Питон, пожирающий мир: как побочный проект одного разработчика стал популярнейшим языком программирования

Оператор цикла for

Следующий и, наверное, самый часто используемый оператор цикла – это оператор for, который имеет такой синтаксис:

for <переменная> in <список> :       операторы 1…N

Например,


for x in 1,5,2,4:
    print(x**2)

выведет в консоль квадраты соответствующих чисел. Но что, если мы хотим перебрать значения по порядку в соответствии с правилом:

начальное значение, шаг, конечное значение

Для этого используется генератор последовательностей

range(start, stop, step)

Например, если мы запишем его вот так:

for x in range(1,5,1):
    print(x)

то в консоли увидим числа от 1 до 4 с шагом 1. То есть, range генерирует последовательность в интервале

[1;5)

Последнее значение не входит в интервал. Если в нашем примере поставить шаг отрицательный -1, то конечное значение 5 не может быть достигнуто и в этом случае Python возвратит пустую последовательность:

for x in range(1,5,-1):
    print(x)

Если нам нужны числа от 5 до 1, то следует записывать range в таком виде:

for x in range(5,,-1):
    print(x)

Причем, в range можно записывать только целые числа, с вещественными он не работает.

Давайте перепишем нашу программу подсчета суммы

с помощью цикла for, получим:

S=
for i in range(1, 1001, 1):
    S += 1/i
print(S)

Здесь весь цикл записан буквально в одну строчку, а тело цикла состоит из одного оператора – подсчета суммы ряда.

Вторым примером рассмотрим задачу вычисления значений линейной функции

Программа будет выглядеть так:

k = 0.5; b = 2
lst = , 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5
for x in lst:
    print(x*k+b)

Этот пример показывает, что для перебора значений счетчика x можно использовать списки, сформированные ранее в программе. (О списках мы подробнее будем говорить на последующих занятиях). Здесь же приведем еще один пример:

msg = "Hello World!"
for x in msg:
    print(x)

Он показывает, что строку можно воспринимать как список и перебирать с помощью цикла for.

Также в цикле for можно использовать блок else, о котором мы говорили ранее:

for <переменная> in <список> :       операторы 1…N else:       операторы 1…N

Функция range()

Теперь пришло время познакомиться со встроенной в Python функцией range(). «Range» переводится как «диапазон». Она может принимать один, два или три аргумента. Их назначение такое же как у функции randrange() из модуля random. Если задан только один, то генерируются числа от 0 до указанного числа, не включая его. Если заданы два, то числа генерируются от первого до второго, не включая его. Если заданы три, то третье число – это шаг.

Однако, в отличие от randrange(), функция range() генерирует не одно случайное число в указанном диапазоне. Она вообще не генерирует случайные числа. Она генерирует последовательность чисел в указанном диапазоне. Так, range(5, 11) сгенерирует последовательность 5, 6, 7, 8, 9, 10. Однако это будет не структура данных типа «список». Функция range() производит объекты своего класса – диапазоны:

>>> a = range(-10, 10)
>>> a
range(-10, 10)
>>> type(a)
<class 'range'>

Несмотря на то, что мы не видим последовательности чисел, она есть, и мы можем обращаться к ее элементам:

>>> a
-10
>>> a5
-5
>>> a15
5
>>> a-1
9

Хотя изменять их нельзя, так как, в отличие от списков, объекты range() относятся к группе неизменяемых:

>>> a10 = 100
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: 'range' object does not support item assignment

У Python много готовых библиотек для решения задач

Библиотеками в программировании называют инструменты для решения конкретных типов задач. Вот несколько примеров популярных библиотек для Python:

Pygame. Библиотека для создания небольших игр и мультимедийных приложений.

NumPy. Библиотека для работы с искусственным интеллектом и машинным обучением. Используется для сложных математических вычислений.

Pandas. Библиотека для работы с большими данными.

SQLAlchemy. Библиотека для работы с базами данных.

Django, Flask. Библиотеки для разработки серверной части приложений.


Наличие библиотек значит, что под каждую задачу есть свой инструмент. Придумывать что-то сложное с нуля не придется.

Relative precedence of :=

The := operator groups more tightly than a comma in all syntactic positions where it is legal, but less tightly than all other operators, including or, and, not, and conditional expressions (A if C else B). As follows from section «Exceptional cases» above, it is never allowed at the same level as =. In case a different grouping is desired, parentheses should be used.

The := operator may be used directly in a positional function call argument; however it is invalid directly in a keyword argument.

Some examples to clarify what’s technically valid or invalid:

# INVALID
x := 0

# Valid alternative
(x := 0)

# INVALID
x = y := 0

# Valid alternative
x = (y := 0)

# Valid
len(lines := f.readlines())

# Valid
foo(x := 3, cat='vector')

# INVALID
foo(cat=category := 'vector')

# Valid alternative
foo(cat=(category := 'vector'))

Most of the «valid» examples above are not recommended, since human readers of Python source code who are quickly glancing at some code may miss the distinction. But simple cases are not objectionable:

# Valid
if any(len(longline := line) >= 100 for line in lines):
    print("Extremely long line:", longline)

Какой Python выбрать

«Питонов» существует много. Так называют и абстрактный интерфейс, и различные реализации (имплементации) Python. Главное, что следует понять: Python — это именно интерфейс. И CPython — эталонная реализация Python, которая считается стандартом де-факто. Но есть и другие реализации: Jython, PyPy, IronPython.

На Python отсутствуют ANSI, ISO или другие официальные стандарты. Их роль выполняет CPython. Эта реализация написана на C, и часто её называют просто Python. Поэтому вопрос «Как скачать Python?» обычно подразумевает установку реализации СPython.

СPython компилирует исходный код Python в байт-код, а затем интерпретирует этот байт-код, запуская его на виртуальной машине. В файлах с расширением .py хранится исходный код программ, а в файлах с расширением .pyc — «промежуточный» код.

Исходник Python можно писать хоть в «Блокноте» Windows, неважно. Цифровой код обработают все вышеупомянутые компиляторы и интерпретаторы

Пусть они сгенерируют совершенно разный байт-код, но результаты выполнения программы не будут различаться.

Язык программирования Python

Последнее обновление: 24.01.2018

Python представляет популярный высокоуровневый язык программирования, который предназначен для создания приложений различных типов. Это и веб-приложения, и игры, и настольные программы, и работа с базами данных. Довольно большое распространение питон получил в области машинного обучения и исследований искусственного интеллекта.

Основные особенности языка программирования Python:

  • Скриптовый язык. Код программ определяется в виде скриптов.

  • Поддержка самых различных парадигм программирования, в том числе объектно-ориентированной и функциональной парадигм.

  • Интерпретация программ. Для работы со скриптами необходим интерпретатор, который запускает и выполняет скрипт.

    Выполнение программы на Python выглядит следующим образом. Сначала мы пишим в текстовом редакторе скрипт с набором выражений на данном языке программирования. Передаем этот скрипт на выполнение интерпретатору. Интерпретатор транслирует код в промежуточный байткод, а затем виртуальная машина переводит полученный байткод в набор инструкций, которые выполняются операционной системой.

    Здесь стоит отметить, что хотя формально трансляция интерпретатором исходного кода в байткод и перевод байткода виртуальной машиной в набор машинных команд представляют два разных процесса, но фактически они объединены в самом интерпретаторе.

  • Портативность и платформонезависимость. Не имеет значения, какая у нас операционная система — Windows, Mac OS, Linux, нам достаточно написать скрипт, который будет запускаться на всех этих ОС при наличии интерпретатора

  • Автоматическое управление памяти

  • Динамическая типизация

Python — очень простой язык программирования, он имеет лаконичный и в то же время довольно простой и понятный синтаксис. Соответственно его легко изучать, и собственно это одна из причин, по которой он является одним из самых популярных языков программирования именно для обучения. В частности, в 2014 году он был признан самым популярным языком программирования для обучения в США.

Python также популярен не только в сфере обучения, но в написании конкретных программ в том числе коммерческого характера. В немалой степени поэтому для этого языка написано множество библиотек, которые мы можем использовать.

Кроме того, у данного языка программирования очень большое коммьюнити, в интернете можно найти по данному языку множество полезных материалов, примеров, получить квалифицированную помощь специалистов.

Установка Python

Соответственно для MacOS можно выбрать пункт macOS 64-bit installer.

На ОС Windows при запуске инсталлятора запускает окно мастера установки:

Здесь мы можем задать путь, по которому будет устанавливаться интерпретатор. Оставим его по умолчанию, то есть C:\Users\\AppData\Local\Programs\Python\Python36\.


Кроме того, в самом низу отметим флажок «Add Python 3.6 to PATH», чтобы добавить путь к интерпретатору в переменные среды.

После установки в меню Пуск на ОС Windows мы сможем найти иконки для доступа к разным утилитам питона:

Здесь утилита Python 3.7 (64-bit) представляет интерпретатор, в котором мы можем запустить скрипт. В файловой системе сам файл интерпретатора можно найти по пути, по которому производилась установка. На Windows по умолчанию это путь C:\Users\\AppData\Local\Programs\Python\Python37, а сам интерпретатор представляет файл python.exe. На ОС Linux установка производится по пути /usr/local/bin/python3.7.

Вперед

Работа с базовыми функциями

Разберём, как устроены базовые функции в Python.

Чтобы записать в переменную V сумму 1 и 1, мы напишем так:

Если мы захотим напечатать переменную V, мы используем функцию:

Напоминаем, что в Python мы не пишем тип переменных.

При спуске этот код выведет нам 2.

Если вы забыли, что делает функция, или нашли новую, вам поможет команда help (): она выпишет основную информацию о функции. Если мы используем ее на функцию print (), это будет выглядеть так:

В программировании мы будем много работать с числами. Все основные математические операции записываются в Python привычным образом, примерно как в калькуляторе:

Есть и операции поинтереснее, менее очевидные:

Иногда в Python можно встретить артефакты вроде такого:

В конце получившегося числа мы неожиданно видим 4. Это просто особенность компьютерного представления данных, и бояться этого не стоит, в большинстве случаев это не имеет значения. Но не забывайте об этой особенности, если вам важны точные числа (как, например, в астрофизике).


Вывод текста. Уже сложилась традиция, что первые слова, которые человек выписывает кодом, это «Hello, World!». Сделаем это и мы.

Мы уже выводили выше переменную, теперь выведем текст. Сделать это в Python очень просто:

Иногда (например, в цикле) надо выводить одно и то же с небольшим изменением. Для этого используется форматированный вывод. Это делается так: заменим часть, которая будет меняться, фигурными скобками, а за фразой напишем .format (). В скобки вставим переменную с нужным значением. Вот как это выглядит:

В некоторых версиях Python можно сделать то же самое и другим способом:

Результат будет один и тот же. Если у вас работают обе версии, то делайте так, как вам больше нравится.

Как устроены операции сравнения в Python

  1. Операции сравнения будут возвращать ответ в виде правда/неправда: True/False.
  2. Для проверки на равенство используются два знака «равно».
  3. Для проверки на неравенство используется восклицательный знак (знак отрицания) со знаком «равно».

Например:

Операторы¶

Кратко рассмотрим операторы и их применение:

Обратите внимание, вычислить значения выражений, данных в примерах, можно также используя интерпретатор интерактивно. Например, для проверки выражения воспользуйтесь интерактивной командной строкой интерпретатора Python:

>>> 2 + 3
5
>>> 3 * 5
15

Операторы и их применение

Оператор Название Объяснение Примеры

Сложение Суммирует два объекта

даст ; даст

Вычитание Даёт разность двух чисел; если первый операнд отсутствует, он считается равным нулю

даст отрицательное число, а даст .

Умножение Даёт произведение двух чисел или возвращает строку, повторённую заданное число раз.

даст . даст .

Возведение в степень Возвращает число , возведённое в степень

даст (т.е. ) Деление Возвращает частное от деления на

даст .

Целочисленное деление Возвращает неполное частное от деления

даст . даст .

Деление по модулю Возвращает остаток от деления

даст . даст .

Сдвиг влево Сдвигает биты числа влево на заданное количество позиций. (Любое число в памяти компьютера представлено в виде битов — или двоичных чисел, т.е. 0 и 1)

даст . В двоичном виде представляет собой . Сдвиг влево на 2 бита даёт , что в десятичном виде означает .

Сдвиг вправо Сдвигает биты числа вправо на заданное число позиций.

даст . В двоичном виде представляется как , что будучи смещённым на 1 бит вправо, даёт , а это, в свою очередь, не что иное как десятичное

Побитовое И Побитовая операция И над числами

даёт .

Побитовое ИЛИ Побитовая операция ИЛИ над числами

даёт

Побитовое ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО ИЛИ Побитовая операция ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО ИЛИ

даёт

Побитовое НЕ

Побитовая операция НЕ для числа соответствует

даёт .

Меньше Определяет, верно ли, что меньше

Все операторы сравнения возвращают или . Обратите внимание на заглавные буквы в этих словах.

даст , а даст . Можно составлять произвольные цепочки сравнений: даёт .

Больше

Определяет, верно ли, что больше

даёт . Если оба операнда — числа, то перед сравнением они оба преобразуются к одинаковому типу. В противном случае всегда возвращается .

Меньше или равно Определяет, верно ли, что меньше или равно

даёт .

Больше или равно Определяет, верно ли, что больше или равно

даёт .

Равно Проверяет, одинаковы ли объекты

даёт . даёт . даёт .

Не равно Проверяет, верно ли, что объекты не равны

даёт .

Логическое НЕ Если равно , оператор вернёт

Если же равно , получим .

даёт .

Логическое И

даёт , если равно , в противном случае возвращает значение

возвращает , поскольку x равно . В этом случае Python не станет проверять значение , так как уже знает, что левая часть выражения ‘and’ равняется , что подразумевает, что и всё выражение в целом будет равно , независимо от значений всех остальных операндов. Это называется укороченной оценкой булевых (логических) выражений.

Логическое ИЛИ Если равно , в результате получим , в противном случае получим значение

даёт . Здесь также может производиться укороченная оценка выражений.


С этим читают