Основы программирования на языке Python. Часть 1

На этой странице вы узнаете

• Как подготовиться к написанию программ?
• Что общего у собаки и переменной?
• Чем типы данных похожи на породы собак?
• Как работать с числами и какие математические операторы применимы к строкам?

С чем у вас ассоциируется слово питон?
Со змеей? Пора мыслить шире.

Вводная информация. Инструменты для работы

Python — высокоуровневый язык программирования, отдающий больший приоритет скорости, простоте и удобству написания кода, поэтому он является одним из самых простых в освоении.

Как подготовиться к написанию программ?

Файлы кода, написанного на Python, имеют расширение .py. Для их работы на компьютер необходимо установить интерпретатор языка — программу, которая и будет выполнять написанный нами код. Найти его установочный файл можно на официальном сайте python.org во вкладке “Downloads”.

Важно обращать внимание на то, что некоторые версии языка несовместимы с некоторыми операционными системами. Например, все версии Python выше 3.9 не работают на Windows 7 или ниже.  Информация об этом прописана рядом со скачиваемыми версиями. Если вам необходима более ранняя версия Python для своей ОС, ее можно найти в той же вкладке в разделе “All releases”.

Помимо интерпретатора, который будет читать наш код, нам необходим софт, на котором мы будем его писать — среда разработки. И тут появляется большая вариативность. Самыми популярными средами разработки являются:

IDLE. Эта среда разработки идет в комплекте с интерпретатором и является самой простой из всех. Во всех смыслах слова “простой”.

Преимущества:

• малый вес и небольшое количество потребляемой памяти позволят запустить его на любом устройстве;
• максимально простая организация — отдельный файл открывается в отдельной вкладке.

Недостатки:

• никакого дополнительного функционала — это просто блокнот, который лишь немного выделит код для удобства и запустит его.

PyCharm. Т-34 от компании JetBrains, по сравнению с которым IDLE — трехколесный велосипед.

Преимущества:

• мощный функционал: более удобная подсветка кода, автоматическая помощь при написании кода, удобное выделение ошибок прямо в коде и так далее.

Недостатки:

• требовательность — установленная среда разработки весит около 1 гигабайта и потребляет больше ресурсов при своем запуске;
• сложность внутренней организации — эта среда разработки не запустит отдельную программу, требуется сформировать внутренний проект, при неправильной настройке которого будет проще создать новый, чем настраивать существующий.

Если ваш компьютер мощнее калькулятора и вы хотите получать небольшие, но полезные подсказки при написании кода — это ваш кандидат.

Sublime Text 3. Промежуточное звено между двумя предыдущими вариантами, которое вобрало по чуть-чуть всего хорошего из них, но с одним дополнительным минусом.

Преимущества:

• относительная легкость самой среды и малое количество потребляемых ресурсов;
• отдельные файлы открываются в одной вкладке в разных окнах;
• выделение ошибочных строк и небольшая помощь при написании кода.

Недостатки:

• все его преимущества, похожие на преимущества PyCharm, работают не так хорошо, как у PyCharm;
• невозможность ввода данных с клавиатуры. Если вы еще не знаете, что это и как это — не расстраивайтесь, он тоже не знает.

Последний недостаток является относительным, так как это далеко не самая важная функция, которой вы будете пользоваться каждый раз при написании кода, а альтернатива этому — есть.

Вывод и ввод данных. Переменные и типы данных

Выбрав среду программирования, без лишних раздумий и колебаний создаем новый файл .py, пишем свою первую программу:

---

print(“Hello world”)

---

После запуска которой будет выведено сообщение: «Hello world».

Поздравляю, вы стали программистом!

А теперь начнем становиться хорошим программистом и разберемся с тем, что мы написали:

• print — функция вывода данных на экран. 
  Сразу после команды в скобках нужно записать то, что мы хотим вывести, и это будет выведено. Если вписать в скобках несколько значений через запятую, они будут выведены на экран в одну строку через пробел;

• “Hello world” — строка, которую мы создали и сразу передали в функцию print.

Но когда мы вывели строку на экран, программа сразу ее забыла.

Переменные нужны для долгосрочной работы с данными — дав имя какому-либо значению, в любом месте программы к нему можно обратиться именно по этому имени.

Что общего у собаки и переменной? Это как с собакой — вместо того, чтобы постоянно носить ее на руках, можно дать ей кличку и отпустить. Когда нам понадобится собака, мы спокойно позовем ее по кличке.

Схема создания переменной:
<имя_переменной> = <значение>

Какое имя дать переменной — извечная философско-дискуссионная проблема программирования. Основные правила и советы по именованию переменных:

• имя переменной может состоять только из букв латинского алфавита, цифр и символа “_”;
• имя переменной не может начинаться с цифры, начинать его с “_” также не рекомендуется;
• не рекомендуется давать переменным имена встроенных функций, иначе последние будут перекрыты и их нельзя будет использовать (например — print. Создав переменную с таким именем, функцию вывода на экран мы потеряем);
• имеет смысл давать переменным осмысленные имена. 

Последний совет стоит раскрыть. Например, для строки “Hello world” можно было бы выбрать имя string или подобное, а для переменной, которая что-то считает — count, главное, чтобы было по названию понятно, что в ней. Конечно, никто не может запретить вам назвать переменную sdhcjUBbh56, но во-первых, написать это же имя во второй раз без опечатки будет тяжело, а, во-вторых, уже к середине большой программы с большим количеством таких переменных вы забудете, какая за что отвечает.

Ввод данных с клавиатуры — самый простой способ передать значения программе в процессе ее работы. 

Он происходит с помощью функции input(), после срабатывания которой программа останавливается, пока мы не введем в нее значение. В скобках функции можно указать сообщение, которое будет выведено программой перед тем, как она будет ждать ввод.

Важно сразу запомнить — любые данные, введенные в программу с помощью команды input, будут переданы в формате строки.

Типы данных — виды значений, которые может принимать переменная. 

Чем типы данных похожи на породы собак? От типа данных зависят свойства, возможности и цели создаваемых переменных. По аналогии с собаками – таксы были выведены специально для охоты на лис, и вряд ли подойдут для перевозки грузов по аляске, для этого лучше завести хаски.

Большую часть из них мы подробно будем изучать по мере необходимости, но для начала неплохо хотя бы знать о существовании основных и об их обозначениях в Python:

• Целые числа (int) — хранят любые целые числа в диапазоне от -2147483648 до +2147483647 (запоминать эти числа, естественно, не нужно, достаточно знать, что числа могут быть достаточно большими);

• Вещественные числа (float) — хранят десятичные дроби (также в достаточном диапазоне), дробная часть отделяется от целой точкой;

• Строки (str) — хранят любые символьные наборы (создаются с помощью кавычек, одинарных ‘’ или двойных “” — нет разницы, главное, чтобы одинаковых);

• Списки (list) — тип данных, хранящий в себе набор других данных;

• Логические значения (bool) — могут принимать только одно из двух значений True или False и используются в логических элементах.

Отдельно про строковый тип данных стоит выделить то, что даже если строка будет состоять только из чисел, она все равно будет восприниматься именно как строка, а не число.

Один тип данных может быть приведен к другому по обозначению. Например:

• дробное число можно привести к целому, прописав его внутри команды int — тогда его дробная часть просто откинется. Если привести целое число к дробному командой float, оно получит десятичную дробную часть, равную 0;

• строки, состоящие только из цифр, можно привести к числам командой int (например, для корректной работы математических операций), и наоборот — число можно сделать строкой командой str;

• логические значения имеют соответствие с целыми числами: значение True соответствует 1, а False — 0. Такие результаты мы и получим при переводе из числа в логическое значение командой bool или наоборот – командой int.

Математические операторы

Как работать с числами и какие математические операторы применимы к строкам?

Python содержит все базовые математические операции для работы с целыми и дробными числами:

• Сложение +
• Вычитание —
• Умножение *
• Возведение в степень **
• Деление /

Кроме обычного деления в Python есть еще два, основанные на принципе деления с остатком — когда вместо дробной части указывается остаток. 
Например: 20 / 6 = 3 (ост. 2) – целой частью от деления будет 3, остатком от деления — 2.

Так, у нас на вооружении есть:

• целочисленное деление //
• остаток от деления %

Каждая из этих операций выдаст нам соответствующее значение.

Переменная может записывать саму в себя собственное изменение, для большего удобства записи для этого можно применять краткую запись оператора — когда он прописывается перед знаком “=”, а после него — значение, на которое должна измениться переменная.

a = a + b	a += b
a = a — b	a -= b
a = a * b	a *= b
a = a ** b	a **= b
a = a / b	a /= b
a = a // b	a //= b
a = a % b	a %= b

Какой приоритет операций будет соблюдаться в программе? Такой же, как в обычной математике:

1. Возведение в степень;
2. Умножение/деление;
3. Сложение/вычитание.

Для изменения порядка операций также можно использовать скобки.

Сложение и умножение также применимы к строкам:

• складывать можно несколько строк — они будут “слипаться”, создавая одну большую строку;
• возможно умножение строки на целое число — тогда будет создана новая строка, состоящая из повторяющейся исходной. 

Тут-то и важно помнить, что строка, состоящая только из цифр — все равно строка, и применение этих операторов к ней будет применено именно как к строке, а не числу:

Фактчек

• Для работы программ, написанных на языке Python, необходим интерпретатор языка. Написание программы можно производить в любой из удобных сред разработки.
• Для вывода данных на экран используется функция print(); для ввода данных с клавиатуры используется функция input().
• Для долгосрочной работы с данными используются переменные, которым могут быть присвоены различные типы данных. Между типами данных возможен перевод, для этого используются их обозначения.
• Python поддерживает все основные математические операторы для работы с числами.

Проверь себя

Задание 1.
Файл с расширением .py — это…

1. Ссылка на русскоязычный сайт
2. Файл программы Python
3. Установочный файл интерпретатора Python
4. Такого не бывает

Задание 2.
Выберите допустимое имя переменной:

1. 123number
2. constant!
3. eto_Stroka
4. count-strings

Задание 3.
Результатом записи выражения “23” * 2 будет:

1. 23
2. 2323
3. 232
4. 46

Задание 4.
Результатом записи int(2.88) ** 4 будет:

1. 8
2. 12
3. 16
4. 81

Ответы: 1. — 2; 2. — 3; 3. — 2; 4. — 3.