Основы программирования python

Приоритет

Иногда выражение содержит несколько операторов. В этом случае приоритет оператора используется для определения порядка выполнения.

  • Мы можем создать группу выражений, используя круглые скобки. Выражение в скобках сначала вычисляется, прежде чем они смогут участвовать в дальнейших вычислениях.
  • Некоторые операторы имеют одинаковый уровень приоритета. В этом случае выражение оценивается слева направо.

В таблице ниже перечислены приоритеты операторов в порядке убывания.

Приоритет
** (экспонента)
~ (Дополнение к единицам)
*, /, //, % (Умножение, Деление, Операторы Модуля)
+, – (Сложение, Вычитание)
<<, >> (операторы сдвига вправо и влево)
& (побитовый AND)
|, ^ (побитовый OR, XOR)
==, !=, >, <, >=, <= (сравнения)
=, +=, -=, *=, /=, //=, %= (присваивания)
is, is not (идентификации)
in, not in (принадлежности)
not, and, or (логические)

Что такое питон простыми словами

Для того чтобы понять, что такое Python нужно разобраться зачем вообще нужны языки программирования. Они нужны для взаимодействия человека и компьютера. Между собой люди общаются на естественном языке.

Язык программирования Python

Питон является относительно простым высокоуровневым скриптовым языком, который служит для создания различных сценариев. Это означает, что для программирования на Python, не требуется знания машинных кодов – команд для компьютера.

Программирование при помощи машинных кодов ускоряет программу, но очень трудоемко и требует хорошего знания архитектуры компьютера. Одним из таких низкоуровневых языков является ассемблер. Чаще всего низкоуровневое программирование используется в промышленности для специализированных контроллеров, где нет большого объема памяти.

Python может использоваться для программирования контроллеров в станках ЧПУ и в робототехнике. Популярный во всем мире одноплатный микрокомпьютер Raspberry Pi также программируется на питоне. С помощью «малинки» можно программировать роботов, умные дома, квадрокоптеры и множество других вещей. Pi в названии миникомпьютера обозначает, что программирование происходит на Python.

Одноплатный микрокомпьютер Raspberry Pi

На языке высокого уровня нужно уметь программировать при помощи понятий, обозначаемых словами. Чаще всего это английский язык, но есть и примеры кодирования на других языках. Например, программу «Бухгалтерия 1С» можно редактировать и изменять на русском.

Питон поддерживает объектно-ориентированное программирование и является интерпретируемым языком. Это означает, что программа выполняется построчно и для ее выполнения на компьютере должен быть установлен интерпретатор. Самым распространенным и популярным интерпретатором является CPython.

[править] Ссылки

  • Python в энциклопедии «Викиреальность»
  • Python в Абсурдопедии на Викии

Основные языки программирования (сравнение • IDE • история • хронология)

Используемые
в разработке

Ада • APL • Язык ассемблера • ActionScript • ABAP/4 • AutoIt • AWK • Бейсик • Си • Кобол • C++ • C# • Cω • Clarion • Clojure • ColdFusion • Common Lisp • D • dBase • Delphi • Eiffel • Erlang • Euphoria • F# • Форт • Фортран • Gambas • Go • Groovy • HAL/S • Haskell • Icon • Java • JavaScript • Limbo • Lua • Модула-3 • Object Pascal • Objective-C • OCaml • Oz • Parser • Паскаль • Компонентный Паскаль • Perl • Pixilang • PHP • PowerBASIC • Python • ПЛ/1 • Пролог • Qi • Ruby • Scala • Scheme • Smalltalk • SQL • PL/SQL • Tcl • Vala • Visual Basic (.NET)

 

Академические

Agda • Clean • Curry • Idris • Лого • ML • Оберон • Planning C • РЕФАЛ • Симула •

 

IEC 61131-3

Instruction List • ST • FBD • Ladder Diagram (LD) • SFC

 

Прочие

Алгол • Алгол 68 • Модула-2 • Миранда • Hope

 

Эзотерические

HQ9+/HQ9++ • INTERCAL • Brainfuck • Befunge • Malbolge • Piet • Spoon • Unlambda • Whitespace • FALSE • LOLCODE • Глагол

 

Визуальные

G (LabVIEW) • Microsoft VPL • Sikuli • VisSim • Алиса • ДРАКОН • Скретч

 

Прочее

Как работают функции

Все мы знаем, что такое функции, не так ли? Не будьте столь уверены в этом. У функций Python есть определённые аспекты, с которыми мы нечасто имеем дело, и, как следствие, они забываются. Давайте проясним, что такое функции и как они представлены в Python.

Функции как процедуры

С этим аспектом функций мы знакомы лучше всего. Процедура — это именованная последовательность вычислительных шагов. Любую процедуру можно вызвать в любом месте программы, в том числе внутри другой процедуры или даже самой себя. По этой части больше нечего сказать, поэтому переходим к следующему аспекту функций в Python.

Функции как объекты первого класса

В Python всё является объектом, а не только объекты, которые вы создаёте из классов. В этом смысле он (Python) полностью соответствует идеям объектно-ориентированного программирования. Это значит, что в Python всё это — объекты:

  • числа;
  • строки;
  • классы (да, даже классы!);
  • функции (то, что нас интересует).

Тот факт, что всё является объектами, открывает перед нами множество возможностей. Мы можем сохранять функции в переменные, передавать их в качестве аргументов и возвращать из других функций. Можно даже определить одну функцию внутри другой. Иными словами, функции — это объекты первого класса. Из определения в Википедии:

И тут в дело вступает функциональное программирование, а вместе с ним — декораторы.

Функциональное программирование — функции высших порядков

В Python используются некоторые концепции из функциональных языков вроде Haskell и OCaml. Пропустим формальное определение функционального языка и перейдём к двум его характеристикам, свойственным Python:

  • функции являются объектами первого класса;
  • следовательно, язык поддерживает функции высших порядков.

Функциональному программированию присущи и другие свойства вроде отсутствия побочных эффектов, но мы здесь не за этим. Лучше сконцентрируемся на другом — функциях высших порядков. Что есть функция высшего порядка? Снова обратимся к :

Если вы знакомы с основами высшей математики, то вы уже знаете некоторые математические функции высших порядков порядка вроде дифференциального оператора d/dx. Он принимает на входе функцию и возвращает другую функцию, производную от исходной. Функции высших порядков в программировании работают точно так же — они либо принимают функцию(и) на входе и/или возвращают функцию(и).

Пара примеров

Раз уж мы ознакомились со всеми аспектами функций в Python, давайте продемонстрируем их в коде:

Здесь мы определили простую функцию. Из фрагмента кода далее вы увидите, что эта функция, как и классы с числами, является объектом в Python:

Как вы заметили, функция  принадлежит типу . Это означает, что она является объектом класса . Кроме того, класс, который мы определили, принадлежит классу . От этого всего голова может пойти кругом, но чуть поигравшись с функцией вы со всем разберётесь.

Теперь давайте посмотрим на функции в качестве объектов первого класса.

Интенсив «Станьте хакером на Python за 3 дня»

24–26 декабря, Онлайн, Беcплатно

tproger.ru

События и курсы на tproger.ru

Мы можем хранить функции в переменных:

Определять функции внутри других функций:

Передавать функции в качестве аргументов и возвращать их из других функций:

Из этих примеров должно стать понятно, насколько функции в Python гибкие. С учётом этого можно переходить к обсуждению декораторов.

О языке

По-русски Python произносится как – «пайтон», но более распространенная версия произношения – «питон». Язык поддерживает несколько парадигм программирования: объектно-ориентированное, функциональное, структурное, императивное и аспектно-ориентированное.

Основная реализация языка Python — CPython. Написана на C

История

Разработку Python начал Гвидо ван Россум в декабре 1989 года. Для ОС Amoeba требовался расширяемый скриптовый язык. На досуге, Гвидо начал писать Python, позаимствовав некоторые наработки из языка ABC.

Версия Python 2.0 была выпущена 16 октября 2000 г., а первая обратно-несовместимая версия Python 3.0 – 3 декабря 2008 г.

Историю релизов Python можно посмотреть тут.

Какие задачи удобно решать на Python?

Основной упор в Python делается на скорости написания кода (а не на скорости выполнения кода, как например в языках С и C++). Поэтому в первую очередь Python удобно использовать там, где нужно быстро написать что-то работающее.

Все чаще Python используется для анализа данных, как в науке, так и коммерческой сфере. Этому способствует простота языка и большое разнообразие открытых библиотек.

Другая область применения, для которой хорош Питон – системное администрирование и DevOps. На это есть как минимум 3 причины:

  • благодаря своей простоте, системному администратору не так сложно выучить этот язык и начать им пользоваться;
  • огромный выбор библиотек;
  • python входит в состав большинства дистрибутивов Linux.

Типизация

Python является языком с полной динамической типизацией и автоматическим управлением памятью. Динамическая типизация означает, что тип переменной определяется только во время исполнения.

С одной стороны, динамическая типизация упрощает написание программ. Но с другой, имеет ряд недостатков – повышается риск ошибиться с типами и снижает производительность программы.

В «Питоне» реализованы встроенные типы, например:

  • булевый тип;
  • строка;
  • целое число произвольной точности;
  • число с плавающей запятой;
  • комплексное число.

Также есть и готовые коллекции:

  • списки;
  • кортежи (неизменяемые списки);
  • словари;
  • множества.

Добавить новый тип можно написав свой класс или определив новый тип в модуле расширения.

Производительность

По производительности Python относительно медленный язык (по сравнению с C, Go, Java). Его скорость выполнения схожа с другими интерпретируемыми языками (PHP, Ruby). Однако возможность компиляции python-кода в байт-код позволяет добиться большей производительности.

Основные причины, из-за которых Python «медленный»:

  • GIL (глобальная блокировка интерпретатора).
  • Динамическая типизации.
  • Python это интерпретируемый, а не компилируемый язык.

Несмотря на это, в большинстве задач гораздо важнее быстро получить результат, нежели ускорить выполнение программы

Особенно это важно для бизнеса или стартапа, где критически важно быстро выпустить продукт в production и начать зарабатывать

Если для задачи критична производительность, используйте последнюю версию Python. Или присмотритесь к PyPy

GIL

Global Interpreter Lock — это глобальная блокировка интерпретатора Python. GIL накладывает ограничение на потоки – нельзя использовать несколько процессоров одновременно. Тем самым GIL помогает избежать конфликтов при одновременном обращении разных потоков к одним и тем же участкам памяти.

Многие разработчики против GIL в Python-е, однако создатель проекта Гвидо ван Россум заявляет, что GIL не так уж и плох, и убирать его из CPython`а он не планирует.

Библиотеки и фреймворки

В Python есть уже встроенные библиотеки, поставляемые вместе с интерпретатором. Они служат для расширения возможностей разработчика при написании программ. Также есть огромное количество внешних библиотек и фреймворков, которые можно подключить и использовать.

Такое количество библиотек дает преимущество, и способствует популярности Python. Например, высокоуровневая библиотека Pandas. Назначение Pandas – это обработка и анализ данных. Она используется в таких профессиях как Data Science и продолжает активно развиваться.

Для того, чтобы жизнь разработчика была легче, разработано множество веб фреймворков. Они позволяют автоматизировать рутинные процессы и задачи. Также фреймворки дают готовую структуру для написания web приложений.

Python бибиотека Pandas

Одним из самых популярных фреймворков с открытым свободным кодом является Django. С его помощь можно не добавлять разные библиотеки отдельно, а установить большинство стандартных функций одним пакетом. В 2010 году с помощью фреймворка Django был создан Instagram и в 2012 году Facebook купил его за миллиард долларов.

Pyramid является еще одним open-source популярным фреймворком. Он универсальный, и дает возможность работать с большими и малыми приложениями. У него хорошее и понятное руководство или пособие. Pyramid используется в тех случаях, когда не требуется разработки полноценной CMS, а хватает веб приложения. Этот фреймворк позволяет быстро собрать проект.

Насколько легко понять Python?

Начнем с простого примера, который сравнивает Python и настолько же популярный язык Java.

Предположим, нужно вывести фразу «Hello, world». В Java это делается следующим образом:

То же самое в Python можно сделать вот так:

Обратите внимание на различия. Человек, который раньше не занимался программированием, не поймет, зачем в блоке Java-кода нужны , или

Это усложняет его как минимум для тех, кто не знает основ.

Python же сильно отличается. Здесь нет слов, которые были бы непонятны не-программисту. Любой может запросто понять Python-код. Чаще всего он еще и значительно короче аналогов в других языках.

Его не только легче понимать, но и гораздо проще учить. Это основная причина того, что появляется все больше и больше Python-программистов. Около 22% из них имеют опыт до года.

Библиотеки Python

Вот некоторые из самых популярных библиотек Python для машинного обучения. Помните, что большинство из них взаимодействуют с другими пакетами. Поэтому не ограничивайте себя, чтобы использовать только один в своем проекте.

Tensorflow

Этот пакет разработан Google с основной целью — служить в научной среде. Но, как показывают примеры из практики, он идеально подходит для любых потребностей бизнеса. Это помогло Airbnb классифицировать почти пол миллиарда фотографий. Также стоит упомянуть версию Tensorflow Lite, поскольку она позволяет запускать интерфейс на мобильных устройствах, и Dance Like является отличным примером этого. Он анализирует движения тела с помощью камеры смартфона и помогает людям научиться танцевать друг от друга.

NumPy

Это популярная библиотека с высоким математическим фоном, которая упрощает множество расширенных математических реализаций. Более того, разработчики, которые имели возможность работать с этой библиотекой, склонны говорить, что она действительно интуитивно понятна и интерактивна.

Pandas

Это еще одна мощная библиотека данных с открытым исходным кодом. Вы ее найдете в приложениях, упомянутых выше — Google Maps и Uber. Он не создается непосредственно с учетом машинного обучения, но предоставляет вам широкий спектр инструментов. В результате, это реальная помощь анализировать и собирать данные в четких структурах.

PyTorch

Это решение, которое в последнее время приобрело большую популярность. PyTorch — это пакет, разработанный Facebook, который обеспечивает вычисления Tensor с сильным ускорением на GPU. Это обычно реализуется в приложениях, таких как обработка естественного языка. Правда в том, что PyTorch стал серьезной конкуренцией для TensorFlow в последние месяцы.

Применение

Начиная с 2003 года, Python неизменно занимает десятку самых популярных языков программирования, измеряемых по программированию TIOBE Index сообщество. По состоянию на сентябрь 2015 года, он находится в пятой позиции. Это оценивается как язык программирования года на 2007 и 2010 года это третий самый популярный язык, чья грамматическая синтаксис не преимущественно на основе C , например С ++, Objective-C (примечание, C # и Java только частичное синтаксическое сходство с С, например, с использованием фигурных скобок, и ближе по сходству друг к другу, чем C).

Эмпирические исследования показали, языки сценариев (такие, как Python) более производительные, чем обычные языки (например, C и Java) для задачи программирования с участием строками и поиск в словаре. Потребление памяти часто был «лучше, чем Java, а не намного хуже, чем С или С ++».

Простой в использовании сопряжения между Python и C ++ можно получить, используя импульс, Python библиотеки.

Крупные организации, которые используют Python включают в себя Google, Yahoo!, CERN, NASA, и некоторые мелкие, как ILM, и ITA.

Python может служить в качестве скриптового языка для веб-приложений, например, с помощью mod_wsgi для веб-сервера Apache. С веб-сервера шлюза интерфейса, стандартный API, развивались, чтобы облегчить эти приложения. Рамки веб-приложений, как Django, Pylons, Pyramid, TurboGears, web2py, Tornado, Flask, Bottle и Zope поддержки в разработке и обслуживании сложных приложений. Pyjamas и IronPython могут быть использованы для разработки клиентской части приложений Ajax-приложений. SQLAlchemy может быть использован в качестве преобразователя данных в реляционную базу данных. Twisted является основой для программирования связи между компьютерами, и используется (например) Dropbox.

Библиотеки, как NumPy, SciPy и Matplotlib позволяют эффективно использовать Python в научных вычислений, со специализированными библиотеками, такими как BioPython и Astropy обеспечения функциональных предметно-ориентированный. Astropy является математическое обеспечение с «блокнот» программируется в Python: его библиотека охватывает многие аспекты математики, в том числе алгебры, комбинаторики, вычислительной математики, теории чисел, и исчисления.

Python был успешно встраивается в ряд программных продуктов в качестве скриптового языка, в том числе в методе конечных элементов программного обеспечения, таких как Abaqus, 3D параметрического моделирования, как FreeCAD, 3D анимация пакеты, такие как 3ds Max, Blender, Cinema 4D, Lightwave, Гудини, Maya , modo, MotionBuilder, Softimage, визуальные эффекты наборщик программы визуализации Nuke, 2D, как GIMP, Inkscape, Scribus и Paint Shop Pro, и музыкальная программа обозначения или нотный редактор капелла. GNU Debugger использует Python как красивую принтер, чтобы показать сложные структуры, такие как C ++ контейнеров. Esri способствует Python как лучший выбор для написания скриптов в ArcGIS. Он также был использован в нескольких видеоигр, и был принят в качестве первого из трех доступных языков программирования в Google App Engine, то две другие Java и Go.

Питон также используется в искусственных задач разведки. в качестве скриптового языка с модулем архитектуры, простой синтаксис и богатых инструментов обработки текста, Python часто используется для задач обработки естественного языка.

Многие операционные системы включают Python в качестве стандартного компонента; языковые поставляется с большинством дистрибутивов Linux, AmigaOS 4, FreeBSD, NetBSD, OpenBSD и OS X, и может быть использован с терминала. Ряд дистрибутивов использовать инсталляторов, написанных на Python: Ubuntu использует установщик Ubiquity, в то время как Red Hat Linux Fedora и использовать установки Anaconda. Gentoo Linux использует Python в своей системе управления пакетами, Portage.

Питон также видел широкое применение в промышленности информационной безопасности, в том числе в разработки эксплойтов.

Большая часть программного обеспечения Sugar для One Laptop Per Child XO, в настоящее время разработана в Sugar Labs, написана в Python.

Сингл бортовой компьютер Raspberry Pi проект принял Python в качестве своей основной язык пользовательского программирования.

LibreOffice включает в себя Python и намерен заменить Java с Python. Python скриптов Провайдер основной особенностью, начиная с версии 4.0 от 7 февраля 2013 года.

Для чего используется язык?

На Питоне получится не только освоить сферу программирования. Он применяется для многих целей. Так, программисты могут использовать данный язык для разработки игр, мобильных и веб-приложений, а также для создания скриптов.

Веб-разработка

С недавнего времени стали очень популярны Python-фреймворки. К ним можно отнести Django и Flask. Их используют для написания той части кода, которая будет обрабатываться сервером. Фреймворки представляют собой своеобразную базу данных, в которой хранится вся нужная информация для разработки бэкенда. Также, присутствует набор функций для создания HTML-представлений для отображения страниц приложения.

Flask предоставляет пользователю полный контроль над проектом. Например, создание базы данных. В его работе используется более тонкая настройка всех компонентов. Данный Фреймворк часто применяется начинающими программистами.

Django содержит более обширный набор функций. Его часто используют для работы с простыми задачами. Например, для создания небольшого сайта, магазина или интернет-блога. Он позволяет создать проект в более короткие сроки.

Программы

На языке программирования Python разрабатываются различные приложения. Для этого предназначены функции и библиотеки. Одной из самых простых примеров для создания программ, будет алгоритм для анализа заданных данных и предоставление обработанной информации.

По такому принципу работают системы распознавания лиц, голоса, а также сервисы YouTube, Amazon или Netflix. Для последних создаются рекомендательные системы. Существуют встроенные алгоритмы, которые используются чаще всего:

  • нейронные сети;
  • опорный вектор;
  • «случайный лес»;
  • глубокое обучение.

У Питона также есть небольшой недостаток, который относится к созданию программ. Он лучше работает в разработки ПО без использования комплектующих компьютера. Так, при работе с драйверами могут возникнуть проблемы.

Мобильные приложения

Пользователю предоставляется несколько фреймворков для разработки мобильных приложений. Они имеют базовый набор компонентов, которые используются для таких платформ, как iOS, Android. Такая возможность появилась после внесения изменений в язык и добавления новых инструментов.

Одной из библиотек будет Kivy с открытым исходным кодом. Используется для создания GUI приложений. В нем находится множество встроенных инструментов, кнопки, панели, формы ввода текста. Данный фреймворк позволяет разрабатывать мобильные приложения без изучение другого языка программирования.

BeeWare немного отличается от предыдущей библиотеки. Содержит в себе набор инструментов, которые отличаются на разных платформах. Таким образом приложение на iOS будет выглядеть как стандартное. Но данные фреймворк находится в разработке. Поэтому постоянно изменяется и содержит большое количество ошибок.

Игры

Язык программирования Python активно используется для создания компьютерных игр. Особенно, если речь идет о моделировании игрового пространства. Для этих целей в языке содержатся различные алгоритмы и библиотеки.

Sims 4 является одной из самых популярных игр, которая относится к разделу симуляции жизни. Для изменения параметров игры используется внутриигровой моддинг. Для его разработки применяется язык Питон.

Большая часть игры Civilization IV написана на данном языке программирования. Суть заключается в пошаговой стратегии и захвате игрового мира различными путями. Питон полезен для того, чтобы пользователь создавал собственные модификации.

Встроенные системы

На данном языке программирования часто разрабатываются встроенные системы. Так, можно выделить следующие встроенные системы, которые написаны на языке Питон:

  • The Owl Embedded Python System;
  • Embedded Python;
  • Python Embedded Tools.

К ним также относятся небольшие программы, которые отвечают за процесс контроля и мониторинга различных ресурсов.

Скрипты

Питон позволяет программистам создавать небольшие скрипты и плагины к уже готовым приложением. Примером этого будут небольшие модификации для компьютерных игр. Кроме того, можно разрабатывать дополнительные модули.

Пользователь может создать программу на другом языке программирования. После этого создается небольшой скрипт, который встраивается в уже готовый код.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий