Роман Сузи - Язык программирования Python

• Название: Язык программирования Python
• Автор: Роман Сузи
• Жанр: Программирование

Курс посвящен одному из бурно развивающихся и популярных в настоящее время сценарных языков программирования — Python. Язык Python позволяет быстро создавать как прототипы программных систем, так и сами программные системы, помогает в интеграции программного обеспечения для решения производственных задач. Python имеет богатую стандартную библиотеку и большое количество модулей расширения практически для всех нужд отрасли информационных технологий. Благодаря ясному синтаксису изучение языка не составляет большой проблемы. Написанные на нем программы получаются структурированными по форме, и в них легко проследить логику работы. На примере языка Python рассматриваются такие важные понятия как: объектно–ориентированное программирование, функциональное программирование, событийно–управляемые программы (GUI–приложения), форматы представления данных (Unicode, XML и т.п.). Возможность диалогового режима работы интерпретатора Python позволяет существенно сократить время изучения самого языка и перейти к решению задач в соответствующих предметных областях. Python свободно доступен для многих платформ, а написанные на нем программы обычно переносимы между платформами без изменений. Это обстоятельство позволяет применять для изучения языка любую имеющуюся аппаратную платформу.

---

Следует также отметить, что объекты могут быть неизменчивыми и изменчивыми. Например, строки в Python являются неизменчивыми, поэтому операции над строками создают новые строки.

Карта встроенных типов (с именами функций для приведения к нужному типу и именами классов для наследования от этих типов):

• специальные типы: None, NotImplemented и Ellipsis;

• числа;

 ○ целые

  • обычное целое int

  • целое произвольной точности long

  • логический bool

 ○ число с плавающей точкой float

 ○ комплексное число complex

• последовательности;

 ○ неизменчивые:

  • строка str;

  • Unicode–строка unicode;

  • кортеж tuple;

 ○ изменчивые:

  • список list;

• отображения:

 ○ словарь dict

• объекты, которые можно вызвать:

 ○ функции (пользовательские и встроенные);

 ○ функции–генераторы;

 ○ методы (пользовательские и встроенные);

 ○ классы (новые и «классические»);

 ○ экземпляры классов (если имеют метод __call__);

• модули;

• классы (см. выше);

• экземпляры классов (см. выше);

• файлы file;

• вспомогательные типы buffer, slice.

Узнать тип любого объекта можно с помощью встроенной функции type().

Тип int и long

Два типа: int (целые числа) и long (целые произвольной точности) служат моделью для представления целых чисел. Первый соответствует типу long в компиляторе C для используемой архитектуры. Числовые литералы можно записать в системах счисления с основанием 8, 10 или 16:

# В этих литералах записано число 10

print 10, 012, 0xA, 10L

Набор операций над числами — достаточно стандартный как по семантике, так и по обозначениям:

>>> print 1 + 1, 3 — 2, 2*2, 7/4, 5%3

2 1 4 1 2

>>> print 2L ** 1000

107150860718626732094842504906000181056140481170553360744375038

837035105112493612249319837881569585812759467291755314682518714

528569231404359845775746985748039345677748242309854210746050623

711418779541821530464749835819412673987675591655439460770629145

71196477686542167660429831652624386837205668069376

>>> print 3 < 4 < 6, 3 >= 5, 4 == 4, 4 != 4 # сравнения

True False True False

>>> print 1 << 8, 4 >> 2, ~4 # побитовые сдвиги и инверсия

256 1–5

>>> for i, j in (0, 0), (0, 1), (1, 0), (1, 1):

... print i, j, ":", i & j, i | j, i ^ j # побитовые операции

...

0 0 : 0 0 0

0 1 : 0 1 1

1 0 : 0 1 1

1 1 : 1 1 0

Значения типа int должны покрывать диапазон от–2147483648 до 2147483647, а точность целых произвольной точности зависит от объема доступной памяти.

Стоит заметить, что если в результате операции получается значение, выходящее за рамки допустимого, тип int может быть неявно преобразован в long:

>>> type(-2147483648)

<type 'int'>

>>> type(-2147483649)

<type 'long'>

Также нужно быть осторожным при записи констант. Нули в начале числа — признак восьмеричной системы счисления, в которой нет цифры 8:

>>> 008

 File "<stdin>", line 1

 008

   ^

SyntaxError: invalid token

Тип float

Соответствует C–типу double для используемой архитектуры. Записывается вполне традиционным способом либо через точку, либо в нотации с экспонентой:

>>> pi = 3.1415926535897931

>>> pi ** 40

7.6912142205156999e+19

Кроме арифметических операций, можно использовать операции из модуля math.

Примечание:

Для финансовых расчетов лучше применять более подходящий тип. 

Из полезных встроенных функций можно вспомнить round(), abs().

Тип complex

Литерал мнимой части задается добавлением j в качестве суффикса (перемножаются мнимые единицы):

>>> -1j * -1j

(-1–0j)

Тип реализован на базе вещественного. Кроме арифметических операций, можно использовать операции из модуля cmath.

Тип bool

Подтип целочисленного типа для «канонического» обозначения логических величин. Два значения: True (истина) и False (ложь) — вот и все, что принадлежит этому типу. Как уже говорилось, любой объект Python имеет истинностное значение, логические операции можно проиллюстрировать с помощью логического типа:

>>> for i in (False, True):

...  for j in (False, True):

...   print i, j, ":", i and j, i or j, not i

...

...

False False : False False True

False True : False True True

True False : False True False

True True : True True False

Следует отметить, что Python даже не вычисляет второй операнд операции and или or, если ее исход ясен по первому операнду. Таким образом, если первый операнд истинен, он и возвращается как результат or, в противном случае возвращается второй операнд. Для операции and все аналогично.

Тип string и тип unicode

В Python строки бывают двух типов: обычные и Unicode–строки. Фактически строка — это последовательность символов (в случае обычных строк можно сказать «последовательность байтов»). Строки–константы можно задать в программе с помощью строковых литералов. Для литералов наравне используются как апострофы ('), так и обычные двойные кавычки ("). Для многострочных литералов можно использовать утроенные апострофы или утроенные кавычки. Управляющие последовательности внутри строковых литералов задаются обратной косой чертой (\). Примеры написания строковых литералов:

s1 = "строка1"

s2 = 'строка2\nс переводом строки внутри'

s3 = """строка3

с переводом строки внутри"""

u1 = u'\u043f\u0440\u0438\u0432\u0435\u0442' # привет

u2 = u'Еще пример' # не забудьте про coding!

Для строк имеется еще одна разновидность: необработанные строковые литералы. В этих литералах обратная косая черта и следующие за ней символы не интерпретируются как спецсимволы, а вставляются в строку «как есть»:

my_re = r"(\d)=\1"

Обычно такие строки требуются для записи регулярных выражений (о них пойдет речь в лекции, посвященной обработке текстовой информации).

Набор операций над строками включает конкатенацию «+», повтор "*", форматирование "%". Также строки имеют большое количество методов, некоторые из которых приведены ниже. Полный набор методов (и их необязательных аргументов) можно получить в документации по Python.

>>> "A" + "B"

'AB'

>>> "A"*10

'AAAAAAAAAA'

>>> "%s %i" % ("abc", 12)

'abc 12'

Некоторые методы строковых объектов будут рассмотрены в лекции, посвященной обработке текстов.

Тип tuple

Для представления константной последовательности (разнородных) объектов используется тип кортеж. Литерал кортежа обычно записывается в круглых скобках, но можно, если не возникают неоднозначности, писать и без них. Примеры записи кортежей:

p = (1.2, 3.4, 0.9) # точка в трехмерном пространстве

for s in "one", "two", "three": # цикл по значениям кортежа

print s

one_item = (1,)

empty = ()

p1 = 1, 3, 9 # без скобок

p2 = 3, 8, 5, # запятая в конце игнорируется

Использовать синтаксис кортежей можно и в левой части оператора присваивания. В этом случае на основе вычисленных справа значений формируется кортеж и связывается один в один с именами в левой части. Поэтому обмен значениями записывается очень изящно:

a, b = b, a

Тип list

В «чистом» Python нет массивов с произвольным типом элемента. Вместо них используются списки. Их можно задать с помощью литералов, записываемых в квадратных скобках, или посредством списковых включений. Варианты задания списка приведены ниже:

lst1 = [1, 2, 3,]

lst2 = [x**2 for x in range(10) if x % 2 == 1]

lst3 = list("abcde")

Для работы со списками существует несколько методов, дополнительных к тем, что имеют неизменчивые последовательности. Все они связаны с изменением списка.

Последовательности

Ниже обобщены основные методы последовательностей. Следует напомнить, что последовательности бывают неизменчивыми и изменчивыми. У последних методов чуть больше.

Синтаксис Семантика len(s) Длина последовательности s x in s Проверка принадлежности элемента последовательности. В новых версиях Python можно проверять принадлежность подстроки строке. Возвращает True или False x not in s = not x in s s + s1 Конкатенация последовательностей s*n или n*s Последовательность из n раз повторенной s. Если n < 0, возвращается пустая последовательность. s[i] Возвращает i–й элемент s или len(s)+i–й, если i < 0 s[i:j:d] Срез из последовательности s от i до j с шагом d будет рассматриваться ниже min(s) Наименьший элемент s max(s) Наибольший элемент s

Дополнительные конструкции для изменчивых последовательностей: