Python - що це? Високорівнева мова програмування

Python є універсальною мовою високого рівня, який може бути розширений і вбудований. Він, наприклад, входить в комплект додатків як інструмент написання макросів. Це робить Python розумним вибором для багатьох завдань програмування, великих і не дуже, і не таким вдалим для невеликого числа обчислювальних задач.

Де краще використовувати?

Мова Python ідеально підходить для проектів, що вимагають швидкої розробки. Він підтримує кілька парадигм програмування, що добре для програм, які потребують гнучкості. А наявність безлічі пакетів і модулів забезпечує універсальність і економить час.

Гвідо ван Россум - творець Python, ласкаво удостоєний співтовариством звання «великодушний довічний диктатор». В кінці 1980-х Гвідо подобалися особливості деяких мов програмування, але жоден з них не мав всі можливості, які б йому хотілося мати. Зокрема мова повинен був володіти наступними характеристиками.

Відео: Python Інтерактивні уроки # 1

Мова сценаріїв

Сценарій є програмою, яка управляє іншими програмами. Мови сценаріїв підходять для швидкої розробки та прототипування, тому що вони добре справляються з передачею даних від одного компонента до іншого і позбавляють програміста від таких морочливих речей, як управління пам`яттю.

Спільнота користувачів воліє називати Python динамічним мовою програмування.

Відступ для групування операторів

Python визначає приналежність виразів до однієї групи за допомогою відступів. Така група називається блоком коду. В інших мовах для цього використовується інший синтаксис або знаки пунктуації. Наприклад, в C символ символ {позначає початок і} - кінець послідовності команд. Наявність відступів вважається хорошою практикою і в інших мовах, але одним з перших, в якому дотримання відступів забезпечується примусово, був Python. Що це дає? Відступ робить код більш зручним для читання, а кодові блоки вимагають менше позначень їх початку і кінця і розділових знаків, які можна випадково пропустити. Все це веде до меншої кількості помилок.

типи даних високого рівня

Комп`ютери зберігають дані в одиницях і нулях, але люди потребують більш складних формах, таких як текст. Про мову, що підтримує складні дані, кажуть, що він підтримує типи даних високого рівня. Такими типами даних легко оперувати. Наприклад, в Python рядки можна розділяти, об`єднувати, переводити в верхній або нижній регістр, в них можна проводити пошук і т. Д. Високорівневі типи даних, такі як списки і словники, які можуть зберігати і інші дані, мають набагато більші функціональні можливості, ніж інші мови.

Можливість розширення

Розширювана мова програмування може бути доповнений. Такі мови є дуже потужними, тому що доповнення роблять їх придатними для безлічі застосувань і операційних систем. Розширення можуть додавати типи даних або концепції, модулі та плагіни. Мова Python розширюється декількома способами. Основна група програмістів працює над його зміною і поліпшенням, а сотні інших пишуть модулі для конкретних цілей.

Відео: Мова програмування Python

інтерпретація

Інтерпретовані мови виконуються безпосередньо з вихідного коду, написаного людьми, а програми, написані на компільованих мовах, таких як C ++, повинні бути переведені в машинний код. Інтерпретовані мови повільніші, так як трансляція відбувається на льоту, але написання програм і їх налагодження відбувається швидше, так як відсутня необхідність очікувати завершення роботи компілятора. Вони легше переносяться на різні платформи.

Можна сперечатися з приводу того, чи є Python інтерпретується або компільовані мовою. Хоча у багатьох відношеннях він працює як інтерпретується, перед виконанням його код компілюється (як в Java), і багато його компоненти працюють на повній швидкості машини, так як написано на C.

Гвідо почав писати Python під час різдвяних канікул в 1989 р, і протягом наступного року він доробляв мову на основі відгуків своїх колег. Широка публіка побачила результат в лютому 1991 року, коли він був розміщений в одній з груп Usenet.

Python для початківців

Для того щоб почати писати програми на Python, потрібно його встановити. У версій Python 2.7 і Python 3.5 є істотні відмінності, через які програми, написані на них, є несумісними.

У комп`ютерах «Макінтош» дану мову встановлено, і його вибір залежить від віку ОС. При роботі в Windows доведеться самостійно встановити Python. Файли інсталяційного пакета можна вибрати на сайті python.org.

Два способи взаємодії

Однією з причин простоти, якою відрізняється програмування на Python, є те, що він поставляється з інструментами, які допоможуть розробляти, писати і налагоджувати програми.

В інтерактивному режимі команди вводяться по одному рядку за один раз, майже так само, як операційна система (оболонка) приймає команди з командного рядка. Також можна створювати короткі багаторядкові програми або імпортувати код з текстових файлів або вбудованих модулів Python. Для початківців буде корисно знати, що інтерактивний режим включає велику довідкову систему. Це зручний спосіб вивчення можливостей мови програмування.

Середовище розробки IDLE включає інтерактивний режим і інструменти для написання і запуску програм, а також систему відстеження імен. Середа написана на Python і демонструє великі можливості мови.

інтерактивний режим

Тут можна робити практично все, що можна зробити в програмі, навіть писати багаторядковий код. Даний режим може служити:

• пісочницею для безпечних експериментів;
• середовищем, що дозволяє вивчати програмування на Python;
• інструментом пошуку та виправлення помилок.

Слід врахувати, що зберегти введене в інтерактивному режимі неможливо. Для цього необхідно записати копію коду і результати в файлі.

Інтерактивний режим можна використовувати як калькулятор, маніпулювати текстом і привласнювати значення змінним. Також можна імпортувати модулі, функції або частини програм для їх тестування. Це допомагає експериментувати з об`єктами Python без написання довгих програм і налагоджувати програми шляхом імпортування їх частин по одній за раз.

Робота в інтерактивному режимі

Після запуску Python у вікні терміналу відобразиться інформація про поточну версію програми, дату її випуску, кілька підказок подальших дій і запрошення введення gt; gt; gt ;.

Для роботи в інтерактивному режимі слід ввести команду або вираз і натиснути клавішу введення.

Python інтерпретує введення і відреагує, якщо набране вимагає відповіді, або інтерпретатор його не розуміє.

Наступна команда надрукує рядок. Оскільки місце друку не вказано, висновок відбувається на екран.

• gt; gt; gt; print "Привіт світ!"
• Привіт світ!

Ця єдина рядок є цілою програмою! В інтерактивному режимі Python обробляє кожен рядок введеного коду після натискання клавіші введення, і результат з`являється нижче.

Перегляд інформації про об`єкт

В інтерактивному режимі є два способи перегляду інформації про об`єкт:

• ввести об`єкт (або його ім`я) і натиснути клавішу введення;
• ввести команду print і об`єкт (або його ім`я) і натиснути Enter.

Результат залежить від об`єкта.

При використанні деяких типів даних (цілих і списків, наприклад) ці два методи дають однаковий результат:

• gt; gt; gt; х = [3,2]
• gt; gt; gt; х
• [3, 2]
• gt; gt; gt; print х
• [3, 2]

Для рядків результат набору команди «print ім`я» трохи відрізняється від результату, отриманого для введення імені. У першому випадку значення полягає в лапки, а в другому - немає:

• gt; gt; gt; x = "MyString"
• gt; gt; gt; х
• "MyString"
• gt; gt; gt; print х
• MyString

Відео: Python - введення в програмування / основи програмування

Коли ім`я відноситься до блоку коду (наприклад, функції, модулю або примірнику класу), введення імені надасть інформацію про вид даних, ім`я і місце зберігання.

У наступному прикладі створюється клас з ім`ям Message і виводиться інформація про

ньому:

• gt; gt; gt; class Message:
• ... pass
• ...
• gt; gt; gt; Message
• gt; gt; gt; print Message
• __main __. Message

рядки

В Python рядки є послідовностями символів. Строковий літерал створюється шляхом укладення символів в одинарні ( `), подвійні (") Або потрійні ( `` `або """) Лапки. У наведеному прикладі присвоюється значення змінної x:

• gt; gt; gt; x = "MyString"

Рядок Python має кілька вбудованих можливостей. Однією з них є здатність повернути свою копію з усіма малими літерами. Ці можливості відомі як методи. Щоб викликати метод об`єкта, слід використовувати точковий синтаксис. Тобто після введення імені змінної, яка в даному випадку є посиланням на об`єкт рядка, потрібно поставити оператор-точку (.), А потім назву методу з подальшим відкриттям і закриттям дужки:

• gt; gt; gt; x.lower ()
• "mystring"

Можна отримати частину рядка за допомогою оператора індексування s [i]. Індексація починається з нуля, так що s [0] повертає перший символ в рядку, s [1] повертає другий, і так далі:

• gt; gt; gt; x [0]
• `M`
• gt; gt; gt; x [1]
• `Y`

Строкові методи працюють як зі звичайними рядками, так і з "юнікодом". Вони виробляють такі дії:

• дає змогу змінювати регістр (capitalize, upper, lower, swapcase, title);
• підрахунок (count);
• зміна кодування (encode, decode);
• пошук і заміну (find, replace, rfind, index, rindex, translate);
• перевіряють виконання умов (startswith, endswith, isalnum, isalpha, isdigit, islower, isspace, istitle, isupper);
• об`єднують і розділяють (join, partition, rpartition, split, splitlines);
• форматують (center, ljust, lstrip, rstring, rjust, strip, zfill, expandtabs).

Python: списки

Якщо рядки Python обмежені символами, то списки будь-яких обмежень не мають. Вони являють собою впорядковані послідовності довільних об`єктів, включаючи інші списки. Крім того, можна додавати, видаляти і замінювати їх елементи. Ряд об`єктів, розділених комами всередині квадратних дужок, і є список Python. Що це собою являє, показано нижче - тут наведені приклади даних і операцій з ними:

• gt; gt; gt; bases = [ `A`, `C`, `G`, `T`]
• gt; gt; gt; bases
• [ `A`, `C`, `G`, `T`]
• gt; gt; gt; bases.append ( `U`)
• gt; gt; gt; bases
• [ `A`, `C`, `G`, `T`, `U`]
• gt; gt; gt; bases.reverse ()
• gt; gt; gt; bases
• [ `U`, `T`, `G`, `C`, `A`]
• gt; gt; gt; bases [0]
• `U`
• gt; gt; gt; bases [1]
• `T`
• gt; gt; gt; bases.remove ( `U`)
• gt; gt; gt; bases
• [ `T`, `G`, `C`, `A`]
• gt; gt; gt; bases.sort ()
• gt; gt; gt; bases
• [ `A`, `C`, `G`, `T`]

У цьому прикладі був створений список окремих символів. Потім в кінець був доданий елемент, звернений порядок елементів, витягнуті елементи по позиції їх індексу, був вилучений елемент зі значенням `U` і проведена сортування елементів. Видалення елемента зі списку ілюструє ситуацію, коли методом remove () необхідно надати додаткову інформацію, а саме значення, яке слід видалити.

Крім методів, подібних remove (), Python володіє ще однією подібною можливістю, званої функцією. Єдина відмінність між функцією і методом є те, що перша не пов`язана з конкретним об`єктом.

Python: функції

Функції виконують дії над одним або кількома значеннями і повертають результат. Велика їх кількість вбудовано в Python. Приклади вбудованих функцій:

• len () - повертає кількість елементів в послідовності;
• dir () - повертає список рядків, що представляють атрибути об`єкта;
• list () - повертає новий список, ініціалізований з будь-якої іншої послідовності.
• gt; gt; gt; help (round)
• Help on built-in function round:
• round (...)
• round (number [, ndigits]) -gt; floating point number

Також є можливість визначити свої власні функції.

Функції, визначені користувачем

Процес створення власної Python-функції такої. Перший рядок починається з ключового слова def, за яким йде ім`я функції і аргументи (очікувані вхідні значення), укладені в дужки, і закінчується двокрапкою. Наступні команди складають тіло функції і повинні мати відступ. Якщо коментар знаходиться спочатку тіла функції, він стає частиною її документації. Останній рядок функції повертає результат:

• gt; gt; gt; def transcribe (dna):
• ... """Return dna string as rna string."""
• ... return dna.replace ( `T`, `U`)
• ...
• gt; gt; gt; transcribe ( `CCGGAAGAGCTTACTTAG`)
• `CCGGAAGAGCUUACUUAG`

У цьому прикладі була створена функція під назвою transcribe, яка очікує рядок, що представляє послідовність ДНК. Метод replace () повертає копію вихідної рядки з заміною всіх входжень одного символу на інший. Три рядки коду дозволили транскрибувати ДНК в РНК. Зворотній функція виглядає так:

• gt; gt; gt; def reverse (s):
• ... """Return the sequence string in reverse order."""
• ... letters = list (s)
• ... letters.reverse ()
• ... return `` .join (letters)
• ...
• gt; gt; gt; reverse ( `CCGGAAGAGCTTACTTAG`)
• `GATTCATTCGAGAAGGCC`

Функція reverse приймає рядок, створює список, заснований на ній, і змінює його порядок. Тепер потрібно зробити зворотне перетворення. Об`єкт має метод join (), який об`єднує список, розділяючи кожен його елемент значенням рядка. Так як роздільник не потрібний, метод використовується на порожній рядку, представленої двома лапками ( `` або "").

Словники

А словник Python - що це? Він має ті ж переваги, що і звичайний паперовий словник. Дозволяє швидко знайти потрібне значення (визначення), пов`язане з ключем (словом). Словники полягають у фігурні дужки і містять розділену запитом послідовність пар ключ-значення. Словники не впорядковані. Замість цього словникові значення доступні через їх ключ, а не їхню позицію.

• gt; gt; gt; basecomplement = { `A`: `T`, `C`: `G`, `T`: `A`, `G`: `C`}
• gt; gt; gt; basecomplement.keys ()
• [ `A`, `C`, `T`, `G`]
• gt; gt; gt; basecomplement.values ()
• [ `T`, `G`, `A`, `C`]
• gt; gt; gt; basecomplement [ `A`]
• `T`

класи

Для того щоб створювати свої власні об`єкти, необхідно визначити свого роду шаблон, званий класом. В Python для цього служить оператор class, за яким слідує ім`я і двокрапка. Тіло визначення класу містить властивості та методи, які будуть доступні для всіх екземплярів об`єктів, заснованих на цьому класі.

переваги

Більшість мов програмування пропонують зручні функції, але жоден з них не володіє такою комбінацією зручності і потужності, яку пропонує Python. Що це за переваги? Ось деякі з них:

• Мова може бути вбудований в інші додатки і використаний для створення макросів. Наприклад, в Paint Shop Pro 8 і пізніших версіях вона є мовою сценаріїв.
• Python безкоштовний для використання і поширення, на комерційній основі чи ні.
• Мова має потужні можливості по обробці та пошуку тексту, що використовується в додатках, що працюють з великою кількістю текстової інформації.
• На ньому можна створювати великі програми без необхідності перевірки запускаються.
• Python підтримує тестування і налагодження окремих модулів і цілих програм.