Программирование на Python. Инструкция для начинающих (с чего начать)

Python – один из наиболее простых языков программирования благодаря простому синтаксису. Тем не менее, чтобы его изучить, придется потратить определенное время. Мы же попробуем значительно упростить первые шаги на этом пути, рассмотрев его ключевые особенности. 

Что такое программирование на Python?

Прежде, чем мы начнем, необходимо понять, что собой являет этот язык в общих чертах. Python – это язык программирования, который может использоваться для самых разных задач начиная разработкой интернет-приложений и заканчивая сложными программами научного назначения.

Особенности языка – легкость синтаксиса, а также отсутствие необходимости писать длинный код. Таким образом, работа с этим языком доставляет приятные эмоции. Ведь он направлен на то, чтобы добиться поставленной цели, а не писать большое количество строк со сложным синтаксисом.

История

Этот язык – не новый, но в последнее время стал стремительно набирать популярность. Его разработал Гвидо Ван Россум. Разработка шла несколько лет, и в феврале 1991 года была выпущена первая версия.

Создавать его начали с целью разработать масштабируемый язык программирования, который можно было бы использовать для доступа к системным вызовам Amoeba. При этом задача стояла создать такой же легкий язык, как ABC.

Название языка никак не связано с питонами, как может показаться на первый взгляд. Это слово было взято из одного популярного сериала, который был в то время.
За все время было выпущено три версии.

Преимущества языка

1. Легкость синтаксиса и простота обучения. Чтобы прочитать код, не требуется специализированных навыков, поскольку он очень похож на английский язык. Он гораздо проще в освоении по сравнению с C++, Java, C#.
2. Открытый исходный код. Для простого человека это означает, что он бесплатный. В то же время, чтобы легально программировать на многих других языках, требуется платить много денег за среду разработки. Причем использовать приложения на Python можно даже с целью получения дохода, при этом не вложив ни копейки. А благодаря открытому исходному коду появляется возможность дополнять и расширять его.
3. Портативность. Поскольку код Python – интерпретируемый, с его помощью удобно разрабатывать кросс-платформенные приложения. Нет особых сложностей в том, чтобы портировать программу под Windows, Mac OS, Linux.
4. Масштабируемость и встраиваемость. Допустим, программа потребляет очень много оперативной памяти или других ресурсов компьютера. Чтобы решить эту проблему, достаточно использовать код любого другого языка программирования вместе с Python. Это позволит не только экономить ресурсы, но и писать функциональные скрипты в кратчайшие сроки.
5. Интерпретируемый язык. Здесь не надо заморачиваться по поводу управления памятью или собирать мусор. Об операциях более низкого уровня уже думает интерпретатор.
6. Большое количество библиотек, с помощью которых можно достигать любых целей. В состав Python входит набор библиотек, которые сразу делают жизнь разработчика проще. Есть уже готовые решения, чтобы подключить базу данных MySQL к серверу или любое другое решение. Все библиотеки работают стабильно, поэтому каждый программист может быть уверен в их безопасности и функциональности. Любые ошибки сразу исправляются, поскольку над исходным кодом языка работает огромное количество людей по всему миру.
7. Объектно-ориентированный язык. Это еще одно преимущество, поскольку объектно-ориентированное программирование позволяет разделять трудные цели на маленькие части.

Какие программы можно писать на Python?

1. Веб-приложения. Разработка веб-программ – одно из наиболее популярных направлений работы с Python. Для этого используются такие платформы, как Django, Flask, Pyramid, Plone и другие. Огромное количество популярных сайтов, таких как Reddit, Instagram написаны на этом языке.
2. Совершение научных и математических расчетов с помощью таких модулей, как SciPy, NumPy. Они подходят для того, чтобы выполнять вычисления абсолютно в любой сфере деятельности. Также есть узкоспециализированные библиотеки, такие как EarthPy, AstroPy, которые применяются в географии и астрономии соответственно. Язык также используется для разработки искусственного интеллекта, а также продвинутой обработки данных.
3. Разработка прототипов PO. Конечно, Python имеет все недостатки, присущие интерпретируемым языкам программирования. В том числе, и медлительность. Тем не менее, его можно использовать для того, чтобы создать прототип приложения, которое дальше будет разрабатываться на продвинутом языке. Например, в разработке игр можно создать образец, показать его инвесторам, а если им все понравится, быстро перенести на нужный язык.
4. Обучение программированию. Поскольку этот язык – один из наиболее простых, он активно применяется для обучения программированию.

4 причины, почему Python – это Ваш выбор

Если Вы новичок, то с этого языка надо начинать обучение программированию. Есть 4 весомых аргумента в пользу этого утверждения.

Легкий синтаксис, который просто читать

Программирование на Python – простая задача. По этой причине – интересная. По сравнению с другими языками написать код на Python значительно проще за счет логичного и естественного синтаксиса.

Взять простой пример. Что делает этот код?

a = 2

b = 3

sum = a + b

print(sum)

Наверно, нет никаких проблем с чтением этой последовательности команд даже у новичка. Эта программа присваивает двум переменным значения, складывает их между собой, а потом выводит на экран компьютера их сумму.

Нет ненужных требований

Другой популярный язык для обучения программированию – Delphi, гораздо более строгий. Например, в конце каждой строки там надо добавлять ;. В Python используются другие инструменты, которые позволяют интерпретатору разделять строки и последовательности команд разного уровня. Например, отступы. Это позволяет сделать код максимально читаемым, независимо от того, что там написано.

Выразительность

Python дает возможность разрабатывать приложения с максимальной функциональностью при минимуме кодинга. Например, здесь можно ознакомиться с примером игры «Крестики-нолики», которая написана всего за 500 строк кода. И подобных примеров – целая куча.

Найти людей, которые помогут, можно в любой точке земного шара

Сообщество поистине огромное. В интернете можно найти множество форумов, на которых можно задать любой вопрос.

Hello, World и программа, которая складывает два числа

Программа «Hello, World» – это классическое приложение, которое разрабатывают новички в первую очередь. На Python его написать можно буквально одной строчкой.

print(«Hello, World!»)

Давайте попробуем написать легкую программу, но которая использует чуть более сложный алгоритм. Это будет приложение, которое складывает числа 3 и 7.

# Сложите два числа

num1 =  3

num2 =  7

sum  = num1 + num2

print(sum)

Давайте разберем это приложение по строкам.

1. Первая строка – это комментарий. И как положено любому комментарию в Python, она начинается со знака решетки. Комментарии нужны для того, чтобы описывать действия программы на каждом из этапов. Это помогает повысить читаемость кода как самим разработчиком, так и другими людьми. Настоятельно рекомендуется использовать комментарии всегда. Ведь некоторые программы разрабатываются годами, и уже через несколько месяцев придется очень долго разбираться, что делает тот или иной кусок.
2. Вторая строка – num1 = 3. В этой строчке указывается переменная. В данном случае ей присваивается значение 3. Но вы можете указать любое другое. 
3. Третья строка – num2 =  7. Здесь уже объявляется другая переменная и ей присваивается значение 7. Все точно так же, как и на предыдущей строке, только с другими значениями и названием переменной.
4. Четвертая строка – sum  = num1 + num2. С ее помощью интерпретатор понимает, что ему нужно создать переменную sum, сложить две переменные num1 и num2 и присвоить полученное значение новосозданной переменной. 
5. Строка 5: print(sum). Она печатает на экране то число, которое получилось на четвертом этапе. В нашем случае будет выведено число 10.

Чтобы определить отдельную команду, используется символ новой строки. Не надо в конце ставить точку с запятой, как в других языках.

Если надо запрограммировать переход на новый блок, используются отступы. Они стандартизированы и должны размером быть в 4 пробела. 

Использование условного оператора

Основа программирования – это алгоритм. Именно на нем строится все остальное. Фактически любой язык программирования – это способ рассказать компьютеру, что ему надо делать, в какой последовательности и в каких случаях.

Вот последний момент задается с помощью условного оператора if. Он проверяет, является ли условие истинным (то есть, соответствует ли оно действительности), и, исходя из этого, пускает определенную последовательность действий.

В общем виде синтаксис этого оператора следующий.

if test1:

    state1

elif test2:

    state2

else:

    state3

Сперва указывается часть if, вслед за ней пишется критерий, который проверяется. После этого идет последовательность команд. 

elif – это дополнительное условие. Можно записать такое количество операторов elif, которое будет нужно. Так осуществляется проверка на предмет соответствия сразу нескольким условиям.

Ну и последний блок, который используется в синтаксисе оператора if – это else. Перевести этот оператор можно, как «иначе». То есть, если ни одно из указанных условиях не является истинным, то тогда выполняется оператор else.

Давайте приведем небольшой пример, как работает это. Предположим, пользователь указал следующие команды.

>>> if 1:

…     print(‘true’)

… else:

…     print(‘false’)

…

true

Этот код показывает очень простой алгоритм:

1. Если значение истинное, то выдается слово «true».
2. Если значение – ложь, то интерпретатор напишет слово «false».

Поскольку 1 – это истина, то, соответственно, интерпретатор печатает «true».

А теперь приведем пример посложнее. Он будет уже выдавать результат, основываясь на введенном пользователем значении.

a = int(input())

if a < -5:

    print(‘Low’)

elif -5 <= a <= 5:

    print(‘Mid’)

else:

    print(‘High’)

Алгоритм приложения следующий:

1. Пользователю предлагается ввести значение переменной a. 
2. Далее интерпретатор проверяет, является ли оно меньше -5.
3. Если да, то печатает слово «Low» (переводится, как «низкий»).
4. Если оно больше этого числа, то выполняется вторая проверка – находится ли оно в диапазоне от -5 до 5 включительно. Если да, то пишется значение «Mid».
5. Если же и второе условие оказалось ложным, и пользователь ввел большее значение, то печатается слово «High».

Эта конструкция очень удобная и понятная новичкам.

Проверка истинности в Python

Интерпретатор исходит из следующих правил, когда оценивает истинность условия:

1. Если число не равное 0 или же объект содержит хоть что-то, то такое условие будет истинным.
2. Если же объект пустой или же число 0, то это определяется, как ложь. Также сюда входит нулевое значение None (не путать с цифрой 0).
3. Значение «истина» или «ложь» может возвращаться в результате осуществления операции сравнения.

Отдельно стоит упомянуть логические операторы and и or, которые соответственно возвращают истину или ложь. Переводятся они как «И» или «ИЛИ».

Что такое циклы в Python?

Циклы – это еще одно основополагающее понятие этого языка программирования. С их помощью можно запрограммировать повторяющиеся действия. Независимо от типа цикла они выполняются до тех пор, пока условие будет истинным. То есть, интерпретатор действует по следующему алгоритму:

1. Проверяет, является ли условие истинным.
2. Если да, то выполняет последовательность действий.
3. Проверяет, является ли условие истинным.
4. Если снова да, то выполняет повторно последовательность действий.
5. И так до тех пор, пока условие не станет ложным.

Очень важно запрограммировать выход из цикла, иначе он будет бесконечным. Если это не предусмотрено в самом условии цикла, это нужно сделать искусственно.

В любом случае, тема циклов слишком обширная, чтобы рассматривать ее в рамках этого руководства. Но это важное направление, которое в том числе вам нужно изучать.

Какие книги почитать?

Для обучения программированию необходимо много читать. Помимо нашего сайта, необходимо читать книги. Это значительно сложнее, чем читать отдельные статьи на сайте, но при этом книги позволяют сформировать комплексное видение того, как программировать на том или ином языке. 

Давайте приведем список наиболее популярных книг, посвященных Python.

1. Изучаем Python. Это простой для понимания учебник, который можно изучать в любое удобное время. В книге приводятся главные объекты языка, последовательность работы с ними. Также в книге описывается, что такое функции и как их правильно использовать.
2. Программирование на Python 3. Книга являет собой детальное руководство по Python третьей версии. Она начинается с базовых понятий, а потом читателя плавно ведут к более сложным темам. Все делается так, чтобы вы обучались легко и непринужденно. Раскрываются и такие сложные темы, как работа с базами данных и ряд других аспектов. Это исчерпывающее руководство для новичков.
3. Python и анализ данных. Это еще одна книга, которая помогает научиться языку Python. При этом она фокусируется прежде всего на обработке данных. Поэтому книга подойдет тем, кто хочет добиться успеха в науке и аналитике. В частности, она раскрывает такие важные понятия, как интерактивная оболочка IPython, библиотеки NumPy и так далее.
4. Python для детей и родителей. Это одна из лучших книг, которая поможет обучить сына или дочь основам программирования. И естественно, использует язык Python, который является самым простым среди всех. Книга максимально интерактивна, поэтому здесь есть огромное количество упражнений для детей разных уровней подготовки. А благодаря простой подаче материала азы программирования будет освоить очень легко. 

Таким образом, Python – это очень мощный язык, несмотря даже на свой простой синтаксис. Поэтому его можно легко использовать для обучения программированию как взрослых, так и детей. Независимо от вашей задумки, Python поможет вам ее воплотить в жизнь.

Все базовые понятия Python касаются и других языков программирования. Более того, многие операторы абсолютно такие же. Поэтому изучив Python, станет значительно проще осваивать другие языки.