2. Основы Python

Ссылка на видеолекцию по данной теме - https://youtu.be/m6Bf6ZTkzQQ

Чтобы успешно использовать любой язык программирования, нам необходимо освоить два навыка:

  • прежде всего, вам необходимо изучить язык программирования - вам необходимо изучать словарь и грамматику. После этого, необходимо научиться правильно произносить слова на новом языке и знать, как строить грамотные "предложения" на этом языке;

  • после этого, вам необходимо "рассказать историю". При написании истории, вы комбинируете слова и предложения, чтобы донести до читателя некоторые идеи. В программировании, наша программа будет "историей", а задача, которую нужно решить будет "идеей".

Как только вы изучите Python, вы обнаружите, что изучить другие языки будет гораздо легче. Новый язык программирования будет иметь другой словарь и грамматику, но навыки решения поставленных задач пригодятся вам вне зависимости от используемого языка программирования.

Вы быстро выучите "словарь" и научитесь составлять "предложения" на языке Python. Для получения навыка написания грамотных программ понадобится гораздо больше времени. Изучение программирования похоже на изучения письма. Мы начнем с чтения и объяснения программ, потом мы попытаемся писать простые программы, потом мы начнем писать все более сложные программы. В какой-то момент мы увидите шаблоны и приемы для создания программ, после чего вы сможете самостоятельно решать поставленные перед вами задачи путем написания программ на языке программирования. Как только вы научитесь решать поставленные задачи, программирования превратится в очень занимательный и творческий процесс.

Мы начнем изучать Python со словаря и базовой структуры программы. Будьте терпеливы, так как простые примеры будут напоминать вам о тех временах, когда вы только учились читать.

Ключевые слова в Python

В отличие от человеческого языка, словарь Python очень мал. В языках программирования словарь называют "зарезервированными словами" или "ключевыми словами" (reserved words или keywords). Когда Python видит эти слова, для него они имеют только одно значение. Позже, когда вы будете писать программы, вы будете создавать свои слова, которые будут называться переменными (variables). Правильно подобрать название переменной - не такая простая задача как кажется, но вы не сможете использовать зарезервированные слова в качестве названия переменных.

Список зарезервированных слов в Python выглядит следующим образом:

False

class

from

or

None

continue

global

pass

True

def

if

raise

and

del

import

return

as

elif

in

try

assert

else

is

while

async

except

lambda

with

await

finally

nonlocal

yield

break

for

not

Мы постепенно будем изучать, что значат те или иные слова, но сейчас мы сосредоточимся на возможности "разговаривать"

print("Hello, world!")

Итак, мы написали наше первое корректное предложение на языке Python. Наше предложение начинается со слова print, после которого идет строка текста в кавычках, заключенная в скобки.

Значения и типы

Значения (values) являются одними из базовых вещей, с которыми работает программа. Значения - это данные, которыми оперирует программа. Например, это цифры 1, 2 или текстовая строка "Hello, world!".

Значения принадлежат к разным типам данных (data type): 2 - это целое число (integer), "Hello, world!" это строка (string). Python понимает что это текстовая строка, потому что она заключена в кавычки.

Python может выполнить команду print и с целым числом.

>>> print (5)
5

Если вы не уверены, какой тип имеет значение, вы можете вызвать команду type, чтобы Python вам подсказал

>>> type("Hello")
<type 'str'>

>>> type(17)
<type 'int'>

>>> type(5.0)
<type 'float'>

Мы уже знакомы с типом string и с типом integer, но новым типом для нас является тип float - сокращение от floating point (число с плавающей точкой).

А что, если мы попробуем узнать тип следующих значений "17" или "3.2" ?

>>> type("17")
<type 'str'>

>>> type("3.2")
<type 'str'>

Они являются строками, так как заключены в кавычки.

Переменные

Одной из самых мощных "фишек" языков программирования является возможность манипулировать переменными (variable). Переменная ссылается на определенное значение в памяти.

Когда вы только начинаете изучать программирование, думайте о переменной как о контейнере. Переменная хранит значения, чтобы вы потом могли их повторно использовать в программе. Это сокращает избыточность, улучшает производительность и делает код более читабельным.

Для того, чтобы использовать переменную, вы сначала должны присвоить значение переменной. Позже, вы можете получить доступ к значению через переменную. Вы можете присваивать переменным другие значения.

Для задания переменной значения используется инструкция присвоения = (assignment statement). Используем инструкцию присвоения для создания новой переменной и присвоения ей значения:

>>> message = "Hello"
>>> n = 924
>>> pi = 3.14159

При попытке создать переменную с именем class, Python выдаст ошибку.

>>> class = "Hi!"
  File "<stdin>", line 1
    class = "Hi!"
          ^
SyntaxError: invalid syntax

Мы попытались использовать зарезервированное слово class для имени переменной, чего делать нельзя - когда Python видит слово class - он ожидает определенный код и, не находя его, выдает ошибку синтаксиса.

Мы можем вывести на экран значения созданных нами переменных с помощью функцииprint()

>>> print (n)
924

>>> print (pi)
3.14159

>>> print (message)
Hello

С помощью команды type мы можем вывести на экран тип переменной. В Python тип переменной зависит от того, на данные какого типа переменная ссылается.

>>> type(message)
<type 'str'>

>>> type(pi)
<type 'float'>

>>> type(n)
<type 'int'>

Имена переменных

Как правило, программисты выбирают осмысленные имена переменных. Хорошее название переменной должно "документировать себя" - отражать содержимое и назначение переменной.

Имя переменной может быть сколь угодно длинным, оно может содержать буквы и цифры, но оно не может начинаться с цифры. Вы можете использовать заглавные буквы для имен переменных, но это является плохой практикой в Python и желательно избегать этого.

Если переменная состоит из нескольких слов, в Python принято каждое слово отделять нижним подчеркиванием (_), например: max_speed или word_length. Имена переменной может начинаться с нижнего подчеркивания, но такие переменные имеют специальное предназначение и мы рассмотрим это позже.

>>> 4dudes = 500
  File "<stdin>", line 1
    4dudes = 500
         ^
SyntaxError: invalid syntax

>>> var@ = 10000
  File "<stdin>", line 1
    var@ = 10000
       ^
SyntaxError: invalid syntax

Из примера мы видим, что переменная 4dudes является некорректной, так как она начинается с цифры, переменная var@ также является некорректной, так как содержит символ @, который не является символом алфавита или цифрой.

Statements (инструкции)

Инструкция (statement) - это часть кода, которую Python может выполнить. Код на Python представляет из себя последовательность инструкций.

Python выполняет программу путем выполнения инструкций друг за другом, пока все инструкции не будут выполнены. В общем случае, Python выполняет инструкции сверху вниз.

Python выполняет инструкции путем вычисления выражений одно за одним, после чего Python применяет операции к этим выражениям.

Присвоение значения переменной является инструкцией!

Выражения

Выражение (expression) - это комбинация из значений, переменных и операторов.

В языках программирования, значение само по себе является выражением, поэтому нижеприведенные примеры являются корректными выражениями

>>> x = 20 # Это statement

>>> 17 # Это выражение
17

>>> x # Это тоже выражение
20

>>> x + 17 # Вычисляется значение выражения
37

Если вы напечатаете выражения в интерактивном режиме, Python вычислит значение выражения и выведет значение в качестве результата. Однако, в коде программы выражение само по себе ничего не делает.

Python вычисляет значение выражения путем вычисления значений под-выражений, а потом применяет операции к этим под-выражениям.

Вызов функции в Python является выражением. Результатом выражения является возвращаемое значение функции. Если функция не предусматривает зн

Вызов функции в Python является выражением.

Операторы и операнды

Операторы (operator) - специальные символы, которые выполняют вычисления, например, сложение или умножение. Значения, к которым применяется оператор называются операндами.

Давайте рассмотрим арифметические операторы в Python и какие вычисления они выполняют

Оператор

Значение

+

сложение

-

вычитание

*

умножение

/

деление

//

целочисленное деление

**

возведение в степень

%

деление по модулю (взятие остатка от деления)

Нам следует остановиться на операциях деления и целочисленного деления. Зачем нужны две операции деления?

Дело в том, что в различных языках программирования операция деления может вести себя по-разному. Например, в языке программирования C результатом деления целого числа на целое число будет целое число. Если при делении возникнет остаток, он будет отброшен - число округлится до ближайшего меньшего целого. Например

int main(void) {
  printf("%d\n", 3/6);
  return 0;
}

Выдаст результат равный 0. Из общего понимания математики мы ожидали увидеть ответ равным 0.5, но это дробное число - тип float. Так как в языке C деление целого числа на целое число даст целое число, дробная часть будет отброшена и в результате мы получим 0.

Если мы хотим получить корректный ответ, мы должны один из операндов сделать числом с плавающей точкой. Тогда, по правилам языка C, если один из операндов будет float, то результат операции также будет float. Код

int main(void) {
  printf("%f\n", 3/6.0);
  return 0;
}

даст нам результат 0.5.

В языке Python дело обстоит иначе - при использовании обычного деления Python правильно поймет наши намерения и результатом деления целого числа на целое число будет число с плавающей точкой.

>>> 3/6
0.5

Если же мы хотим, чтобы Python повел себя как язык C, мы можем воспользоваться оператором целочисленного деления. Тогда результатом деления одного целого числа на второе целое число будет целое число.

>>> 3//6
0

Порядок операций в выражении

Когда в выражении присутствуете более одного оператора, порядок вычисления зависит от приоритета операции. Для арифметических операторов, Python соблюдает общепринятую математическую конвенцию. Для того, чтобы запомнить приоритет операторов, запомните акроним PEMDAS:

  • Parentheses (скобки) имеют наивысший приоритет, с помощью скобок вы можете точно выстроить нужный порядок вычисления выражений;

  • Exponentiation (возведение в степень) имеет следующий по приоритету порядок. Например, выражение 2**1+1 будет равно 3, а не 4;

  • Multiplication (умножение) и Division (деление) имеют одинаковый приоритет. Такой же приоритет имеет операция деления по модулю (Modulo);

  • Наименьший приоритет имеют Addition (сложение) и Subtraction (вычитание);

  • операторы с одинаковым приоритетом выполняются слева направо.

Оператор деления по модулю (Modulo)

Оператор деления по модулю используются с двумя целочисленными операндами и возвращает остаток от деления первого операнда на второй.

Оператор деления по модулю бывает очень полезен в некоторых ситуациях. Например, вы можете узнать - делится ли одно число нацело на второе (остаток от деления будет 0) или получить крайне правые цифры в числе (например, выражение x % 10 вернет единицы, выражение x % 100 вернет две правые цифры числа).

Арифметические операции со строками

Выражение и его результат зависит не только от операторов, но и от типа данных, к которым применяется тот или иной оператор. Применительно ко строкам можно применить некоторые арифметические операторы, но результат выражений будет совершенно иным:

Значение

+

конкатенация (сложение) строк. Оба операнда должны быть строками

*

повторение строк. Первый операнд - строка, второй операнд - целое число.

%

форматирование строк (будет рассмотрено в отдельной теме)

Операция конкатенации используется для "склеивания" строк. Оба операнда выражения должны быть строкой, в противном случае Python выдаст ошибку

>>> "Hello," + " world!"
'Hello, world!'

>>> "hello" + 2
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: can only concatenate str (not "int") to str

Операция повторения позволяет создать новую строку, которая будет повторенной несколько раз исходной строкой

>>> "abc" * 2
'abcabc'

>>> "aabb" * 5
'aabbaabbaabbaabbaabb'

>>> "aa " * 5
'aa aa aa aa aa '

>>> "aa" * 2.0
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: can't multiply sequence by non-int of type 'float'

Консольный ввод в Python

Так как программа без данных не имеет смысла, мы так или иначе будем сталкиваться с необходимостью ввести данные в программу.

Существует много способов получения данных: чтение из файла, получение данных по сети, загрузка данных из базы данных, пользовательский ввод (с клавиатуры, мыши, других устройств) и так далее.

В рамках данного курса мы рассмотрим несколько способов получения входных данных, но пока остановимся на самом простом для реализации способе - пользовательский ввод из консоли.

Python предоставляет встроенную функцию (потом мы разберем, что это такое) под названием input(). После выполнения statement, который содержит функцию input(), Python приостанавливает выполнение программы и ждет ввода пользователя с клавиатуры. Когда пользователь введет нужные данные и нажмет Enter, программа продолжит свою работу

Обратите внимание, что после названия функции input() мы указываем пустые скобки - это синтаксис вызова функции.

Функции в Python возвращают значение. Функция input() возвращает строку с тем, что ввел пользователь. На видео выше мы видим, что мы ввели текст user input, после чего функция input() вернула user input, но это просто выражение в виде строки user input, которое просто выводится на экран, так как мы находимся в интерактивном режиме. Если мы напишем программу и запустим ее в среде разработки, ничего не произойдет.

Чтобы работать со входными данными, мы должны сохранить наш ввод. Это мы можем сделать с помощью переменной - мы сохраним пользовательский ввод как значение переменной.

my_input = input()
print ("Вы ввели " + my_input)

Работа программы будет выглядеть следующим образом

Давайте внимательно разберем statement 

my_input = input()

  1. Вызывается функция input();

  2. Приложение приостанавливается и ждет, пока пользователь введет текст;

  3. Функция input() возвращает значение - пользовательский текст в виде строки;

  4. Создается переменная my_input;

  5. Выполняется оператор присвоения;

  6. Переменная my_input теперь имеет тип строка.

Таким образом, мы создали переменную my_input, которая хранит результат пользовательского ввода и мы можем дальше с ним работать в нашей программе.

Разберем вызов функции print()

print ("Вы ввели " + my_input)

Вычисляется выражение "Вы ввели" + my_input. Мы уже знаем, что это операция конкатенации строк. Вычисленное выражение передается функции print(), которая выводит в консоль склеенную строку.

Previous1. Базовые сведения о программированииNextБулевы выражения

Last updated