Структура программы языка python + видео обзор

Структура программы на языке Python. Операции, переменные и литералы. Типы данных

Урок 2. Основы алгоритмизации и программирования на языке Python

Конспект урока «Структура программы на языке Python. Операции, переменные и литералы. Типы данных»

· Структура программы на языке Python.

· Операции и переменные.

· Типы данных языка Python.

Итак, рассмотрим, из чего состоят программы на языке Python. Любая программа на языке Python состоит из модулей. Модуль на языке Python представляет собой ряд связанных между собой операций. Модули сохраняются в отдельных файлах с расширением *.py. Сохранённые модули можно использовать в создаваемых программах. Сначала мы будем разрабатывать довольно простые программы, которые практически всегда будут состоять всего из одного модуля.

Модули, в свою очередь, состоят из более простых структурных единиц. В модулях содержится код на языке Python, состоящий из инструкций. Инструкции представляют собой указания компьютеру. Они определяют, какие операции выполнит компьютер с данными. Инструкции в языке Python делятся на простые и составные. Простые инструкции описываются одной строкой кода, составные же – содержат вложенные инструкции.

Инструкции могут содержать выражения. И если инструкции определяют, какие действия будут выполнены над информацией, то выражения в составе инструкций определяют, над какими именно данными будут выполнены действия, описанные в инструкции.

Вместе с языком Python поставляется множество стандартных модулей, которые предоставляют программисту большое количество инструментов и возможностей для написания самых разных программ.

Рассмотрим пример. Находясь в интерактивном режиме среды разработки, создадим новый файл, в котором запишем несколько инструкций. Сохраним его под именем modul_1.py. Запишем в файле инструкцию вывода print (2 * (10 – 4)). Сохраним файл и запустим инструкцию на выполнение. В главном окне среды разработки было выведено значение записанного нами выражения, то есть 12.

В описанном нами примере, файл modul_1.py является модулем, строка, записанная нами в этом файле, является инструкцией, а математическое выражение, записанное в скобках, является выражением.

Рассмотрим, что такое операции. Операциями в языках программирования называются любые действия над операндами. Операндами называются некоторые данные. Для примера рассмотрим операции, используемые в описанном нами математическом выражении. Всего их две: разность и умножение. Операндами для операции разности являются числа: 10 и 4. Операндами для операции умножения являются число 2 и разность чисел 10 и 4. Установив скобки в этом выражении, мы определили порядок выполнения операций. Сначала будет выполнена операция разности, записанная в скобках, после чего её результат будет использован в качестве операнды при выполнении умножения. Приоритет выполнения операций в языке Python соответствует математическому.

Операндами для операций могут быть литералы, выражения и переменные. В описанном нами примере операндами разности являются литералы, то есть числа, которые записаны при написании кода, а для операции умножения – литерал, то есть число 2, а также выражение, то есть разность чисел 10 и 4. Операндами могут быть и переменные. Независимо от языка программирования, переменной называется именованная область оперативной памяти, в которой хранится информация определённого типа. Механизм связи между переменной и данными, которые она содержит, может отличаться в зависимости от языка программирования. Пока просто запомним, что данные, сохранённые в переменной, связаны с некоторым именем и могут быть вызваны по этому имени.

Данные, которые соответствуют переменной в языке Python, могут быть определены с помощью инструкции присваивания. Инструкция присваивания в языке Python записывается с помощью знака равенства, слева от которого находится имя переменной, а справа – её значение. То есть, чтобы переменной а присвоить значение 4, мы должны записать строку кода: а = 4.

Рассмотрим пример. В среде разработки языка Python, в интерактивном режиме, присвоим переменной t значение 15, после чего убедимся, что операция выполнена. Для этого запишем строку кода: t = 15 и нажмём клавишу Enter. Операция присваивания уже была выполнена – убедимся в этом. Для этого запишем инструкцию print (t) для вывода значения переменной t на экран. Таким образом, мы убедились, что переменная t имеет значение 15. Важно запомнить, что переменную стоит называть осмысленно, её имя не должно совпадать со служебными словами языка или содержать служебные символы; имя переменной не может начинаться с цифры.

Те из вас, кто до этого использовал другие языки программирования, например Pascal, знают, что прежде чем использовать переменную в программе, её нужно объявить. При этом, за переменной закрепляется ячейка оперативной памяти, а также указывается тип данных, которые будут на ней храниться. Возможно, многие из вас обратили внимание на то, что при написании кода для демонстрации работы оператора присваивания, мы не объявляли переменную Тэ, прежде чем присвоить ей значение. Так происходит потому, что в языке Python переменная объявляется автоматически перед первым использованием. Тогда у многих из вас может возникнуть вопрос: «Как определяется тип переменной? Ведь его мы тоже не указывали». В отличие от всё того же языка Pascal, в языке Python используется динамическая типизация. Что это означает? В языке Python тип переменной определяется автоматически, в зависимости от присвоенного ей значения, а так как значение переменной в ходе исполнения программы может изменяться, то и тип переменной также изменяется вслед за значением.

Создадим файл модуля, после чего сохраним его. Начнём написание инструкций. В начале запишем инструкцию для присваивания переменной a значения 8.5. После этого, запишем инструкцию для присваивания переменной b значения 6, а также инструкцию присваивания переменной c значения суммы a и b. Дальше напишем инструкцию print, после которой будут следовать пустые скобки. Скопируем эту инструкцию четыре раза (по количеству выражений, результаты которых необходимо вывести). В первой инструкции print в скобках запишем c, во второй – a – b, в третьей – a * b, в четвёртой – a / b и в пятой – a ** b.

После того как все инструкции записаны, сохраним модуль и запустим его на выполнение. В главном окне среды разработки в пяти строках было выведено пять чисел – результаты перечисленных операций. Модуль работает правильно. Задача решена.

Обратим внимание на то, как выполняются инструкции присваивания в написанном нами модуле. При выполнении первой инструкции сначала выделяется ячейка оперативной памяти для переменной a, после чего проверяется литерал 8.5. Это вещественное число, поэтому тип переменной становится float. Далее в ячейку оперативной памяти заносится значение литерала 8.5. Вторая инструкция выполняется так же, с той лишь разницей, что литерал 6 является целым числом и тип переменной b будет int. При выполнении третьей инструкции присваивания сначала из оперативной памяти извлекаются значения переменных a и b, после чего вычисляется значение их суммы. Далее для переменной c выделяется ячейка оперативной памяти. Так как результатом операции сложения является вещественное число, тип переменной c становится float. В созданную ячейку оперативной памяти заносится результат суммы, то есть четырнадцать целых пять десятых.

· Программа на языке Python состоит из модулей, которые, в свою очередь, состоят из инструкций, которые могут содержать выражения.

· Операцией называется любое действие над данными.

· Переменной называется именованная область оперативной памяти, содержащая данные определённого типа.

· В языке Python есть три основных типа данных: целые числа – int, вещественные числа – float, а также строки символов – str.

· В языке Python переменные объявляются автоматически при первом использовании.

· Тип данных, хранящихся в переменной, изменяется в ходе исполнения программы в зависимости от того, какое значение присваивается переменной. Этот принцип называется динамической типизацией.

Источник

Язык Python: что это такое, как использовать и где применяется

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.

Под скриптовым языком программирования можно понимать то, что выполнение программы происходит сверху вниз построчно.

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.

История появления

Кто создал Python

Питон был задуман в еще в далеких 80 — х программистом из Голландии Гвидо ван Россумом. Создавать его Гвидо начал в 1989 году как замену языку ABC, предназначенного для обучения студентов программированию. Он создавался на энтузиазме, без бюджета и поддержки.

Создатель языка Python Гвидо ван Россум

Работал Гвидо ван Россум по вечерам и в выходные дни. В результате за несколько недель был написан интерпретатор Python. Многие идеи были взяты из других языков программирования таких как C и ABC. В итоге из этого проекта вырос Python, входящий в тройку самых популярных языков мира.

Почему так назвали

Гвидо ван Россум был поклонником комедийного телешоу «Летающий цирк Монти Пайтона» и в честь этого английского сериала, популярного в 1970 – х годах дал название своему языку программирования Python. Этот сериал принес еще одно очень популярное сегодня слово «спам». Оно обозначает навязчивую рекламу, с которой знаком каждый.

Этапы развития Python

Публикация исходного текста Python произошла в 1991 году. Язык был относительно несложным. В нем было мало функций и интерпретатор «interpreter» тоже был небольшого размера.

Всего было 3 версии питона:

Как работает Python

После того, как написан код, должна произойти его обработка интерпретатором Python. Что такое обработка?

Для этого интерпретатор должен быть установлен на вашем компьютере. В целом обработка кода происходит в четыре этапа:

Программу в питоне часто называют скрипт или сценарий.

Всю информацию по обработке кода можно найти в документации Python в открытом доступе.

Синтаксис питона

Для того, чтобы было удобнее работать программистам с языком Python был придуман достаточно простой синтаксис. Приведу основные принципы.

Есть еще некоторые специальные случаи, которые лучше рассмотреть отдельно.

Что есть внутри Python 3

Что такое базовые структуры данных:

В питоне всего семь типов операторов:

Битовые они исполняют побитовую операцию или, можно сказать, производят работу над операндами бит за битом. Бинарное «И» «&», бинарное «ИЛИ» «», бинарное «ИЛИ НЕТ» «^», инвертирующий оператор (

), бинарный сдвиг влево « >».

Приоритет арифметических операций:

Циклы

Циклом называется многократное повторение каких-либо операций, которое зависит от заданных условий. Циклы значительно упрощают написание программ, и в цикле присутствует условие и тело цикла.

Тело цикла – последовательность операций или кода, которая может выполняться несколько раз.

Итерация «iteration» — однократное повторение тела цикла. Итерируемый объект – повторяемый объект «iterable». Он отдает один результат за итерацию. «Iterator» итератор — это объект, который позволяет получить следующий элемент цикла.

В Python можно использовать два цикла while и for.

while :

Блок кода выделяется табуляцией, которая обычно составляет 4 пробела. В цикле могут быть опции «else», «elif» принудительная остановка, пропуск остатка цикла «continue». Цикл может быть бесконечным.

for in :

В цикле «for» происходит поочередный перебор последовательности нужное количество раз. Все операторы «else», «break», «continue» аналогичны операторам в цикле «while». Для исполнения скрипта определенное количество раз используется функция «range».

Функции

Функция – это часть кода, принимающая аргументы и возвращающая вычисленное значение. Аргумент – это объект, отправляемый в функцию. Аргументом может быть какое-нибудь значение или ссылка на него.

функции языка программирования Python

В функции используются параметры и их число не ограничено. Число аргументов соответствует параметрам. Функцию можно объявить в любом месте. Она записывается как:

— def (): — после определения функции ставиться двоеточие, аргументы функции заключаются в круглые скобки. После двоеточия идет со следующей строки отступ и тело функции.

Для выхода из функции используется оператор return, который возвращает значения. Если оператор return не указан, то произойдет возврат значения None.

Функции бывают встроенные и пользовательские. В интерпретаторе Python есть ряд часто используемых функций. Они всегда доступны и можно посмотреть документацию с их описанием и примерами применения. Например, при помощи функции input () можно ввести данные с клавиатуры, а при помощи функции print () вывести данные в консоль. Так, print (“Hello, World!”) выводит строку «Hello, World!».

Еще одной интересной функцией является декоратор. Декоратор позволяет расширить возможности функции, не меняя ее кода, при помощи обертывания функции другой функцией.

Существует возможность написать свою собственную функцию для нужных задач. Кроме этого есть много функций, которые существуют в библиотеках Python и также могут быть использованы при написании скриптов. Для этого нужно скачать нужную библиотеку и импортировать ее.

Классы и методы

Класс включает в себя данные и методы. Класс – данные такого типа данных, который состоит из пакета свойств и средств для работы с ними. Создаются классы с помощью инструкции «class». В его теле может быть блок различных инструкций.

Класс содержит атрибуты, наследуемые объектами, которые написаны на основе этого класса. При вызове класса метод запускается автоматически.

Методы в классе очень похожи на функции, но принимают только один обязательный параметр. Этот параметр необходим для связи с нужным объектом. Методы помогают работать со строками, массивами, списками и т.д. Классы и их методы лучше изучать подробно в отдельной теме.

Массивы

В массивах «array» хранятся однотипные данные, структурированные определенным образом. Они похожи на списки, но ограничены размером и типом входных данных. Для создания нового массива нужно импортировать библиотеку, которая может с ним работать. Ячейки массива имеют одинаковый размер.

одномерные и многомерные массивы в Python

Массивы бывают одномерными, двумерными, многомерными. Размерность массива можно изменять, поэтому предусмотрена функции, позволяющие измерить его размер. В массиве можно добавлять и удалять элементы.

Модули

Для того, чтобы использовать классы, функции или данные в другой программе в Python можно поместить их в отдельный файл, называемый модулем. Это позволяет повторно использовать ранее написанный код. Модуль можно импортировать при помощи оператора «import» и использовать в других модулях и скриптах.

Некоторые модули уже встроены в интерпретатор по умолчанию. Кроме этого Python 3 имеет библиотеку, содержащую более чем 200 стандартных модулей, с которыми он распространяется.

Ошибки и исключения

Всего в питоне два существует два типа ошибок:

Такую ошибку можно обработать и продолжить работу скрипта дальше. Если обработки исключения не происходит, то программа останавливается и в консоли публикуется какого типа эта ошибка с полным ее описанием и указывается место, где она произошла.

У исключений есть своя иерархия и ее можно посмотреть в документации. При обработке исключений не происходит аварийное завершение приложения. Для того, чтобы обработать исключение, нужно поместить блок в котором возможна ошибка в конструкцию «try … except».

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.

Что такое виртуальные среды или окружения языка Python?

Иногда при написании приложений возникают трудности, которые связаны с применением разных версий библиотек. Могут различаться требуемые версии, бывает нельзя изменять и обновлять библиотеки, также библиотеки могут быть недоступны.

Для того, чтобы эти проблемы не возникали были придуманы виртуальные среды или окружения. В каждой виртуальной среде можно запускать свое приложение с набором библиотек. Изменение или обновление этих библиотек не влияет на остальные приложения также использующие эти библиотеки.

Существует программное обеспечение, позволяющее формировать виртуальное окружение. Оно бывает встроенное в Python и внешнее. В стандартную библиотеку Python 3 входит модуль venv.

Для чего предназначен и что можно делать на Python

Преимущества и недостатки

Плюсами Python является простота, большое количество встроенных и внешних библиотек и фреймворков, открытый исходный код и большое сообщество программистов, читабельность и удобство кода, гибкость и масштабируемость языка, позволяет уменьшать время на разработку кода.

К минусам можно отнести низкую скорость выполнения в больших проектах, привычка к простому коду, время на дополнительное тестирование кода, связанное с динамической типизацией, не очень удобен для мобильных приложений, несовместимость разных версий Python.

Какие компании используют Python

О популярности Python говорит тот факт, что он используется такими компаниями, как Google в качестве одного из официальных серверных языков.

Транснациональная корпорация Google

Facebook опубликовал большое количество проектов на Python, Instagram использует веб сервера написанные на Python, Spotify где написано большое количество сервисов на питоне.

Dropbox применяет язык в клиенте для персональных компьютеров, сайт Reddit полностью переписан на Python. И это далеко не все компании, которые используют Python в своей работе.

Что такое Anaconda

Это бесплатный дистрибутив языков Python и R. Anaconda скачивается с официального сайта и устанавливается на компьютер. Платформа применяется для машинного обучения и науке о данных. В состав Anaconda входит большой набор доступных популярных библиотек и пакетов.

Она является виртуальной машиной, которая не связана с операционной системой, и с ее помощью можно программировать на Python. Поддерживается Windows, Linux, Mac OS.

Обучение Python с нуля

Начать обучение питону с нуля можно при помощи книг таких как «Программируем на Python» Майкла Доусона, «Изучаем Python» Марка Лутца и других. Но обычно книги используются как справочная информация или руководство по питону.

Книга «Программируем на Python» Майкла Доусона

Кроме книг в интернете представлено большое количество сайтов с обучающими материалами. Их можно найти, сделав запрос в поисковике. Есть много бесплатных и платных обучающих видеокурсов, в которых бывают материалы различного качества.

Но более качественно изучать Python лучше в высшем учебном заведении с уже хорошо отработанной методикой преподавания программирования. Хорошему программисту можно быстро перейти с одного языка программирования на другой за короткое время.

Python для начинающих

Источник

Язык программирования Python

Сегодня Python — один из самых популярных языков программирования, который охватывает все сферы применения. Язык Python поддерживается всеми операционными системами (существуют версии для Linux, Windows, MacOS) и позволяет решать сложные математические задачи, создавать графические изображения, разрабатывать веб-сайты, работать с реляционными базами данных. Он используется для решения большого количества как научных, так и бизнес-задач. В научной сфере Python широко используют даже ученые, далекие от программирования (химики, физики, биологи), благодаря простоте изучения.

В последние 5 лет он входит в пятерку наиболее востребованных технологий. Эта статья кратко описывает работу с языком программирования Python, который поддерживает объектно-ориентированный и процедурный методы программирования с интерпретацией команд (инструкций).

В этом языке программирования линейные и табличные структуры встроены в сам язык, что существенно облегчает и упрощает пользователю работу с ними.

Язык Python имеет мощную стандартную библиотеку, которую пользователь может расширять собственными библиотеками и библиотеками других пользователей. Расширение NumPy содержит реализацию различных математических вычислений, модуль Tkinter позволяет реализовать графический интерфейс пользователя.

Нидерландский программист Гвик ван Россум — истинный сторонник скетч-сериала «Летающий цирк Монти Пайтона» (англ. Monty Python’s Flying Circus). В честь этой программы он назвал созданный им язык программирования — Python. После того как Гвидо ван Россум разработал язык Python (примерно в 1991 году), он выложил его в Интернет. Язык Python понравился программистам и начал свободно распространяться. Таким образом, к разработке присоединилось сообщество программистов. В среднем каждые 2 или 2,5 года появляется новая версия языка.

Программы могут разрабатываться в консольном режиме (такие программы имеют расширение ру) и с графическим интерфейсом (программы имеют расширение pyw).

Программа на языке Python — это обычный текстовый файл, инструкции (команды) которого выполняются интерпретатором для каждой строки. При первом запуске программы создается байт-код, который хранится в файле с расширением pyw. Если после этого программа не менялась, то в ходе последующих ее запусков будет выполняться байт-код.

Программу на языке Python можно создавать и редактировать с помощью любого редактора, например, Notepad ++, Eclipse, Nano и др. Язык Python отличает скорость и простота скриптов. Вместе с набором доступных библиотек для работы с сетями и файлами это делает ее незаменимым помощником системного администратора.

Все данные языка, в том числе простые типы данных (числа, строки) являются объектами. В переменной хранится не сам объект, а ссылка на него, то есть адрес ячейки памяти, в которой хранится объект.

Язык Python поддерживает динамическую типизацию данных. Это значит, что объявлять типы данных не требуется, система самостоятельно следит и определяет их тип на основе их внешнего вида (содержимого). Также, автоматически освобождается память от тех данных, которые становятся ненужными.

Структура проекта на языке Python состоит из отдельных модулей. Модуль — это любой файл с кодом. Количество таких модулей не ограничено. Один модуль может быть вложен в другой модуль, то есть применяется иерархическая структура модулей. Модули могут группироваться в пакеты.

Модули могут разрабатываться самим программистом, а могут использоваться уже существующие в стандартной библиотеке языка. Один из модулей является главным, из него запускается проект на выполнение.

Как мы уже писали, язык Python поддерживает богатую иерархическую структуру вложенности модулей. Но в учебных целях обычно применяется самая простая архитектура программы, которая содержит главный файл и модули стандартной библиотеки. В такой архитектуре модули стандартной библиотеки импортируются непосредственно в главный файл программы. Реально программный модуль может состоять не только из инструкций языка Python, но и из переменных, функций и классов.

Выполнение программного кода

В интерактивном режиме результаты выполнения инструкций выводятся сразу после их ввода. То есть вводится первая инструкция, которая сразу выполняется, потом вводится вторая инструкция и т. д. Интерактивный режим целесообразно использовать на этапе изучения синтаксиса языка, когда нужно убедиться в правильности выполнения отдельных инструкций после их введения. А также для тестирования участков кода и отдельных команд программы.

Интерактивный режим работы является достаточно удобным для обучения. Но программный код, который вводится в интерактивном режиме, не сохраняется: он исчезает сразу после того, как интерпретатор языка Python его выполнит. Для повторного выполнения программного кода нужно ввести код заново, что является существенным недостатком интерактивного режима.

Файл программного кода интерпретатор может выполнять неограниченное количество раз. После запуска кода на выполнение интерпретатор выполняет последовательно одну инструкцию за другой в порядке их расположения и выдает результат на экран монитора. Если в программном коде будет обнаружена синтаксическая ошибка, соответствующее сообщение выводится на экран.

Основные элементы языка Python

Язык Python имеет много встроенных типов данных. В этом разделе приводится их перечень, для того чтобы сознательно понимать необходимость преобразования одного типа данных на другой в процессе программирования арифметических и других типов выражений.

Список в языке программирования Python — это определенная совокупность объектов любого типа в квадратных скобках, которые отделяются друг от друга запятой. Списки в некоторой степени напоминают массивы, но в массивах значения элементов могут быть только одного типа. Язык Python имеет значительное количество операций, функций и методов обработки списков.

Любая конструкция языка программирования начинается с алфавита. Из символов алфавита создаются лексемы (token). Лексема — это минимальная единица языка, которая имеет определенное самостоятельное значение и который понимает транслятор. Если транслятор ее не понимает, то выдается сообщение об ошибке в программе. По умолчанию символы кодируются в системе UTF-8.

Различают следующие виды лексем:

В языке Python используется несколько десятков ключевых (зарезервированных) слов (например, int, list, input, print, float и др.). С их назначением мы будем знакомиться постепенно, по мере возникновения надобности в их применении.

Идентификаторы (имена) используются для обозначения переменных, функций, которые создает программист, и других объектов. Идентификатор переменной может состоять из латинских букв, цифр и знака подчеркивания. Первым символом имени не может быть цифра или знак подчеркивания.

В системе (среде) программирования IDLE правильные имена переменных высвечиваются черным цветом. Если имя переменной отображается другим цветом, его необходимо заменить. Одинаковые имена с буквами на разных регистрах воспринимаются как разные имена. Например, идентификаторы ster и Ster является разными именами.

Имена переменных используются для доступа к данным. Данные в языке Python представлены в форме объектов. То есть объект — это участок памяти с определенным значением и возможными операциями его обработки. Каждый объект имеет свой тип, например int (целое число), str (строка) и др. В языке Python существуют базовые объектные типы (встроенные в язык) и разрабатываемые пользователем средствами самого языка или другими средствами. Отметим, что переменные хранят не сам объект, а ссылку на объект, то есть адрес объекта в памяти компьютера.

Как уже отмечалось, в языке Python применяется динамическая типизация переменных. Это значит, что не нужно объявлять типы переменных, как это делается во многих языках программирования, поскольку их тип определяется автоматически в процессе присваивания им значений. Этот тип определяется значением, расположенным справа от оператора присваивания, который обозначается знаком (=).

В одной строке можно присвоить одинаковые значения нескольким переменным, например:

>>>x = y = z = 441 # переменные x,y и z имеют тип int и значение 441

Еще раз отметим, что после выполнения оператора присваивания в переменной хранится не сам объект, а лишь ссылка на него, то есть адрес участка памяти, в которой хранится объект. Поэтому следует быть достаточно внимательным при записи групповых операций. Рассмотрим такой фрагмент программы.

Из примера видно, что создается два объекта (х и у) типа list, но они имеют один и ту же адрес памяти, то есть реально создается один объект, значение которого выводится дважды. Для подтверждения этого изменим значение нулевого элемента объекта в (нумерация элементов в списке начинается с нуля) и проверим значения объектов.

Из примера видно, что мы изменили только значение y[0], а фактически объекты имеют одинаковые значения, потому что реально и х, и у имеют одинаковый адрес, то есть являются одним объектом.

Чтобы получить два объекта х и у, необходимо выполнить присваивание отдельно для каждого из них, например:

Для проверки, ссылаются две переменные на один и тот же объект, используется оператор is. Если переменные ссылаются на один объект, то оператор возвращает значение True, иначе — значение False.

Одним оператором присваивания можно присвоить различные значения нескольким переменным. В таком случае переменные и значения отделяются запятой, например:

>>>x_1, х_2, х_3 = 13, 105, 27
>>>x_1, х_2, х_3
(13, 105, 27)

Количество элементов слева и справа от оператора присваивания должно быть одинаково, иначе будет выдано сообщение о синтаксической ошибке. Например, ошибка будет выдана для такой инструкции:

Избавиться от этого явления можно с помощью символа «звездочка» (*), который размещается перед одной из переменных. В таком случае эта переменная содержит список из всех лишних значений.

>>>x_1, x_2, *x_3=(46, 7, 21, 14)
>>>x_1, x_2, x_3
(46, 7, [21, 14])

Преобразование типов данных

Одна и та же переменная в процессе выполнения кода может ссылаться на объекты с различными типами данных. Например, после выполнения двух инструкций:

>>>x_1 = «принтер» # переменная х_1 ссылается на тип str
>>>x_1 = 3.8 >>>x_1 #теперь переменная х_1 ссылается на тип float

Переменная х_1 сначала ссылается на тип str, затем — на тип float. Для определения последнего типа данных, на который ссылается переменная, служит функция type (имя переменной).

Итак, тип данных — это характеристика объекта, а не переменной. Переменная содержит только ссылки на объект.

Для каждого конкретного типа данных существует строго определенный набор операций, которые могут выполняться над ним. Например, для данных типа int и float можно выполнять арифметические операции. Попытка выполнить, например, операцию сложения целого числа и строки, приведет к выводу сообщения о синтаксической ошибке:

Для преобразования одного типа данных на другой в языке Python применяются специальные функции. Рассмотрим основные функции преобразования одного типа данных на другой.

Операторы и выражения

Операции над объектами выполняются с помощью соответствующих операторов. Объекты, над которыми выполняются операции, называют операндами. Каждый оператор может выполнять операции над строго определенными для него типами операндов.

В зависимости от типа объектов, над которыми выполняются операции, операторы группируются в арифметические, логические, сравнения, присваивания и др.

Арифметические операторы предназначены для выполнения операций над числами. Если операция выполняется над целым и действительным числами, то целое число будет сначала преобразовано в вещественный тип, а затем будет выполняться операция над действительными числами. Результатом операции в этом случае будет число действительного типа. Результатом операции деления всегда будет число действительного типа.

Кроме обычных арифметических операций, в языке Python также применяются такие операции:

В языке Python также используются арифметические операторы с присвоением:

Для точного выполнения операций над числами в языке Python служит модуль decimal, в котором есть функция Decimal. Этот модуль следует импортировать в код программы. Можно импортировать модуль или его часть, например отдельную функцию. Один из вариантов импортирования можно реализовать с помощью инструкции: from decimal import Decimal. Например, можно выполнить следующие инструкции:

Операторы сравнения сравнивают значения объекта, который находится слева от оператора, со значением объекта, который расположен справа от этого оператора. Если условие выполняется, возвращается значение True, иначе — False. Состав и обозначения операторов сравнения приведены в таблице.

В языке Python используются такие логические операторы: not (нет), or (или) and (и). Они выполняются над данными логического типа, имеют два значения: True (истинное) и False (ложно).

Операторы над последовательностями выполняют операции над списками, кортежами и строками.

Операторы используются в выражениях. Понятие выражения в программировании аналогичное понятию выражения в математике.

Выражение языке программирования состоит из операндов, операторов и круглых скобок и определяет порядок выполнения операций над данными. Операнды выражения — это переменные, константы, функции, методы. Самое простое выражение состоит из одного операнда, например константы или переменной.

В зависимости от типа операндов и операций, используемых в выражении, различают выражения: арифметические (результат арифметического типа), логические (результат логического типа) и строчные (результат строчной типа). Для каждого типа операций существуют четкие правила их записи и исполнения.

Модули, функции и методы для обработки числовых данных

Числа могут подаваться в десятичной, двоичной, восьмеричной и шестнадцатеричной системах счисления. В процессе выполнения арифметических операций над числами в различных системах счисления они автоматически превращаются в десятичную систему счисления.

В языке Python используются целые числа (тип int), действительные (тип float) и комплексные (здесь не рассматриваются). Если в арифметической операции используются различные типы чисел, то числа типа int автоматически преобразуются в тип float, и результат получается типа float.

Модуль math, который содержит стандартные константы и функции, используют для работы с числами. Для работы с константами и функциями необходимо импортировать его в программу с помощью инструкции import math.

Стек и очередь

Работа со стеком в программировании некоторой степени напоминает работу с кипой книг: на первую книгу кладется вторая, во вторую — третья, на третью — четвертая и так далее. Чтобы взять первую книгу, положенную в кипу, необходимо снять сначала четвертую, потом третью, далее вторую и, наконец, первую.

Стек работает в порядке LIFO (Last In, First Out), то есть последний добавлен в стек фрагмент памяти будет первым в очереди на выход из стека. Каждый раз, когда функция объявляет новую переменную, она добавляется в стек. А когда эта переменная становится неактуальной (например, когда функция прекращает работу), она автоматически удаляется из стека и область памяти становится доступной для других стековых переменных.

Стек часто используется для организации вызова подпрограмм и возврата в основную программу. Для точки основной программы, с которой осуществляется обращение к подпрограмме, в стеке запоминается адрес основной программы, на который следует вернуться после завершения подпрограммы.

Во время каждого обращения к подпрограмме в стек добавляются новые адреса возврата. После каждого завершения подпрограммы из стека снимается адрес возврата в основную программу. Учитывая то, что обращение к подпрограммам выполняется достаточно часто, стек основном реализуется на аппаратном уровне, а не программном.

Программно стек реализуется на основе списка или массива. Если используется массив, то нужно определять его размер, ячейки которого используются по мере необходимости. Неправильное определение размера массива может привести к ошибкам в работе программы или к неэффективному использованию памяти.

Для списка для каждого элемента отводится блок памяти, объем которого должен быть достаточен для сохранения значения элемента и ссылки на предыдущий и следующий элементы стека.

Для работы со стеком применяются такие определенные для списков методы:

Очередь в программировании — это структура данных, которая работает по принципу «первый пришел — первый ушел». Ее можно сравнить, например, с очередью в железнодорожную кассу: первый клиент у кассы обслуживается первым. Добавляемый элемент в очередь, оказывается в ее конце, а элемент, который удаляется из очереди, находится в ее начале.

Кортежи, диапазоны, множества

Кортеж — это совокупность постоянных объектов любого типа в круглых скобках (или без них), которые отделяются друг от друга запятой.

Кортежи похожи на списки, но отличаются от них тем, что кортежи являются неизменными последовательностями и вместо квадратных скобок применяются обычные скобки. Самый простой способ создания кортежа — перечисление его элементов через запятую в круглых скобках или без них.

Позиция элемента в кортеже определяется его индексом, нумерация начинается с нуля. В кортеже, как и в других последовательностях, можно получить элемент по его индексу, получить срез, конкатенацию, повторение, проверку на вхождение (оператор in) и не-вхождения.

Диапазон — это неизменная последовательность целых чисел с начальным, конечным значениями и шагом их изменения.

Множество — это неупорядоченная коллекция уникальных (тех, которые не повторяются) объектов любого типа.

Существует два типа множеств: переменная (set) и неизменная (frozenset ()). Множество переменного типа создается с помощью встроенной функции set, генераторов множеств, литералов множеств и других.

Множества в языке Python создаются совершенно случайным образом. Элементы можно размещать как угодно, впоследствии они все равно расположатся в случайном порядке. Кроме того, множества не могут иметь элементов, которые повторяются, поэтому все элементы, которые будут одинаковыми, НЕ будут выведены повторно.

Источник

Видео

Python 3. Архитектура программ. Работа с пакетами(модулями)Скачать

Python с нуля. Урок 1 | Первая программа. ПеременныеСкачать

Как устроен Python? ► Детальный разборСкачать

Что такое Python/Питон?Скачать

Учим Python за 1 час! #От ПрофессионалаСкачать

Учим python за 7 часов! Уроки Python Полный курс обучения программированию на python с нуляСкачать

Python на практике / Пишем 3 программы на Питон за 5 минутСкачать

Python как сделать красивую программу под ПК за 10 минут?Скачать

Python - А вы это знали? 🤔 | 10 малоизвестных фишек языкаСкачать

Структура программы на FortranСкачать