Python Основы

Введение

Python, произностися как Пайтон, в русском языке распространено название Питон — высокоуровневый язык программирования общего назначения, ориентированный на повышение производительности разработчика и читаемости кода.

Синтаксис ядра Python минималистичен. В то же время стандартная библиотека включает большой объём полезных функций.

Python поддерживает структурное, объектно-ориентированное, функциональное, императивное и аспектно-ориентированное программирование.

Основные архитектурные черты — динамическая типизация, автоматическое управление памятью, полная интроспекция, механизм обработки исключений, поддержка многопоточных вычислений, высокоуровневые структуры данных.

Поддерживается разбиение программ на модули, которые, в свою очередь, могут объединяться в пакеты.

Эталонной реализацией Python является интерпретатор CPython, поддерживающий большинство активно используемых платформ.

Он распространяется под свободной лицензией Python Software Foundation License, позволяющей использовать его без ограничений в любых приложениях, включая проприетарные.

Есть реализация интерпретатора для JVM с возможностью компиляции, CLR, LLVM, другие независимые реализации. Проект PyPy использует JIT-компиляцию, которая значительно увеличивает скорость выполнения Python-программ.

Python — активно развивающийся язык программирования, новые версии с добавлением/изменением языковых свойств выходят примерно раз в два с половиной года.

Язык не подвергался официальной стандартизации, роль стандарта де-факто выполняет CPython, разрабатываемый под контролем автора языка.

В настоящий момент (апрель 2021) Python занимает третье место в рейтинге TIOBE с показателем 11,03%.

Аналитики отмечают, что это самый высокий балл Python за все время его присутствия в рейтинге.

Посмотреть текущий рейтинг можно здесь

Этот подраздел раздела о Python я назвал основами не потому, что здесь идёт речь только самых простых концепциях. Здесь также разбираются некоторые особенности языка, без которых иногда очень сложно вообще понять что написано в чужом коде.

В Python одну и ту же задачу можно сделать совершенно разными способами с этим можно жить и работать. Но даже если способ концептуально один, оформление кода может очень существенно различаться.

Начинающему изучать Python многое может показаться избыточным или чересчур запутанным, но многие концепции решают довольно серьёзные задачи и о них желательно знать.

Python рекламируют как простой для понимания язык. print("Hello World!") - это хороший пример лакончиного кода, особенно на фоне Java , C# и подобных языков.

Однако, при погружении в более-менее профессиональную разработку, начинающий пользователь Python сталкивается с необязательными, но общепринятыми в сообществе или конкретной команде практики, которые существенно увеличивают число строк. Простейший пример - составные аннотации типов , более сложный пример - применение pydantic .

Писать короткий код, который решает проблему на Python можно. Это большой плюс языка. В реальности код будет не очень коротким, значительная часть кода не будет непосредственно относиться к решаемой проблеме. Минус это или нет я не знаю. Думаю, что полезно знать об этом заранее, чтобы потом не разочароваться.

В разделе «Основы Python» размещены как статьи о том как начать работу с языком так и статьи которые сильно упростят жизнь в будущем даже если для написание первых скриптов они и не нужны.

Hello World!

Инструкция по запуску первой программы в Python

Убедитесь, что Python установлен и команда

python -V

Показывает версию Python, например

Python 3.12.1

Теперь вы можете сходу выполнить небольшой Python скрипт с помощью опции -c

python -c "print('Hiya!')"

Hiya!

Опция -с может пригодиться для совсем коротких скриптов. Более сложные действия можно выполнять в интерактивном режиме а самый типичный способ запуска скриптов - из отдельных файлов с расширением .py

Перейдём к созданияю файла со скриптом.

Если вы работаете в Linux, UNIX или Bash в Windows перейдите в свою домашнюю директорию

В Linux , Unix и PowerShell

cd ~

В Windows cmd

cd /mnt/c/Users/username

Создайте директорию python

Bash

mkdir python

PowerShell

New-Item -Path ".\" -Name "python" -ItemType "directory"

Перейдите в неё, создайте файл hello_world.py и откройте его любым тестовым редактором

Bash

cd python
touch hello_world.py
vi hello_world.py

PowerShell

cd python
New-Item -Path . -Name "hello_world.py" -ItemType "file"
notepad hello_world.py

Вставьте туда следующий код

print("Hello World!")

Выполните

python hello_world.py

В терминале должно появиться сообщение

Hello World!

Больше деталей о запуске скриптов вы можете найти в следующем параграфе - «Запуск Python скрипта» и затем в if __name__ == "__main__":

Запуск скрипта

Чтобы запустить .py скрипт введите

python имя_файла.py

Результат такого запуска зависит от того, что указано после if __name__ == "__main__": если это условие вообще есть

print("Hello!")

python sample.py

Hello!

Теперь то же самое но в функции

def say_hello(): print("Hello!")

python sample.py

Ничего не произошло потому что функцию никто не вызвал

Можно добавить вызов функции следующим образом

def say_hello(): print("Hello!") say_hello()

python sample.py

Hello!

В этом случае функция будет вызываться всегда - как при запуске скрипта из терминала так и при импорте в другой модуль настроить это поведение можно с помощью переменной __name__ а точнее - с помощью условия if __name__ == "__main__":

Отступы (indentation)

Python не является языком поддерживающим свободный формат. Блоки кода не разделяются с помощью { }

Вместо этого блоки разделяются отступами по так называемому правилу оффсайда (Off-side rule)

Демонстрация

Рассмотрим файл for_loop.py

for i in range(1, 4): print(i)

python for_loop.py

1
2
3

Всё работает прекрасно. Обратите внимание, что выведены были только i от 1 до 3. 4 python не вывел.

Если написать код не в одну строку, а следующим образом

for i in range(1, 4): print(i)

то работать код не будет. Получится ошибка

File "/home/andrei/python/for_loop.py", line 2 print(i) ^ IndentationError: expected an indented block

Поэтому нужно поставить перед print пробел

for i in range(1, 4): print(i)

python for_loop.py

1
2
3

Вместо одного пробела можно поставить табуляцию, но лучше поставить два или четыре пробела подряд.

PEP8 - документ, в котором собраны рекомендации по написанию Python кода говорит:

Use 4 spaces per indentation level

Нельзя смешивать в одном файле отступы в виде табуляций и в виде пробелов.

Если вы пишете код в PyCharm или подобном IDE то он автоматически исправит эту ошибку, но обычный текстовый редактор этого не сделает.

Выберите один стиль и придерживайтесь его.

Про то как правильно переносить слишком длинные строки можете прочитать здесь

Печать спецсимволов HTML

Скрипт, с помощью которого можно распечатать определённое число спецсимволов HTML

for i in range(100001, 125000): print("<tr><td>&#", i, ";</td><td>&#", i, ";</td></tr>")

Ссылки

Psyco
Shedskin
PyPy
Cython
Jython
IronPython
IDLE

Синтаксис

Set в фигурных скобках. Элемент добавляется с помощью .add()

if __name__ == '__main__'

__name__ это атрибут. Прочитать про предопределённые атрибуты можно здесь другим примером атрибута файла является __file__

Чтобы разобраться в смысле этой строки создадим два файла. first_module.py и second_module.py

В первом напишем

print(f"Имя первого модуля: {__name__}") # Если не любите f-string напишите: print("Имя первого модуля: {}".format(__name__))

Запустим его

python3 first_module.py

Имя первого модуля: __main__

Во втором запишем

import first_module

Запустим его

python3 second_module.py

Имя первого модуля: __first_module__

Вывод: когда модуль запущен непосредственно, его __name__ это __main__

Когда модуль импортирован в другой модуль, его __name__ это __название_py_файла__

Теперь когда все ясно, можно добавить в наш код условие if __name__ == "__main__"

def say_hello(): print("Hello!") def display_name(): print(f"Имя первого модуля: {__name__}") if __name__ == "__main__": say_hello()

Hello!

Или

def say_hello(): print("Hello!") def display_name(): print(f"Имя первого модуля: {__name__}") if __name__ == "__main__": display_name()

Имя первого модуля: __main__

Суть в том, что теперь мы определяем что будет выполняться при вызове этого скрипта а что нет.

Где это может пригодиться:

Есть два скрипта которые вызываются из главного файла main.py: db.py и update.py

db.py создает базу данных и пишет туда. update.py выводит какие-то данные в терминал и добавляет что-то в ту же базу.

Когда скрипты запускались из main.py то всё работало, но вдруг при очередном обновлении появились ошибки в update.py и хочется запустить его отдельно чтобы посмотреть его вывод в терминал.

Скрипт не запустится, потому что нет базы данных - её не создал db.py так как его не запускали.

Если добавить условие, что при вызове update.py как __main__ не нужно обновлять базу, то тогда можно посмотреть только вывод в терминал, а при запуске из main.py ничего не изменится.

__file__

Из официальной документации мы знаем, что __file__ это

The pathname of the file from which the module was loaded, if it was loaded from a file.

The __file__ attribute may be missing for certain types of modules, such as C modules that are statically linked into the interpreter.

For extension modules loaded dynamically from a shared library, it’s the pathname of the shared library file.

Типичное применение - вместе с os.path.dirname()

file_path = os.path.join(os.path.dirname(__file__), filename)

Пакеты Python в Linux

Узнать сколько всего python3 пакетов в репозитории Ubuntu

apt-cache search python3 | wc -l

3472

Изучить их названия можно с помощью less

apt-cache search python3 | less

alembic - lightweight database migration tool for SQLAlchemy
brltty - Access software for a blind person using a braille display
debian-goodies - Small toolbox-style utilities for Debian systems
devscripts - scripts to make the life of a Debian Package maintainer easier
libcrack2-dev - pro-active password checker library - development files
…

Проверить, существует ли файл hosts

#!/usr/bin/python3 import os.path if os.path.exists("/etc/hosts"): print("hosts file exists") else: print("no hosts file")

или

#!/usr/bin/python3 try: f = open("/etc/hosts") print("hosts file exists") except FileNotFoundError: print("no hosts file")

python3 check_hosts.py

hosts file exists

Scopes

Local - внутри функции

Enclosing - внутри фукнции, которая вызвала функцию

Global - во всем модуле

Built-in - встроено в Python

LEGB

Ссылки на Local уничтожаются после выполнения функции

Рассмотрим функцию fetch_words() из статьи про docstring

url, story, story_words, line, line_words, word - это локальные переменные

def fetch_words(url): """Fetch a list of words from a URL. Args: url: The URL of a UTF-8 text document. Returns: A list of strings containing the words from the document """ # PEP 257 # story = urlopen("http://sixty-north.com/c/t.txt") story = urlopen(url) story_words = [] for line in story: line_words = line.decode("utf8").split() for word in line_words: story_words.append(word) story.close() return story_words def print_items(story_words): """Print items one per line. Args: An iterable series of printable items. """ for word in story_words: print(word) def main(url): words = fetch_words(url) print_items(words) if __name__ == "__main__": main(sys.argv[1])

Разберем поведение глобальных переменных

count = 0 def show_count(): print(count) def set_count(c): count = c show_count() # 0 set_count(5) show_count() # 0

0 0

Изменить поведение функции можно с помощью global

count = 0 def show_count(): print(count) def set_count(c): global count count = c show_count() # 0 set_count(5) # Now affects global variable show_count() # 5

0 5

Полезные ссылки

codingbat.com

projecteuler.net

codeabbey

reddit

pythonchallenge

Указание кодировки

Сверхкраткий курс Python learnxinyminutes.com/docs/python/

uuid

Пример создания строки из uuid

import uuid def str_uuid(): return str(uuid.uuid4()) print("name" + str_uuid()) print("name" + str_uuid()) print("name" + str_uuid()) print("name" + str_uuid()) print("name" + str_uuid())

name8873e1d2-b3c2-497a-952d-89bd3a658edc name4168f752-c676-4740-a12a-b7f7cd07fd2d namebf2e4954-644d-4c6e-be41-de9c3c2809b8 named53dbef3-b798-4af4-a3be-61ad349eac30 name79765d36-cb5c-4514-b6c7-3f9c5779e44a

Про uuidgen можете прочитать здесь

os

Библиотеку os я отнёс в раздел «Основы» по не совсем обычной причине. Без неё можно прекрасно изучать Python и писать сложные скрипты, но только до выхода за рамки IDE или плоской архитектуры. Уверенное понимание основ путей до файлов (os.path) и различных проверок существования, а так же других операций над файлами значительно упростит переход от разработки в вакууме до запуска скриптов в боевых условиях.

Менеджер контекста

Без знаний о том как сделать свой менеджер контекста также можно спокойно использовать Python. Эта статья показывает тем, кому любопытно что может быть под капотом у with насколько просто это делается.