Читать онлайн Основы Python бесплатно

Python – это высокоуровневый, интерпретируемый язык программирования с динамической типизацией, который был создан Гвидо ван Россумом и впервые выпущен в 1991 году. Язык разработан с упором на читабельность кода и его синтаксис позволяет программистам выражать концепции в меньшем количестве строк кода, чем это возможно в таких языках как C++ или Java.

Происхождение названия: Гвидо ван Россум выбрал название "Python" в честь популярного британского комедийного шоу "Monty Python’s Flying Circus", так как он хотел, чтобы название языка было коротким, уникальным и немного загадочным.

Ранние годы: Разработка Python началась в конце 1980-х годов как хобби ван Россума во время Рождественских каникул. Он хотел создать язык, который был бы привлекателен для Unix/C программистов и поддерживал стиль программирования, который был бы высокоуровневым и, в то же время, простым для чтения и понимания. Основное внимание уделялось удобству и читаемости кода, что было достигнуто за счёт чёткого и лаконичного синтаксиса.

Эволюция языка: С момента своего первого выпуска Python продолжил развиваться и расширять свои возможности. Значительными вехами в развитии языка стали выпуски Python 2.0 в 2000 году и Python 3.0 в 2008 году, каждый из которых внёс значительные улучшения и изменения. Python 2 и Python 3 сосуществовали в течение многих лет, но поддержка Python 2 официально прекратилась в 2020 году, что сделало Python 3 стандартом.

Python обладает рядом характеристик, которые делают его одним из самых предпочитаемых и универсальных языков программирования в мире. Эти особенности способствуют его популярности среди начинающих программистов и профессионалов.

Читаемость и простота: Python разработан с акцентом на простоту и читаемость кода, что снижает порог входа для новичков. Язык использует английские слова там, где другие языки используют пунктуацию, и имеет строгую, но понятную синтаксическую конструкцию.

Интерпретируемость: Python – это интерпретируемый язык, что означает, что код исполняется построчно, что упрощает отладку и эксперименты с новым кодом. Это делает разработку более гибкой и быстрой по сравнению с компилируемыми языками, такими как C++ или Java.

Динамическая типизация: В Python не требуется объявлять тип переменных перед их использованием. Тип определяется автоматически во время выполнения программы, что делает язык более гибким и уменьшает количество кода, необходимого для написания.

Управление памятью: Python автоматически управляет памятью с помощью сборщика мусора, что избавляет разработчиков от необходимости вручную выделять и освобождать память, как это делается в некоторых других языках программирования.

Масштабируемость и универсальность: Несмотря на свою простоту, Python является мощным инструментом, который используется в широком спектре приложений – от веб-разработки до научных вычислений и искусственного интеллекта. Благодаря своей масштабируемости, Python подходит как для простых скриптов, так и для сложных приложений.

Богатая стандартная библиотека: Python поставляется с обширной стандартной библиотекой, которая предоставляет инструменты для выполнения широкого круга задач без необходимости установки дополнительных пакетов.

Сообщество и поддержка: Python имеет одно из самых больших и активных сообществ разработчиков. Существует множество ресурсов, форумов, подкастов и конференций, посвященных Python, что обеспечивает поддержку и постоянное развитие языка.

Эти особенности делают Python исключительно привлекательным для широкого круга программистов и специалистов в различных областях. В следующей главе мы углубимся в основы Python, начиная с изучения его синтаксиса, переменных и типов данных.

1.3 Установка

Python

:

Перейдите на официальный сайт Python: Откройте официальный сайт Python и перейдите в раздел загрузки. Выберите версию Python, подходящую для вашей операционной системы (Windows, macOS, Linux).

Скачивание дистрибутива: Скачайте установочный файл для выбранной версии. Для большинства пользователей рекомендуется последняя стабильная версия Python 3.

Установка: запустите скачанный установочный файл. Убедитесь, что при установке выбрана опция добавления Python в переменную окружения PATH. Это позволит вам запускать Python из командной строки. Просто следуйте инструкциям мастера установки, чтобы завершить процесс.

Проверка установки: после установки откройте командную строку (или терминал на macOS и Linux) и введите python –version или python3 –version. Это должно вывести установленную версию Python, подтверждая успешную установку.

1.4 Выбор и настройка

IDE

:

IDLE: Python поставляется с простой встроенной IDE под названием IDLE. Это базовый вариант для новичков, который поддерживает редактирование, интерактивные сессии и тестирование скриптов.

PyCharm: Одна из самых популярных IDE для Python, предлагаемая в бесплатной Community версии и платной Professional версии. PyCharm предоставляет мощные инструменты для разработки, включая поддержку фреймворков, баз данных и систем контроля версий.

Visual Studio Code (VS Code): Легковесная и мощная IDE, которая может быть настроена для разработки на Python с помощью расширений, таких как Python extension от Microsoft. VS Code поддерживает отладку, управление Git, синтаксическую подсветку, автоматическое завершение кода, сниппеты и многое другое.

1.5 Установка дополнительных инструментов:

pip: Управление пакетами в Python осуществляется с помощью pip, который уже включен в установки Python начиная с Python 3.4+. С его помощью можно устанавливать сторонние библиотеки и инструменты, например, запросы для работы с HTTP, библиотеки для научных вычислений как NumPy и SciPy, фреймворки для веб-разработки как Django и Flask.

virtualenv: Инструмент для создания изолированных Python сред, который позволяет управлять зависимостями проекта и избегать конфликтов между пакетами.

Настройка рабочей среды и установка Python являются ключевыми шагами для начала эффективной работы и обучения программированию на Python.

Одним из традиционных способов начала изучения нового языка программирования является написание программы "Hello, World!". Эта программа просто выводит фразу "Hello, World!" на экран. В Python это можно сделать всего одной строкой кода. Вот как вы можете написать и запустить свою первую программу на Python.

Шаги для создания и запуска программы:

Открыть редактор кода:

Откройте любой текстовый редактор или IDE, который вы предпочитаете использовать для написания кода на Python. Это может быть IDLE (поставляется вместе с Python), PyCharm, Visual Studio Code или даже простой блокнот.

Написание кода:

Введите следующий код в редактор:

python

Copy code

print("Hello, World!")

Эта строка кода представляет собой вызов функции print(), которая выводит переданные ей данные в стандартный вывод (в данном случае в консоль).

Сохранение файла:

Сохраните файл с любым именем, например, hello.py. Расширение .py указывает на то, что это файл Python.

Запуск программы:

Откройте командную строку или терминал на вашем компьютере. Перейдите в каталог, где вы сохранили файл, используя команду cd (например, cd Desktop).

Запустите программу, введя следующую команду:

bash

Copy code

python hello.py

Если ваша система использует Python 3, вы также можете использовать команду python3:

bash

Copy code

python3 hello.py

После выполнения команды в терминале должна появиться строка Hello, World!.

Поздравляем! Вы только что написали и запустили свою первую программу на Python. Это базовый пример, демонстрирующий, как легко начать работу с Python благодаря его простому и читаемому синтаксису.

Синтаксис Python отличается своей чистотой и лаконичностью, что делает язык особенно популярным среди начинающих программистов. В этом разделе мы рассмотрим базовые аспекты синтаксиса Python, включая структуру кода, правила идентификации и основные операторы.

Структура кода и отступы:

Один из самых заметных аспектов Python – это использование отступов для определения структуры кода. Вместо фигурных скобок, как в C++ или Java, Python использует отступы для разграничения блоков кода, таких как функции, циклы и условные конструкции.

Пример правильного использования отступов:

python

Copy code

def greet(name):

if name:

print("Привет, " + name + "!")

else:

print("Привет, мир!")

В этом примере отступы используются для определения того, что находится внутри функции greet и внутри блоков if и else. Неправильное использование отступов приведет к IndentationError, что делает Python особенно строгим в вопросах структуры кода.

Комментарии:

Комментарии в коде играют важную роль, поскольку они помогают другим разработчикам (и вам в будущем) понять, что делает ваш код. Python поддерживает как однострочные, так и многострочные комментарии.

Однострочные комментарии начинаются с символа #:

python

Copy code

# Это комментарий

print("Это не комментарий")

Многострочные комментарии можно создать с помощью тройных кавычек:

python

Copy code

"""

Это многострочный комментарий

и он может занимать несколько строк

"""

print("Это не комментарий")

Основные операторы:

Python включает все стандартные операторы, присущие большинству языков программирования, включая арифметические, сравнения, присваивания и логические операторы.

Примеры арифметических операторов:

python

Copy code

x = 10

y = 3

print(x + y) # Сложение

print(x – y) # Вычитание

print(x * y) # Умножение

print(x / y) # Деление

print(x % y) # Остаток от деления

print(x ** y) # Возведение в степень

Использование операторов сравнения:

python

Copy code

print(x > y) # Больше

print(x < y) # Меньше

print(x == y) # Равно

print(x != y) # Не равно

print(x >= y) # Больше или равно

print(x <= y) # Меньше или равно

Эти основы синтаксиса Python являются краеугольным камнем для понимания и написания эффективного кода. В следующих разделах мы более подробно рассмотрим типы данных и переменные, которые являются фундаментальными концепциями в любом языке программирования.

В Python есть несколько встроенных типов данных, которые можно классифицировать как изменяемые и неизменяемые. Понимание этих типов и того, как они используются для хранения данных в переменных, является фундаментальным аспектом программирования на Python.

Переменные:

В Python переменные создаются в момент, когда им впервые присваивается значение. Они не нуждаются в явном объявлении типа данных. Тип переменной определяется автоматически при присваивании ей значения. Python является динамически типизированным языком, что означает, что тип переменной может измениться после её создания, если ей присвоить значение другого типа.

python

Copy code

x = 5 # x имеет тип int

x = "Hello" # Теперь x имеет тип str

Основные типы данных:

Числовые типы:

int (целые числа): x = 123

float (числа с плавающей точкой): x = 3.14

complex (комплексные числа): x = 1 + 2j

Тип bool (булевый тип):

True или False, часто используется для условных операторов и циклов.

Тип str (строки):

Неизменяемый тип данных, используемый для хранения текста: x = "Hello, World!"

Последовательности:

list (списки): Изменяемые последовательности, x = [1, 2, 3]

tuple (кортежи): Неизменяемые последовательности, x = (1, 2, 3)

range (диапазоны): Неизменяемые последовательности чисел, часто используются в циклах, x = range(10)

Маппинги:

dict (словари): Коллекции пар ключ-значение, x = {"name": "Alice", "age": 25}

Множества:

set: Неупорядоченные коллекции уникальных элементов, x = {1, 2, 3}

frozenset: Неизменяемая версия множества.

Особенности работы с переменными и типами данных:

Динамическая типизация: В Python вы можете изменить тип переменной после её создания, что добавляет гибкости, но также требует внимательности при обработке типов данных.

Сильная типизация: несмотря на динамическую типизацию, Python не допускает неявных преобразований между несовместимыми типами, например, вы не можете конкатенировать строки и числа без явного преобразования.

В следующем разделе мы рассмотрим управляющие конструкции Python, которые позволяют управлять потоком выполнения программы на основе условий и повторения задач.

Управляющие конструкции в Python позволяют программе изменять своё поведение в зависимости от определённых условий или повторять определённый набор инструкций до тех пор, пока выполняются определённые условия. Эти конструкции включают условные операторы, циклы и исключения.

Условные операторы:

Условные операторы позволяют выполнять различные действия в зависимости от того, истинно ли определённое условие:

Оператор if:

if проверяет условие и выполняет блок кода, только если условие истинно.

python

Copy code

x = 10

if x > 5:

print("x больше 5")

Операторы if-else:

else выполняется, если условие в if не истинно.

python

Copy code

if x > 10:

print("x больше 10")

else:

print("x меньше или равно 10")

Оператор elif:

elif позволяет проверить несколько условий последовательно.

python

Copy code

if x > 10:

print("x больше 10")

elif x > 5:

print("x больше 5, но меньше или равно 10")

else:

print("x меньше или равно 5")

Циклы:

Циклы используются для повторения определённого блока кода несколько раз:

Цикл for:

Цикл for используется для итерации по элементам последовательности (например, списка или строки).

python

Copy code

for i in range(5):

print(i)

Цикл while:

Цикл while продолжает выполняться, пока условие истинно.

python

Copy code

i = 0

while i < 5:

print(i)

i += 1

Управление циклами:

Для контроля за выполнением циклов используются операторы break, continue и else:

break: Прерывает выполнение цикла.

continue: Пропускает оставшуюся часть кода в текущей итерации и переходит к следующей итерации.

else: Блок else после циклов выполняется, если цикл завершился нормально (без break).

python

Copy code

for i in range(5):

if i == 3:

break

print(i)

else:

print("Цикл завершен без прерываний")

Эти управляющие конструкции являются основой логического построения программ на Python и позволяют создавать программы, адаптирующие своё поведение в зависимости от входных данных и других условий. В следующей главе мы рассмотрим функции, которые позволяют организовывать код в повторно используемые блоки, что значительно упрощает разработку сложных программ.

Функции и модули являются фундаментальными компонентами в Python, позволяющими организовать код более эффективно и управляемо. Они способствуют повышению модульности и повторного использования кода.

Функции:

Функция в Python – это блок организованного, многократно используемого кода, который используется для выполнения одного связанного действия. Функции обеспечивают лучшую модульность для вашего приложения и значительно повышают уровень повторного использования кода.

Определение функции:

Функция определяется с помощью ключевого слова def за которым следует имя функции и круглые скобки ().

python

Copy code

def greet(name):

"""Поздороваться с пользователем по имени"""

print(f"Привет, {name}!")

Вызов функции:

После определения функции её можно вызывать, используя имя функции и передавая необходимые аргументы в скобках.

python

Copy code

greet("Алиса")

Параметры и аргументы функции:

Функции могут принимать аргументы, которые указываются в скобках при определении функции. Это позволяет передавать данные в функцию.

Функции также могут возвращать значения с помощью оператора return.

Модули:

Модуль в Python – это файл, содержащий определения и инструкции Python. Файл сохраняется с расширением .py. Модули позволяют логически организовать ваш код Python, группируя связанные функции, классы и переменные.

Создание модуля:

Просто сохраните ваш код в файл с расширением .py.

Использование модуля:

Модули могут быть импортированы в другие модули или в интерактивную оболочку интерпретатора с помощью ключевого слова import.

python

Copy code

import mymodule

mymodule.greet("Алиса")

Импортирование функций из модуля:

Вы можете импортировать конкретные функции из модуля, что позволяет не загружать весь модуль.

python

Copy code

from mymodule import greet

greet("Алиса")

Функции и модули являются ключевыми инструментами в арсенале разработчика Python, помогающими создавать чистый, эффективный и легко поддерживаемый код. Они не только помогают избегать дублирования кода, но и улучшают его структурирование, делая программы легче понять и изменять.

Строки в Python – это неизменяемые последовательности символов, используемые для хранения и обработки текстовой информации. Python предоставляет богатый набор методов для работы со строками, что делает его исключительно мощным инструментом для любых задач, связанных с текстом, от простой обработки до сложного анализа.

Основы работы со строками:

Создание строк:

Строки можно создавать, заключая текст в одинарные ('…'), двойные ("…") или тройные ('''…''' или """…""") кавычки.

python

Copy code

s1 = 'строка в одинарных кавычках'

s2 = "строка в двойных кавычках"

s3 = """строка в тройных кавычках, которая

может занимать несколько строк"""

Доступ к символам и срезы:

Символы в строке можно получать по их индексам, начиная с 0 для первого символа. Также можно использовать отрицательные индексы для доступа к символам с конца.

Срезы позволяют получить подстроку, используя двоеточие для указания начала и конца среза.

python

Copy code

print(s1[0]) # 'с'

print(s2[-1]) # 'х'

print(s3[10:20]) # 'тройных ка'

Методы строк:

Python предоставляет множество полезных методов для работы со строками, включая преобразование регистра, поиск подстрок, разбиение и соединение строк и многие другие.

Примеры некоторых методов строк:

.upper(), .lower(): изменение регистра строки.

python

Copy code

print("python".upper()) # 'PYTHON'

print("PYTHON".lower()) # 'python'

.strip(): удаление пробельных символов в начале и конце строки.

python

Copy code

print(" привет ".strip()) # 'привет'

.find(sub), .replace(old, new): поиск подстроки и замена.

python

Copy code

print("Привет, мир!".find("мир")) # 8

print("Привет, мир!".replace("мир", "Python")) # 'Привет, Python!'

.split(sep), .join(iterable): разбиение строки по разделителю и соединение элементов.

python

Copy code

print("один,два,три".split(",")) # ['один', 'два', 'три']

print(", ".join(["один", "два", "три"])) # 'один, два, три'

Эти методы делают строковый тип данных в Python необычайно мощным для различных приложений, от форматирования текста до его анализа. Освоение работы со строками является ключевым навыком, который можно применять в самых разных задачах программирования.

В следующем разделе мы рассмотрим коллекции, такие как списки, кортежи и словари, которые предоставляют ещё больше возможностей для эффективной работы с данными в Python.

В Python, списки, кортежи и множества являются встроенными структурами данных, которые используются для хранения коллекций элементов. Они поддерживают различные операции, что делает их незаменимыми инструментами в арсенале программиста.

Списки:

Список в Python – это упорядоченная изменяемая коллекция элементов. Списки могут содержать элементы разных типов, включая другие списки.

Создание списка:

python

Copy code

my_list = [1, 2, 3, 'Python', [4, 5]]

Операции со списками:

Добавление элементов (append, extend, insert):

python

Copy code

my_list.append(6) # Добавляет элемент в конец

my_list.extend([7, 8]) # Расширяет список элементами другого списка

my_list.insert(0, 'start') # Вставляет элемент на указанный индекс

Удаление элементов (remove, pop):

python

Copy code

my_list.remove('Python') # Удаляет первое вхождение элемента

my_list.pop(3) # Удаляет элемент по индексу и возвращает его

Кортежи:

Кортежи похожи на списки, но они неизменяемы. Они обычно используются для защиты данных, которые не должны изменяться в течение жизни программы.

Создание кортежа:

python

Copy code

my_tuple = (1, 2, 3, 'Python')

Операции с кортежами:

Кортежи не поддерживают методы, которые изменяют данные (например, append или remove). Основные операции – это доступ к элементам по индексу и срезы, аналогично спискам.

Множества:

Множество – это неупорядоченная коллекция уникальных элементов. Множества часто используются для удаления дубликатов из списка и для операций над множествами, таких как пересечения, объединения и разности.