Язык программирования Python является универсальным языком высокого уровня. Он может быть встроен и расширен. Например, он входит в некоторые приложения в виде инструмента для написания макросов. Такая особенность делает язык программирования Python разумным выбором для осуществления многих задач программирования. Где лучше его использовать? Python прекрасно подойдет для проектов, которые требуют быстрой разработки. Данный язык программирования поддерживает несколько парадигм. Это особенно хорошо для программ, которые требуют гибкости. Наличие множества модулей и пакетов экономит время и обеспечивает универсальность. Создателем языка Python является Гвидо ван Россум. В свое время сообщество удостоило его званием «великодушный пожизненный диктатор». Гвидо в конце 80-х годов нравились особенности нескольких языков программирования. Однако ни один из этих языков не обладал теми возможностями, которые ему хотелось бы иметь. Так, например, язык должен был обладать следующими возможностями:
— язык сценариев. Сценарий представляет собой программу, которая используется для управления другими программами. Языки сценариев могут использоваться для прототипирования и быстрой разработки. По этой причине они прекрасно справляются с передачей данных от одного компонента к другому и избавляют программистов от таких сложных вещей, как управление памятью. Программисты называют Python динамическим языком программирования.
— отступ для группирования операторов. Язык программирования Python определяет принадлежность выражений к одной группе при помощи отступов. Данная группа называется блоком кода. В других языках программирования используются другие знаки препинания и синтаксис. Так, например, в языке С символ «{» означает начало последовательности команд. Наличие отступов является хорошей практикой в других языках программирования. Однако один из первых языков программирования, в котором принудительно обеспечивается соблюдение отступов, является Python. Что же это дает? Прежде всего отступы делают код более удобным для чтения. Кодовые блоки требуют меньше обозначения начала и конца. А это значит, то в коде будет меньше знаков препинания, которые так просто можно пропустить. Это все ведет к уменьшению количества ошибок в коде.
— типы данных высокого уровня. Персональные компьютеры хранят данные в нулях и единицах. Однако люди нуждаются в более сложных формах хранения информации, таких как текст. Если язык поддерживает сложные данные, про него говорят, что он поддерживает типы данных высокого уровня. Оперировать такими типами данных легко. В Python, например, строки можно объединять или разделять, переводить в нижней или верхний регистр, осуществлять поиск и т.п. Типы данных высокого уровня, такие как словари и списка, которые могут хранить в себе другие данные, имеют более широкие функциональные возможности.
— расширяемость. Расширяемость означает, что язык программирования может быть дополнен. Расширяемые языки программирования являются очень мощными. Дополнения делают их пригодными для огромного количества операционных систем и применений. Расширения могут добавлять новые типы данных, плагины и модули. Для расширения в языке Python предусмотрено несколько способов. Главная группа программистов работает над его улучшением и изменением. Сотни других пишут модули для выполнения конкретных целей.
— интерпретация. Выполняются интерпретируемые языки непосредственно из исходного кода, который был написан людьми. Программы, написанные на компилируемых языках, типа C++, должны быть переведены в машинный код. Как правило, интерпретируемые языки программирования работают более медленно, поскольку трансляция осуществляется не мгновенно. Однако отладка и написание самих программ осуществляется заметно быстрее, поскольку нет необходимости ожидать завершения работы компилятора. Интерпретируемые языки программирования легче переносятся на различные платформы. Можно долго спорить, является ли Python компилируемым или интерпретируемым языком. Несмотря на то, что во многих отношениях данный язык программирования работает как интерпретируемый, его код перед выполнением компилируется. Многие его компоненты работают на полной скорости компьютера, поскольку написаны они на С.
Писать язык Python Гвидо начал во время каникул в 1989 году. Весь следующий год он дорабатывал язык, ориентируясь на отзывы коллег. Перед широкой публикой результат предстал в 1991 году. Именно тогда он был размещен в одной из новостных групп Usenet.
Python для новичков
Прежде чем приступать к написанию программ на Python, его необходимо установить. У версий Python 3.5 и Python 2.7 имеются существенные отличия. Из-за них программы, которые на них написаны, несовместимы. Данный язык предустановлен на компьютеры «Макинтош». Его версия будет зависеть от возраста операционной системы. Если вы работаете с Windows, то вам придется самостоятельно устанавливать Python на свой компьютер. Выбрать файлы инсталляционного пакета можно непосредственно на сайте Python.org
Способы взаимодействия
Одна из причин простоты, которая проявляется при программировании на Python, заключается в том, что он поставляется в комплекте с инструментами, которые могут писать, разрабатывать и отлаживать программы. Команды в интерактивном режиме вводятся по одной строке за раз. Этот процесс аналогичен тому, как операционная система воспринимает команды из командной строки. Можно также создавать и короткие многострочные программы или импортировать код из текстовых файлов или модулей Python. Начинающим наверняка будет полезно узнать о том, что интерактивный режим включает в себя обширную справочную систему. Для изучения возможностей языка программирования такой способ является очень удобным. В среду разработки IDLE входят инструменты для написания и запуска программ, система отслеживания имен. Данная среда написана на языке программирования Python. Она демонстрирует обширные возможности данного языка.
Интерактивный режим
В интерактивном режиме можно делать практически все то же самое, что и в программе. Здесь можно даже писать многострочные коды. Этот режим может использоваться в качестве песочницы для безопасных экспериментов. Кроме того, интерактивный режим может выступать в качестве среды, позволяющей изучать программирование на Python. Также он может использоваться как инструмент для поиска и исправления ошибок. Стоит учитывать, что сохранить информацию, которая была введена в интерактивном режиме невозможно. Для этого следует записать копию кода и полученный результат в отдельный файл. Можно использовать интерактивный режим в качестве калькулятора. Здесь также можно манипулировать текстом или присваивать значения переменным. Также имеется возможность импортирования модулей, функций или частей программ для их тестирования. Все это дает возможность экспериментировать с объектами Python без необходимости написания длинных программ. Также нет необходимости и в отладке программ путем импортирования их частей по одной за раз.
Работа в интерактивном режиме
После того, как Python будет запущен, в окне терминала отобразиться информация об используемой версии программы, ее дате выпуска. Также здесь будет приведено несколько подсказок для осуществления дальнейших действий и приглашение ввода: >>>. Чтобы начать работать в интерактивном режиме необходимо ввести выражение и команду и нажать на кнопку ввода. Python после этого должен интерпретировать введенную команду или отреагировать должным образом, если набранное не требует ответа. Приведем команду, которая печатает строку. Так как место печати в команде не указано, вывод информации будет осуществляться на экран.
>>> print «Hello World!»
Трудно поверить, но эта единственная строка является программой. Python в интерактивном режиме обрабатывает каждую строку введенного кода после того, как будет нажата клавиша Enter. Результат появится ниже.
Просмотр информации об объекте
В интерактивном режиме существует два способа, которые могут быть использованы для просмотра информации об объекте:
— ввести имя объекта и нажать на клавишу ввода;
— ввести команду Print, имя объекта и нажать на Enter.
Результат будет зависеть от выбранного вами объекта. При использовании определенных типов данных два этих метода могут дать совершенно одинаковый результат.
>>> x=[5,6]
>>> x
[5,6]>>> print x
[5,6]Результат набора команды «print имя» будет немного отличаться от результата, который был получен для ввода имени. Значение в первом случае заключается в кавычки, а во втором нет.
>>> x= «MySrting»
>>> x
«MyString».
В тех случаях, когда имя относится к целому блоку кода, ввод имени даст информацию о виде данных, их имени и месте хранения.
В следующем примере приведена команда создания класса, имеющего имя Message и выводится информация о нем:
>>> class Message:
… pass
…
>>> Message
<class_main_.Message at 0x58db0>
>>> print Message
_main_.Message
Строки в Python
В языке программирования Python строки представляют собой последовательности символов. Создается строковый литерал путем заключения символов в одинарные, двойные или тройные кавычки. Переменной в приведенном примере присваивается значение x.
>>>x= «My String»
У строки Python имеется несколько встроенных возможностей. Одной из таких возможностей является способность вернуть копию строки со строчными буквами. Известны эти возможности как методы. Для того чтобы вызвать метод объекта, необходимо использовать точечный синтаксис. Это означает, что после ввода имени переменной, которая является в данном случае ссылкой на объект строки, необходимо поставить оператор точку – (.). Затем следует название метода с последующим открытием или закрытием скобки.
Пример:
>>>x.lower ()
“MyString”
При помощи оператора индексирования s[i] можно получить только часть строки. В данном случае индексация будет начинаться с нуля. S[0] возвращает первый символ в строке, s[1] – второй, и так далее.
Строковые методы могут работать как обычными кодами, так и с «Юникодом». Они позволяют выполнять следующие операции:
— изменение кодировки (decode, encode);
— изменение регистра (lower, swapcase, upper, capitalize, title);
— подсчет (count);
— замену и поиск (replace, find, rfind, rindex, index, translate);
— объединение и разделение (partition, join, split, rpartition, splitlines);
— проверка выполнения условий (endswith, startwith, isalnum, isdigit, isalpha, isspace, istitle, isupper);
— форматирование (ljust, center, rstring, strip, expandtabs, rjust).
Python: работа со списками
Если в языке программирования Python строки ограничены символами, то списки не имеют каких-либо ограничений. Списки представляют собой упорядоченные последовательности произвольных объектов, в которые также могут входить и другие списки. Также существует возможность удалять, добавлять или изменять их элементы. Далее приведены примеры выполнения данных операций со списками:
>>> bases = [‘A’, ‘C’, ‘G’, ‘D’]
>>> bases
[‘A’, ‘C’, ‘G’, ‘D’]>>> bases.append(‘T’)
>>> bases [‘A’, ‘C’, ‘G’, ‘D’, ‘T’]
>>> bases.reverse()
>>> bases [‘T’, ‘D’, ‘G’, ‘C’, ‘A’]
>>> bases[0]
‘T’ >>>
bases[1]
‘D’
>>> bases.remove(‘T’)
>>> bases [‘D’, ‘G’, ‘C’, ‘A’]
>>> bases.sort()
>>> bases
[‘A’, ‘C’, ‘G’, ‘D’]В приведенном примере был создан список символов. После этого в один конец списка был добавлен элемент. Затем порядок элементов был обращен. Также элементы извлекались по позиции их индекса. Элемент со значение «T» был удален, после чего была выполнена сортировка элементов. Пример команды по удалению элемента из списка иллюстрирует ситуацию, в которой методу remove () нужно предоставить дополнительную информацию. В данном случае это было то значение, которое требуется удалить. Кроме методов вроде remove (), язык программирования Python также обладает еще одной похожей возможностью, которая называется функцией. Основное отличие между методом и функцией состоит в том, что функция не связана с каким-то конкретным объектом.
Функции в языке программирования Python
В языке программирования Python функции используются для выполнения действий над одним или несколькими значениями. После этого они возвращают результат. В Python имеется большое количество встроенных функций. Рассмотрим некоторые примеры встроенных функций:
— len () – возвращает количество элементов в последовательности;
— list () – возвращает новый список, который инициализирован из какой-либо другой последовательности;
— dir () – возвращает список строк, которые представляют атрибуты объекта.
Также в Python есть возможность определения собственных функций.