. Обычно я получаю много различных ответов, порой даже предполагают, что начнётся реальный эффект невесомости - считают, что Python настолько мощный 🙂 Можете попробовать сами и предложить своим ученикам.

Import antigravity

10. Саботаж

Самой большой трудностью для меня как учителя был поиск синтаксических ошибок в программах учеников. К счастью, прежде чем я полностью выгорел от усталости, я придумал

Еще пару десятков лет назад программисты казались какими-то шаманами, знающими то, что недоступно другим. Порой люди изучали программирование "на коленке", строча код на бумажке, потому что "концентрация компьютерных устройств на душу населения" была крайне низка. Теперь же с трудом можно найти человека, у которого дома нет стационарного компьютера или ноутбука. Технологии обучения тоже не стоят на месте.

Немного истории

Язык программирования Python начал разрабатываться Гвидо ван Россумом в конце восьмидесятых. Гвидо в то время был сотрудником голландского института CWI. Он писал этот язык на досуге, вложив туда некоторые идеи по языку ABC, в работе над которым он участвовал.

Назван язык был вовсе не в честь пресмыкающегося. На самом деле идеей для названия послужило популярное британское комедийное шоу семидесятых, называвшееся "Летающий цирк Монти Пайтона", хотя Python все равно гораздо чаще сравнивают со змеей, о чем говорит даже эмблема на официальном сайте (на ней изображены две змеиные головы).

Не только дизайнерская интуиция ван Россума считается причиной того, почему так популярен язык программирования Python. Обучение с нуля становится приятным и легким занятием, если учесть наличие дружного сообщества пользователей.

Не так давно, в 2008 году, вышла первая, до этого долго тестировавшаяся версия Python 3000 (3.0), где было устранено множество недостатков архитектуры. При этом разработчики постарались сохранить совместимость с предыдущими версиями языка. Несмотря на наличие более свежей версии, обе ветки (2.х и 3.х) поддерживаются.

Лаконичный язык программирования

Python имеет ряд преимуществ перед другими языками. Он понятен практически интуитивно, имеет "прозрачный" синтаксис. Это значит, что программный код на этом языке читается гораздо легче, что сокращает время не только на его написание, но и на различные доработки и проверки.

Конечно, программист "старой школы" скажет, что обязательно нужно знать несколько языков, а можно и вообще начать с изучения машинного кода. Но, пройдя курс программирования на языке Python, человек получит не только конкретные знания, но и возможность реализовать свою творческую натуру, создавая приложения и полезные для себя программы. Возможно, скоро программирование будет необходимо так же, как знание иностранного языка.

Неуверенность в себе

Стоит отбросить заблуждение о том, что программирование - это сложно. Нет, программирование гораздо интереснее, чем кажется; помешать могут другие занятия и так называемая "нехватка времени" или лень.

Базовая литература поможет быстро изучить программирование на языке Python. Учебный курс следует начать с чтения двух книг, из которых можно почерпнуть основы. Первая из них - это "Программирование на Python" Марка Лутца, а вторая - "Программирование на Python 3" Марка Саммерфилда. Книга Лутца подробно, порой даже слишком, описывает все базовые принципы, на которых строится язык. Некоторые советуют читать Марка Лутца не для освоения, а для углубления базовых знаний. Книга Саммерфилда объясняет все более лаконично, автор не пугает читателя никакими сложностями. Есть и другая литература, однако эти учебники наиболее полезны и информативны.

Вводный курс

Давайте вспомним начальную школу. Как правило, даже в первый класс ребенок приходит с какими-то минимальными знаниями: с кем-то занимались родители, кто-то ходил в "нулевку". Так же проходит и обучение языку программирования Python. Он действительно удобен и "прозрачен", но без минимальных знаний о базовых принципах действия программ обучение будет идти тяжело. Это как изучать ноты, не слыша музыки. Поэтому тем, кто вообще никогда не сталкивался с программированием, стоит ознакомиться с "вводным минимумом".

Полезным подспорьем будут лекции CS50. Это курс Гарвардского университета, посвященный программированию на Java Script, однако в первых лекциях доступно и понятно объясняется взаимодействие компьютера и программ в целом. Русскоязычному пользователю доступны видеозаписи этого курса с переводом, дополнительными материалами, текстовыми вариантами лекций и практическими заданиями. Видео можно найти практически где угодно, например, на YouTube, а вот все материалы целиком - на сайте Java Script.

В интернете

Язык программирования Python набирает популярность, поэтому уже давно существует несколько порталов, на которых множество материалов для самообучения. Например, «Python 3 для начинающих». На этом сайте много материалов для новичков, его можно использовать как шпаргалку. Также большой объем информации по данной теме с бесплатным доступом на сайте Codecademy.

Немаловажным является общение на форумах. Обучение в одиночку всегда дается тяжелее, поэтому не пренебрегайте различными сообществами.

Платные курсы

Всегда можно воспользоваться и платными курсами, но стоит это порой немалых денег, а результат может быть неудовлетворительным. Поэтому, конечно, желательно выбирать курсы, которые предлагают бесплатное ознакомительное задание. Например, интенсив по теме "Основы программирования на языке Python" есть на GeekBrains. Занятие бесплатное, проводится каждые десять дней. Чтобы записаться, необходимо авторизоваться на сайте.

Совет: какие бы курсы вы ни выбрали, сначала ознакомьтесь с азами языка, чтобы не тратить время на то, что вы легко можете усвоить сами. Достаточно будет прочитать указанные выше книги.

Конечно, когда теория освоена, хочется попрактиковаться. Здесь нужно упомянуть лекции Ника Парланте. Они на английском, хотя в целом очень много хорошей обучающей литературы именно на английском, и этому не стоит удивляться. В лекциях Ник не только преподает язык программирования Python, но и дает отличные практические задачи.

Использование

Язык программирования Python был использован для создания множества приложений, которыми многие люди пользуются ежедневно. Например, это шестая версия торрент-клиента BitTorrent. Также «Питон» («Пайтон») используется в растровом графическом редакторе Gimp. С помощью него создаются дополнительные модули, фильтры, к примеру. На этом языке написана значительная часть игры Civilization IV и Batterfield 2.

«Питон» используют такие компании, как «Гугл», «Фейсбук», «Инстаграм», «Дропбокс», «Пинтерест». Он также работает в ядре приложения «Яндекс-диск». Около 10% сотрудников компании пишут именно на «Питоне», а многие программисты называют его своим любимым языком.

Как начать работу

Никакой код не может работать "в воздухе", этому правилу подчиняется и язык программирования Python. Обучение с нуля хотя и начинается с теории, но на деле, можно сказать, оно начинается с установки на персональный компьютер рабочей среды. Как это сделать? Все просто: нужно перейти по ссылке официального сайта Python, скачать и запустить установщик, после чего внимательно выполнять предложенные им действия.

Обратите внимание, что необходимо скачивать файл, подходящий под установленную на компьютере операционную систему!

Если установка прошла успешно, откройте консоль (как правило, это можно сделать сочетанием клавиш «ctrl+alt+T»). Теперь можете написать свою первую программу. Например, введите "python3". Если консоль вывела "приветствие", где указана версия программы (например, 3.4.0), то все в порядке, если нет, то нужно установить третью версию «Питона» командой: «sudo apt-get install python3».
Однако это не обязательно. Можно писать код в любом удобном текстовом редакторе, после чего запускать через консоль, а можно пользоваться средой разработки IDLE, идущей в комплекте с дистрибутивом.

Запустите IDLE. Чтобы создать крошечную программу, достаточно написать всего одну строку кода.

print("Hello world!")

Введите этот код в окно IDLE и нажмите «Ввод». Среда мгновенно отзовется действием - выведет на экране требуемый текст. Первая программа готова.

В языках программирования функции являются именованной частью кода. Это отдельные блоки в тексте программы. Определяются с помощью зарезервированного слова def. В Python к функциям можно обращаться неограниченное количество раз из любой части сценария.

Зачем нужны функции

Функции - это незаменимый инструмент программиста. С их помощью разработчик структурирует программу, делая ее понятней и компактнее. С помощью функций можно добиться многократного использования отдельной части кода без его повторного написания.

Это простейший способ упаковать логику выполнения отдельных частей программы. При этом сокращается объем и время, которое специалист тратит на создание сценария.

Как написать первую функцию

В Python 3 для начинающих свое знакомство с программированием есть самая простая функция print(). Чтобы увидеть ее в действии вам понадобится среда разработки. Для этого скачайте дистрибутив языка с официального сайта и установите Python на компьютер.

Откройте меню «Пуск» и в списке программ найдите Python 3. Разверните его щелчком левой клавиши. В открывшемся списке найдите среду IDLE и запустите ее. Наберите print(«Hello, World!») и нажмите «Ввод». Интерпретатор вернет результат вашей первой функции.

Некоторые программисты предпочитают работать в консоли. Если вы относитесь к их числу, нажмите win+R и введите команду python.exe. Откроется обычный интерпретатор, только с интерфейсом cmd. Наберите программу описанным выше образом и нажмите Enter в конце, чтобы увидеть результат.

Как использовать def

Новые функции создаются с помощью инструкции def. Они так же эффективны, как и встроенные print() или open(), но отличаются от функций в компилирующих языках. Python def относится к исполняемым инструкциям. Это означает, что функции не существует, пока интерпретатор ее не увидит, и не перейдет к ее исполнению.

Инструкция def создает новый объект и дает ему название. То есть когда интерпретатор приступает к реализации, он создает новый объект и связывает его с именем, указанным после def. Чтобы хранить данные к функциям можно прикреплять различные атрибуты.

Теперь давайте напишем функцию, возвращающую фразу «Hello, World!», только с использованием def:

  • >>> def здравствуй_мир():
  • print(«Hello, World!»)
  • >>> здравствуй_мир() #вызов функции
  • Hello, World!

Синтаксис функций и return

Инструкция def в Python состоит из заголовка и пишется по следующим правилам:

  • >>>def <имя>

После заголовка следует блок инструкций, который начинается с обязательного отступа. В IDLE интерпретатор сделает его автоматически. Но в блокноте или другом текстовом редакторе вы можете забыть нажать Tab. Тогда функция не запустится. Программный код в блоке инструкции называется телом функции и выполняется каждый раз при ее вызове.

Также в теле иногда находится return:

  • def <имя>(аргумент 1, аргумент 2, аргумент N):
  • return <значение>

Return завершает работу функции и передает вызывающей программе объект-результат. Инструкция не является обязательной. Функция будет работать без return, и завершится, когда поток управления достигнет конца ее тела.

Параметры и аргументы

Каждой функции можно передавать параметры, которые указываются в скобках после def. В Python они записываются как переменные, разделенные запятыми. Значения или ссылки на объекты этим именам присваиваются в блоке за двоеточием. После операции присвоения их принято называть аргументами, а не параметрами.

Аргументы внутри функции никак не связаны с объектами вне ее, поэтому в программировании их относят к локальным переменным. Область видимости ограничена блоком функции, который начинается с def и заканчивается return. Чтобы было понятнее, приведем пример:

  • x = 12 #присваиваем переменным ссылки на целочисленные объекты
  • y = 34
  • >>>def example(x,y): #создаем функцию с именем example
  • x = «Hello» #присваиваем значения аргументам x, y
  • y = «Python»
  • print(x, y, sep= «, »)
  • return None
  • >>>example(x, y) #вызываем функцию, не забыв указать параметры
  • Hello, Python
  • >>>print(x, y)
  • 12 34

Обратите внимание на предпоследнюю строчку кода. В интерпретаторе Python команда print() вернула переменные x и y из глобальной области видимости.

Значения аргументов не обязательно указывать внутри функции, можно их вписать вручную при ее вызове:

  • >>>def E_2(x, y):
  • return x + y
  • >>>E_2(«Hello, » «Python!») #чтобы слова были разделены, поставьте пробел перед закрывающей кавычкой
  • Hello, Python!
  • E_2(5, 4)

Как видно из примера с простой функцией E_2, результат полностью зависит от типа объектов x и y. В первом случае E_2 выполнила конкатенацию, а во втором - арифметическую операцию сложения. В этом заключается принцип полиморфизма и То, что объекты определяют синтаксический смысл, обуславливает гибкость и простоту языка. Не нужно тратить время на то, чтобы отдельно указать тип данных, с которым работает функция.

Правило LEGB

Это правило касается работы с переменными в разных областях видимости. По умолчанию все имена, которые вы создаете в теле функции, считаются локальными. А имена в модуле являются глобальными. При желании именам можно присвоить значение переменных верхнего уровня с помощью инструкции notlocal и global.

Правило LEGB объясняет схему разрешения имен:

  1. Как только интерпретатор находит переменную внутри инструкции def, он сначала выполняет поиск значений в локальной области видимости.
  2. Если поиск не дает результата, он переходит к области видимости любой всеобъемлющей инструкции def.
  3. Дальше интерпретатор двигается к глобальным именам в верхнем уровне модуля и тем, что обозначены как global.
  4. Если поиск не дает результатов, интерпретатор ищет имена во встроенной области видимости языка Python.

Рассмотрим наглядный пример:

  • >>>L = 85
  • >>>R = 23
  • >>>def пример_2(K):
  • R = 10
  • C = L + K+R
  • return C
  • >>>пример_2(5)

Переменные L и R находятся на верхнем уровне и являются глобальными именами. R, C и K - это локальные переменные, так как присваивание значения происходит внутри инструкции def.

Интерпретатор сначала выполняет операцию сложения для локальных R, C и K, игнорируя переменную R вне инструкции def. Потом ищет L, и не найдя ее среди имен local, переходит на верхний уровень.

Что такое lambda

Помимо def, в Python функции можно создавать с помощью специальных выражений, одно из которых - lambda. Свое оригинальное название получила в честь лямбда-исчислений языка LISP.

Как и def, lambda создает функцию, которую можно будет в дальнейшем вызвать, но не связывает ее с каким-нибудь именем. На практике lambda используют, когда нужно отложить выполнение фрагмента кода.

Основы лямбда-выражений

По внешнему виду lambda-выражения напоминают инструкции def. Вначале пишется ключевое слово lambda, потом аргументы, двоеточие и само выражение:

  • >>>f = lambda x, y, z: x + y + z
  • >>>f(2, 3, 4)

Тело лямбда представляет собой одно единственное выражение, а не блок инструкций. За счет этого lambda ограничена в возможностях и не настолько универсальна как def. В ней может быть реализована только логика, без циклов while или for.

Для лямбда действуют аналогичные с def правила поиска переменных. Имена, указанные вне выражения, являются глобальными, внутри - локальными, и они никак не влияют друг на друга.

Lambda-выражения очень удобно встраивать в программу. За счет небольшого размера они минимизируют и упрощают код. Но использование лямбда не является принципиальным. В Python 3 начинающим для работы будет достаточно инструкции def.