Основы языка программирования Python

Что такое Python

Python – это высокоуровневый язык программирования, который был разработан в конце 1980-х годов. Его разработчик, Гвидо ван Россум, вложил в основу языка простоту и читабельность кода, что позволяет использовать Python для быстрой и эффективной разработки. Много популярных веб-сайтов, компьютерных игр и программ, написанных на Python, вы используете ежедневно: Dropbox, Uber, Sims, Google, GIMP и другие.

Язык отличается понятным синтаксисом, поэтому Python подходит для начинающих программистов. Он широко используется во многих областях: веб-разработка, научные исследования, анализ данных, искусственный интеллект, машинное обучение, разработка игр. 

У Python большая библиотека сторонних модулей и инструментов, что делает его мощным инструментом. Наличие активного сообщества разработчиков позволяет постоянно поддерживать и обновлять язык, предоставлять достаточный объем обучающих материалов, документацию и форумы для программистов с любым уровнем знаний.

Преимущества Python

  1. Простой и читаемый код. Python предлагает понятный синтаксис, что делает его привлекательным для опытных разработчиков и доступным для новичков.
  2. Большое число полезных библиотек и модулей для Python позволяет быстро и легко решать различные задачи, такие как обработка данных, машинное обучение, работа с базами данных.
  3. Язык подходит для большинства операционных систем. Код, написанный при помощи Python, может быть запущен на популярных ОС: Windows, macOS, Linux.
  4. Python позволяет легко интегрировать код на других языках, таких как C ++ и Java. Это позволяет использовать уже существующий код и библиотеки на этих языках, чтобы расширять функциональность Python.
  5. Активное сообщество разработчиков помогающее и поддерживающее новичков. Это значит, что всегда можно получить ответы на возникающие вопросы или найти готовый код для решения своих задач.

Основные свойства и возможности Python 

  1. Python интерпретируемый язык программирования – код на нем выполняется построчно, в режиме реального времени. Это свойство позволяет быстро исправлять и проверять код без необходимости компиляции.
  2. Python является языком с динамической типизацией, то есть тип переменной определяется автоматически, во время выполнения кода. Это упрощает процесс программирования и делает его гибким при работе с данными различного типа.
  3. Python поддерживает объектно-ориентированное программирование (ООП), что позволяет разрабатывать код в виде объектов, которые взаимодействуют друг с другом. Это делает код более модульным и повторно используемым.
  4. Python поддерживает также императивное, функциональное и аспектно-ориентированное программирование. Таким образом, разработчики имеют возможность выбирать нужный подход для решения конкретной задачи.

Аренда выделенного сервера – надежный способ хранения ваших данных. Для проектов с высокими требованиями к безопасности рекомендуем приобрести услугу Аренда физического сервера от RU-CENTER.

Синтаксис языка Python

Синтаксис Python отличается своей простотой и ясностью. Рассмотрим основные элементы:

  1. Вместо фигурных скобок или ключевых слов для обозначения блоков кода используются отступы. Отступ должен быть одинаковым и состоять из пробелов или табуляции. 

Например:

if x > 5:

    print("x больше 5")

else:

    print("x меньше или равно 5")

  1. Комментарии начинаются с символа # и необходимы для пояснения кода или временного отключения определенных участков.

Например:

# Комментарий

print("Hello!")  # Комментарий после кода

  1. Переменные объявляются присваиванием значения. Тип переменной определяется автоматически во время выполнения программы.

Пример:

x = 7  # переменная целого числа

y = 3.11  # переменная числа с плавающей запятой

name = "Ivan"  # переменная строки

  1. Python поддерживает все основные математические действия (сложение, вычитание, умножение, деление, равенство, неравенство, больше, меньше и др.).

Приведем пример:

x = 9

y = 5

sum = x + y

difference = x - y

product = x * y

quotient = x / y

print(sum, difference, product, quotient)  # выводит: 14, 4, 45, 1.8

  1. В Python используются операторы if, elif и else для выполнения разных блоков кода в зависимости от условий.

Например:

x = 4

if x > 0:

    print("Положительное число")

elif x < 0:

    print("Отрицательное число")

else:

    print("Ноль")

  1. В Python используются циклы for и while для повторения блоков кода.

Пример цикла for:

vegetables = ["огурец", "помидор", "морковь"]

for vegetable in vegetables:

    print(vegetable)

Пример цикла while:

count = 0

while count < 5:

    print(count)

    count += 1

Структуры данных языка Python

Python поддерживает следующие структуры данных:

  1. Списки – упорядоченные коллекции элементов, которые могут быть любого типа данных. Доступ к элементам списка осуществляется по индексу.
  2. Кортежи – упорядоченные коллекции элементов, которые могут быть любого типа данных, но не могут быть изменены после создания.
  3. Словари – неупорядоченные коллекции пар "ключ-значение". Доступ к значениям словаря осуществляется по ключу.
  4. Множества – неупорядоченные коллекции уникальных элементов.
  5. Стеки и очереди –  для реализации стеков и очередей используются списки.
  6. Генераторы – функции, которые используются для генерации последовательностей значений.
  7. Итераторы – объекты, которые позволяют проходить по последовательности значений, например, списку или словарю.
  8. Файлы – структура данных, которая используется для чтения и записи информации на диске.

Строки в языке Python

При оформление строк в Python могут быть использованы различные методы и синтаксические возможности, например:

  1. Кавычки. Строки в Python могут быть оформлены с использованием одиночных кавычек (''), двойных кавычек ("") или тройных кавычек (''' ''', """ """).
  2. Чтобы использовать специальные символы, например, одинарная или двойная кавычка, внутри строки, используется обратный слеш (\).

message = "She said, \"Hello!\""

  1. Для объединения строк используется оператор "+". Это называется конкатенацией строк.

name = "Ivan"

greeting = "Hello, " + name + "!"

  1. Python версии 3.6 и выше поддерживает синтаксис интерполяции строк, который позволяет вставлять значения переменных непосредственно в строку с помощью фигурных скобок {} и f-префикса.

name = "Ivan"

age = 25

message = f"My name is {name} and I'm {age} years old."

  1. Для форматирования строк используется метод format() и оператор %.

Метод format():

name = "Ivan"

age = 25

message = "My name is {} and I'm {} years old.".format(name, age)

Оператор %:

name = "Ivan"

age = 25

message = "My name is %s and I'm %d years old." % (name, age)

Операторы в языке Python

Операторы в языке программирования используются для выполнения различных операций, например, арифметические вычисления, сравнение значений, присваивание, логические операции и т. д. 

  • Оператор присваивания (=)  используется для присваивания значения переменной. 
  • Оператор арифметических вычислений (+, -, *, /) используются для выполнения арифметических операций. 
  • Оператор сравнения (==, !=, >, >=, <, <=) используется для сравнения двух значений. 
  • Оператор логического И (and), ИЛИ (or), НЕ (not) используются для комбинирования условий в логические выражения. 
  • Оператор ветвления if-else используется для выполнения определенного блока кода в зависимости от условия. 

Пример: if x > 6:

              print("x is greater than 6")

          else:

              print("x is less than or equal to 6")

  • Оператор цикла for используется для выполнения определенного блока кода для каждого элемента в указанной последовательности.

Пример: for i in range(5):

              print(i)

  • Оператор цикла while используется для выполнения определенного блока кода, пока указанное условие истинно.

Пример: while x < 11:

              print(x)

              x += 2

  • Оператор ветвления try-except используется для обработки исключений в коде.

Пример: try:

              x = 11 / y

          except ZeroDivisionError:

              print("Error: can't divide by zero")

Функции языка Python

Встроенные функции Python используются для решения различных задач. Примеры некоторых из них: 

– ` print()` – для вывода текста или переменных на консоль.

– `input()` – запрашивает ввод данных от пользователя.

– `len()` – возвращает длину объекта (например, строки, списка или кортежа).

– `type()` –  возвращает тип объекта.

– `range()` – создает последовательность чисел.

– `int()`, `float()`, `str()`, `bool()` – используются для преобразования объектов в целые числа, числа с плавающей запятой, строки и булевые значения соответственно.

– `sum()` – суммирует элементы последовательности чисел.

– `sorted()` – сортирует элементы последовательности.

– `max()` и `min()` – возвращают максимальный и минимальный элементы последовательности.

– `abs()` – возвращает абсолютное значение числа.

– round()` – Округляет число до указанного количества знаков после запятой.

– `str.upper()`, `str.lower()` – преобразуют все символы в строке в верхний или нижний регистр соответственно.

Классы языка Python

Классы в Python позволяют определять объекты с их собственными свойствами и методами. Они могут иметь атрибуты (переменные) и методы (функции), которые могут быть использованы в экземплярах этого класса. Классы также поддерживают наследование, позволяющее создавать новые классы на основе существующих.

Пример создания класса в Python:

class Person:

  def __init__(self, name, age):

    self.name = name

    self.age = age

  def greet(self):

Исключения в языке Python

Исключения в Python – тип данных, с помощью которых разработчик узнает об ошибках и необычных ситуациях. Примеры исключений в Python:

  1. TypeError означает, что операция выполняется над объектом несовместимого типа данных.
  2. ValueError возникает, когда функция получает аргумент правильного типа, но с неправильным значением.
  3. IndexError появляется, когда происходит попытка получить доступ к элементу списка или строки с использованием недопустимого индекса.
  4. KeyError – при попытке получить доступ к элементу словаря по ключу, которого нет в словаре.
  5. FileNotFoundError – возникает, при открывании файла, которого не существует.
  6. ZeroDivisionError – деление на ноль происходит в программе.
  7. IOError – появляется, когда возникают проблемы с вводом-выводом, например, при чтении или записи файлов.

Вы можете создавать собственные исключения в Python, отталкиваясь от встроенных классов исключений. 

Импорт в языке Python

Импорты используются для подключения модулей или библиотек. 

  • Импорт всего модуля: import module_name
  • Импорт модуля с псевдонимом: import module_name as alias_name
  • Импорт конкретной функции или класса из модуля:

from module_name import function_name

from module_name import class_name

  • Импорт нескольких функций или классов из модуля:

from module_name import function_name1, function_name2

from module_name import class_name1, class_name2

  • Импорт всего модуля со всеми его функциями и классами: from module_name import *

Обратите внимание, на корректность указания имени модуля и функции и их доступность для импорта. 

Работа с файловой системой в языке Python

С помощью модуля os или pathlib возможна работа с файловой системой в Python. Приведем несколько примеров с использованием этих модулей:

Модуль os:

import os

# Создание нового каталога

os.mkdir("new_directory")

# Переименование каталога

os.rename("old_directory", "new_directory")

# Открытие файла для записи

with open("file.txt", "w") as file:

    file.write("Hello, World!")

# Удаление файла

os.remove("file.txt")

# Удаление каталога

os.rmdir("new_directory")

Модуль pathlib (для версии Python 3.4 и выше):

from pathlib import Path

# Чтобы создать новый каталог

Path("new_directory").mkdir()

# Чтобы переименовать каталог

Path("old_directory").rename("new_directory")

# Чтобы открыть файл для записи

with open(path / "file.txt", "w") as file:

    file.write("Hello, World!")

# Чтобы удалить файл

path.unlink()

# Чтобы удалить каталог

Path("new_directory").rmdir()

Заключение

Python –  это мощный и, в то же время, легкий в использовании язык программирования, который позволяет создавать разнообразные проекты и находить решения для большого спектра задач. 

Его отличает простота и универсальность, что позволяет применять Python в различных областях, в том числе и начинающими программистами. Большое сообщество разработчиков обеспечивает помощь и поддержку при работе с языком.

Возможность запускать Python на различных операционных системах позволяет создавать приложения и скрипты, которые могут быть запущены в разных окружениях без необходимости переписывать код. Дополнительные инструменты и библиотеки позволяют использовать Python для анализа данных, машинного обучения, веб-разработки и во многих других областях.

Всё ещё остались вопросы?