Python уроки для начинающих: основы программирования

Python - один из самых популярных языков программирования в мире и отличный выбор для тех, кто только начинает свой путь в программировании. В этой статье мы рассмотрим основы Python: установку, работу с переменными и типами данных, условиями и циклами, а также функциями и модулями.

Введение в Python

Python - высокоуровневый интерпретируемый язык программирования общего назначения. Он был создан в 1991 году Гвидо ван Россумом и получил широкое распространение благодаря простому и понятному синтаксису.

Среди основных преимуществ Python:

• Простой и читаемый код за счет использования отступов вместо скобок
• Динамическая типизация - переменные сами определяют свой тип
• Мультипарадигменность - поддержка ООП, структурного и функционального программирования
• Большое количество библиотек для решения разнообразных задач
• Кроссплатформенность - работает на Linux, Windows, macOS и др.

Python широко применяется в веб-разработке, научных вычислениях, машинном обучении, анализе данных, разработке ПО и многих других областях. Это один из самых востребованных языков среди разработчиков и ученых.

Поэтому Python - отличный выбор для начинающих программистов. Простой синтаксис позволяет быстро освоить основы и приступить к написанию полезных программ. Давайте рассмотрим базовые конструкции Python подробнее.

Пример программы "Hello World"

Начнем с традиционной первой программы "Hello World", которая выводит приветствие в консоль:

print("Hello World!") 

Чтобы запустить эту программу:

1. Сохраните код в файл example.py
2. Откройте терминал
3. Перейдите в папку с файлом
4. Введите python example.py

Вы увидите "Hello World!" в консоли. Эта программа демонстрирует, как выводить текст с помощью функции print(). Теперь давайте разберемся с базовым синтаксисом Python подробнее.

Установка Python

Чтобы начать писать код на Python, нужно установить интерпретатор этого языка. Рекомендуется использовать последнюю стабильную версию с официального сайта python.org.

Процесс установки прост и занимает всего пару минут:

• Скачать установщик для вашей ОС (Windows, Linux, macOS)
• Запустить его и следовать инструкциям (next, next, finish)
• Отметить галочку Add Python to PATH (добавить в переменную окружения)
• После установки проверить, открыв терминал и набрав python --version

Также рекомендуется установить среду разработки, например бесплатную PyCharm Community Edition. Это облегчит написание и отладку кода, автодополнение и подсветку синтаксиса.

Популярные IDE для Python:

• PyCharm
• Visual Studio Code
• Spyder
• Jupyter Notebook

Для удобства работы стоит настроить виртуальное окружение (virtualenv) и установить нужные библиотеки именно для данного проекта.

Переменные

Переменные в Python используются для хранения данных в оперативной памяти компьютера во время работы программы.

Чтобы создать переменную, нужно выполнить присваивание:

имя_переменной = значение

Например:

message = "Привет, Мир!"  # строка
age = 25                 # целое число  
price = 199.99           # число с плавающей точкой

В Python переменные имеют динамическую типизацию - их тип определяется автоматически при присваивании значения и может меняться.

Одну и ту же переменную можно использовать для хранения данных разных типов:

message = "текст" 
message = 15
message = 15.7

Такой подход упрощает работу с данными, но требует внимания при написании кода.

Типы данных

Рассмотрим основные типы данных в Python:

• Числа: целые int, с плавающей точкой float, комплексные complex

a = 5       # int
b = 5.5     # float
c = 5 + 3j  # complex 

• Строки str - для хранения текстовой информации

text = "Hello world" 

• Списки list - изменяемые упорядоченные коллекции элементов

numbers = [1, 2, 3, 4, 5]

• Кортежи tuple - неизменяемые упорядоченные коллекции

colors = ("red", "green", "blue")  

• Словари dict - коллекции вида ключ-значение

user = {
  "name": "John",
  "age": 30,
  "city": "New York"
}

• Множества set - коллекции уникальных элементов

s = {1, 3, 5}

• Логический bool - для хранения логических значений True/False

is_published = False

Для проверки типов переменных используются функции type() и isinstance():

num = 5
print(type(num)) # <class 'int'> 

print(isinstance(num, int)) # True

При необходимости можно явно конвертировать тип с помощью int(), str(), list() и т.д.

Условия

Условные операторы if, elif и else в Python позволяют выполнять разные действия в зависимости от некоторых условий:

age = 15

if age < 18:
  print("Доступ запрещен") 
elif age == 18:
  print("Поздравляем с совершеннолетием!")   
else:
  print("Доступ разрешен")

В условиях используются операторы сравнения: >, <, ==, !=, >=, <= и логические операторы and, or, not.

С их помощью можно конструировать сложные условия и выполнять код выборочно, в зависимости от состояния данных в программе.

Циклы

Циклы нужны для многократного повторения одних и тех же действий.

Цикл while выполняет блок кода до тех пор, пока условие истинно:

i = 1
while i <= 5:
  print(i)  
  i = i + 1

Цикл for перебирает элементы коллекции, например списка:

fruits = ["яблоко", "банан", "киви"]

for fruit in fruits:
  print(fruit) 

Также в циклах можно использовать операторы break (досрочное завершение) и continue (переход к следующей итерации).

С помощью вложенных циклов можно обрабатывать многомерные структуры данных, например матрицы.

Функции в Python

Функции позволяют многократно повторно использовать написанный код для решения задач.

Чтобы объявить функцию в Python, используется ключевое слово def, за которым указывается имя функции и список параметров в круглых скобках:

def print_message(name):
  print("Привет, " + name + "!")

print_message("Антон")  
# выведет "Привет, Антон!"

Функция может возвращать результат с помощью оператора return:

def sum(a, b):
  result = a + b
  return result

x = sum(5, 10) # x будет 15

Рассмотрим подробнее разные типы аргументов функций.

Аргументы функций

Функции могут принимать:

• Позиционные аргументы - передаются в порядке объявления в функции:

def sum(a, b):
  return a + b

• Именованные аргументы - передаются с указанием имени:

def print_welcome(name, age):
  print(f"Привет, {name}! Тебе {age} лет.")
  
print_welcome(age=25, name="Антон") 

• Аргументы по умолчанию - имеют значение по умолчанию:

def say(message, count=1):
  for i in range(count):
    print(message)

say("Привет!")
say("Привет!", 5)  

Комбинируя разные типы аргументов, можно гибко настраивать интерфейс функции.

Документирование функций

Хорошим тоном считается документировать функции с помощью комментариев (docstring) и аннотаций типов:

def sum(a: int, b: int) -> int:
  """Возвращает сумму двух чисел"""
  return a + b

Это помогает другим разработчикам понять, как использовать функцию, не заглядывая в её код.

Lambda функции

Lambda функции (анонимные) позволяют создавать небольшие однострочные функции "на лету":

square = lambda x: x ** 2

print(square(5)) # 25

Полезны для передачи простых функций в качестве аргументов в другие функции.

Рекурсивные функции

Рекурсия подразумевает, что функция вызывает сама себя. Это полезно при обработке вложенных структур данных.

Но рекурсивные функции требуют условия остановки, иначе произойдёт переполнение стека:

def factorial(n):
  if n == 1: 
    return 1 # условие остановки    
  else:
    return n * factorial(n-1) # рекурсивный вызов

Факториал n! вычисляется как произведение чисел от 1 до n.

Таким образом рекурсия - мощный приём, требующий аккуратности при использовании.

Модули и пакеты

Чтобы разбить кодовую базу на части и повторно использовать, в Python предусмотрены модули и пакеты.

Модуль - это файл с расширением .py, содержащий функции, классы и переменные.

Импортировать модуль можно так:

import math
print(math.factorial(5)) # 120

Из модуля можно импортировать отдельные объекты:

from math import factorial, sqrt
print(factorial(5))  
print(sqrt(25))

Пакет - это папка, содержащая модули и файл __init__.py.

Пакеты позволяют структурировать код по функциональности:

project/
|- models.py
|- views.py 
|- __init__.py

Импортировать конкретный модуль из пакета можно так:

from project.models import User 

Рассмотрим некоторые полезные встроенные и сторонние модули.

Стандартная библиотека

Python поставляется с большим набором модулей для реш

Related posts

• Python с нуля: быстрый старт для новичков
• Питон с нуля: как научиться программировать за месяц
• Основы программирования: начните прямо сейчас
• Языки программирования: Твори и играй с кодом