Программируем на Python | Python для Начинающих

НЕ душное руководство по программированию на питоне.

Введение

Привет читатель!

Рад что Ты решил кликнуть именно на это руководство и узнать что то новое :3
В этом руководстве Ты узнаешь что то новое в сфере программирование, а именно - ты изучишь язык программирования Python.
Данное руководство отлично подойдет для новичков, и тех, кто уже немного шарит за этот язык программирования.

Данное руководство будет длинным, так что можете заварить себе чаю!

Введение в Python

Python — высокоуровневый, интерпретируемый язык программирования с динамической типизацией и автоматическим управлением памятью. Он известен своей читаемостью кода и поддержкой различных парадигм программирования, включая процедурное, объектно-ориентированное и функциональное программирование.

Если вы новичок - то для вас все эти парадигмы, ООП, автоматическая типизация и т.д. скорее всего что то новое.
Можете не замарачиватся над этим, это все мы рассмотрим в следующих главах.


Если говорить проще - Python — это язык программирования, который легко читать и писать. Он поддерживает разные подходы к программированию и управляет памятью автоматически.

Особенности Python:

• Простота и лаконичность синтаксиса (легкий, отлично подходит для новичков)
  
• Большая стандартная библиотека (очень много функций без сторонних библиотек)
  
• Кроссплатформенность (работает на разных OS)
  
• Активное сообщество (почти всегда можно найти помощью)

Установка Python

Как я говорил ранее, python - это кроссплатформенный язык программирования.
Это значит, что на питоне можно программировать независимо от платформы (точнее операционной системы).

Windows

• Перейди на официальный сайт python.org и скачай последнюю версию Python.
  
• Запусти установщик и обязательно отметь опцию "Add Python to PATH".
  
• Следуй инструкциям установщика.

macOS

Обычно, python предустановлен на MacOS.
Для MacOS есть 2 варианта загрузки:

• 1. Через оффициальный сайт
  
  • Перейди на официальный сайт python.org и скачай последнюю версию Python для MacOS.
    
  • Запусти установщик и обязательно отметь опцию "Add Python to PATH".
    
  • Следуй инструкциям установщика.
• 2. Через Homebrew:
  

  brew install python

Linux

На линуксе обычно питон также предустановлен.
Используй пакетный менеджер своей дистрибуции. Например, для Ubuntu:

sudo apt update
sudo apt install python3

Низнаю как вы, но лично я предпочитаю кодить на линуксе.

Выбор IDE

IDE - это среда где вы будете писать код.

Есть много специализированных IDE для написания кода на питоне:

• PyCharm - отличная бесплатная IDE для написания кода специально на питоне.
  
• Spyder - тоже бесплатная IDE для питона, но специализированная для Data Science.
  
• Thonny - так же бесплатная IDE для питона, простой интерфейс, подойдет для новичков.

Другие способы писать код

Так же, код на питоне можно писать не только в специализированных IDE, но и в простых текстовых редакторах.
К примеру обычный блокнот на Windows, или консольный редактор Nano на линуксе, тоже можно использовать для написания кода на питоне.

Но есть более специализированные текстовые редакторы, к примеру:

• Visual Studio Code - отличный кросплатформенный текстовый редактор с поддержкой расширений, на нем можно писать код почти под любой язык программирования.
  
• Notepad++ - тоже текстовый редактор, более простой, но не обделен функционалом!

P.s. Текстовые редакторы отличаются от IDE тем, что обычно не привязанны к определённому языку программирования.

Я, в рамках данного руководства, буду использовать Visual Studio Code для написания кода, но вам рекомендую использовать PyCharm.

Первая программа

Мы не будем сразу углублятся в тонкости языка Python, и просто напишем нашу первую программу, которая выводит "Hello World!" в консоль.

Зайди в свою IDE, и создайте файл hello.py (можете создать какой угодно, лишь бы на конце было .py(англ))
К слову, все файлы с кодом питона заканчиваются на .py.

Откройте файл, созданный вами, и перепишите\вставьте туда этот код:

print("Hello world!")

Это и будет наша программа!

Чтобы запустить его, можно использовать несколько путей:

• Если вы используете IDE, к примеру PyCharm:
  
  • Просто нажмите кнопку Run (стрелочка), которая находится справа сверху.
• Если вы используете текстовый редактор, по типу VSC:
  
  • Откройте терминал (консоль).
    
  • Перейдите в директорию (папку) с вашим файлом с кодом.
    
  • Напишите команду python hello.py (или python3 hello.py) (hello.py - файл, который вы создали)

После этого вы должны увидеть в консоли (или в окне отладки, если вы используете IDE) строку:

Hello world!

Если вы увидели эту строку и все прошло без ошибок, радуйтесь, и гордитесь собой, вы написали свою первую программу на питоне!


Подробный разбор будет в следующей главе.

Разбор первой программы

В этой главе мы подробно разберем программу и код из предыдущей главы.

В начале главы я просил вас создать файл hello.py.
В этом файле hello - это просто название, главное, чтобы оно было на англ и без всяких пробелов, называть можете как хотите, хоть main.py, хоть sus.py, без разницы.

Главное запомните:

Хорошо:

• В имени файла только англ буквы.
  
• Нет пробелов.
  
• По имени файла можно понять что делает код.
  
• Имя не очень длинное.
  
• main.py, hello.py, tensor.py, vector.py, math.py

Плохо:

• Написанно не на английском языке (меин.py)
  
• Есть пробелы (hello world.py)
  
• Слишком длинное название (myFirstProgramHelloWorld.py)
  
• Не отражает суть программы (файл hello.py, но код для сложения)

.py - это расширения кода для питона.
По сути, не обязательно делать окончание файла таким, его все равно можно запустить из консоли с питоном, к примеру можете создать файл main (без .py), написать туда код

print("Hello world!")

И попробуйте запустить его в консоли:

python main

И ваш код все равно сработает, но по факту, будет не понятно что за файл, пока го не откроешь, особенно если вы работаете в команде, так что .py, это указатель на то, что файл содержит код для питона.

Разбор кода:

Вот мы и пришли к разбору кода!

Здесь мы разберем код

print("Hello world!")

Данный код просто выводит в консоль "Hello world!" (что, я думаю, очевидно).
Тут print() - это функция, которое выводит сообщение в консоль.
В скобках находятся аргументы для функции, это данные, с которыми будет работать функция print().
Разные функции принимают разные данные, но конкретно print() принимает данные, которые надо вывести в консоль, это все что делает функция.

"Hello world!" - это данные которые нужно вывести.
Все данные в питоне имеют свой тип данных, хоть обычно они не определяются явно как в С++, за нас это делает интерпритатор.
Конкретно у "Hello world!" тип данных string (строка)

Сейчас не надо обо всем заморачиватся! Просто запомните что print() выводит какие-то данные!!!

Просто запомните что есть функции и у них есть аргументы, а так же есть типы данных, всё это мы разберем в этом руководстве!

Самое главное из разбора!!

• print() - функция.
  
• "Hello world!" - Данные, которые нужно вывести, с типом string.

Основные концепции

Как я уже говорил, в питоне есть функции, аргументы, и типы данных.
Но это все - всего лишь капля в море.

Для начала разберём типы данных.

Типы данных

В питоне есть типы данных, хоть они и не указываются на прямую как в С++ или Си, ну или же как в других языках, в питоне они определяются автоматически интерпритатором.

В питоне есть несколько основных типо данных:

• Числа: int, float, complex (обычные числа и чиспла с плавующей точкой)
  
• Строки: str (строки, к примеру "Hello world")
  
• Булевы значения: bool (булевые(логические) значение, либо True, либо False)
  
• Списки: list
  
• Кортежи: tuple
  
• Словари: dict
  
• Множества: set

Примеры:

# Числа
x = 10          # int
y = 3.14        # float
z = 2 + 3j      # complex

# Строки
name = "Python"

# Булевы
is_active = True

# Список
fruits = ["яблоко", "банан", "вишня"]

# Кортеж
coordinates = (10.0, 20.0)

# Словарь
person = {"имя": "Алексей", "возраст": 30}

# Множество
unique_numbers = {1, 2, 3, 4, 5}

Разные типы данных используются дла разных задач, все из них мы разберем позже.
И всё сразу запоминать не надо!!

Переменные

Переменные - это ячейки памяти, они просто хранят в себе данные.
Как раз с этими переменными мы и будет работать почти все время.
Как я сказал, переменные хранят в себе определенные значения, и к этим переменным мы можем обращаться, чтобы взять значение, которое в них лежит, и работать либо с самим значением, либо с переменной.

Операции с переменными:
Мы можем проводить несколько операций с переменными, а именно:

• Создать, и присвоить значение этой переменной.
  
• Получить значение переменной.
  
• Заменить значение переменной.

В питоне нельзя создавать переменные без значения, к прмиеру как в С++ int x;!!!

Чтобы объявить переменную, достаточно написать:

<имя переменной> = <значение>

Это и есть основной синтаксис оьъявления переменных.

Главное запомните!

• Нельзя называть переменные ключивыми (зарезервированными) словами, по типу if else class и тп.
  
• Нельзя использовать имена встроенных функций и модулей, по типу print, str, int и тп.
  
• Переменные не могут начинатся с цифры! (к прмиеру 1var = 1), однако они могут содержать цифры в других местах.
  
• Имена переменных не могут иметь спец. символы по типу точек, пробелов и тп. Однако могут иметь в себе "_" знак нижнего подчеркивания.

Примеры объявления переменных:

x = 5; # int
catName = "Tofca" # string
pi = 3.14 # float

P.s. Привет тофке :3

Операторы

Python поддерживает различные операторы:

• Арифметические: +, -, *, /, //, %, ** (сложение, вычетание, умножение, деление, целочисленное деление, остаток от деления, возведение в степень)
  
• Сравнения: ==, !=, >, <, >=, <= (если равен, если НЕ равен, если больше, если меньше, если больше ИЛИ равно, если меньше ИЛИ равно)
  
• Логические: and, or, not (логические И, ИЛИ, НЕ)
  
• Присваивания: =, +=, -=, и т.д. (присваивание значения переменным)

Пример:

a = 5
b = 2

# Арифметические операторы
print(a + b)  # 7
print(a ** b) # 25

# Сравнение
print(a > b)  # True, если a болье чем b

# Логические
print(a > 3 and b < 5)  # True

Управляющие конструкции

Тут мы включаем логику и думаем логично...


Используются для выполнения различных блоков кода в зависимости от условий.
(Условия по типу: выполнить этот код, если a равен b)

P.s. забыл сказать, все в коде, что идет после #, это коментарий, он не выполняется программой, там можно оставлять заметки.

Пример:

age = int(input("Введите ваш возраст: ")) # функция для ввода через консоль

if age > 18: # проверяем, если возраст (age) больше 18, то выполняем код ниже
    print("Вам можно певко))") # код сработает, если условие строкой выше вернет True
elif age == 18: # elif (else if) срабатывает, если прошлое условие вернуло False
    print("Да, вам можно певко, но иногда, когда вам 18, не продают")
else: # если все прошлые условия вернули False, то мы с помощью else переходим к этому блоку кода в любом случае
    print("ВАМ НЕЛЬЗЯ, НАЙН, ПЛОХО!!!")

Тернарный оператор

Тернарный оператор в Python позволяет сократитьусловную конструкцию, которые состоят и- простых условий.
За счет них, можно записать условные конструкции компакино, в одну строку.
Пример простого условия

ii condition:
    result = 1
else:
    result = 0/code]

Мы можем сократить это условие до одной строки, используя тернарный оператор:
result = 1 if condition else 0
Этот код делает то же самое, что и предыдущий, но записан гораздо компактнее.

Условие с вложенными тернарными операторами
Также, питон позволяет нам использовать тернарные оператор, для вложенных условных конструкций!
Это может быть полезно, когда нужно обработать несколько вариантов результата.

Пример:
x = 10
result = "Positive" if x > 0 else "Negative" if x < 0 else "Zero"
print(result)
В этом примере мы проверяем, положительное ли число, отрицательное или равно нулю, и записываем соответствующий результат.

Сокращение условий с выводом в print
Часто бывает полезно применять тернарный оператор непосредственно в функции print для более компактных и чистых выводов.

Например:
print(1 if True else 0)
Или для вывода более сложных условий:
x = -5
print("Positive" if x > 0 else "Negative" if x < 0 else "Zero")
# Вывод: Negative
Как видно, тернарный оператор позволяет сократить код, улучшив его читабельность и упрощая обработку условий.

Циклы
В циклах мы выплняем один и тот же код (в рамках цикла) определённое (иногда неопределённое) количество раз.

Есть несколько стандартных цикла:
 for - используется для перебора элементов в коллекции.
 while - выполняет блок кода, пока условие истинно.
Примеры:

Цикл for
fruits = ["яблоко", "банан", "вишня"] # просто коллекция с какими то данными
for fruit in fruits:
    print(fruit)
Теперь разберём:
 fruits = ["яблоко", "банан", "вишня"] - просто содержит в себе какие то данные
 for fruit in fruits: - цикл for, с помошью него мы перебираем элементы поочерёдно, каждый цикл мы берём элемент, помещаем его в переменную fruit (её можно назвать как угодно), и после выполнения кода в цикле переходим к следующему элементу в коллекции.
 print(fruit) - здесь мы берем нашу переменную fruit, и выводим в консоль её значение.
Цикл while
count = 0
while count < 5:
    print(count)
    count += 1; # увеличивает count на 1, можно записать как count = count + 1 или count++
Теперь разберём:
 count = 0 - это нас счетчик.
 while count < 5: - цикл while, с условием, что он будет работать пока переменная count < 5.
 print(count) - выводим значение переменной count.
 count += 1 - увеличиваем наш счетчик на единицу.
В целом, это вся основная логика условных операторов, и циклов.

Функции

Функции позволяют организовать код в переиспользуемые блоки, то есть, можно организовать и оптимизировать код с помощью функций.

Основной синтаксис функций:

def <имя функции>(аргументы) : 
    <тело функции>
    return <значение> # не обязательно

А теперь разберём по частям:

• Имя функции - имя, по которой мы будет к ней обращаться.
  
• Аргументы - данные, с которыми будет работать функция, в целом, можно обойтись и без них.
  
• Тело функции - основной код функции.
  
• return <значение> - значение, которое будет возвращать функция. В целом, она может ничего и не возвращать.

Пример функции

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

функция для сложения 2 чисел

def greet(name):
   print(f"Привет, {name}!")

Принимает значение name и выводит в консоль сообщение с приветствием.

Ещё прошу обратить внимание на строку f"Привет, {name!}", а именно на знак "f" перед строкой.
Это - модификатор для нашей строки, с помощью него мы можем в текст вставить фигурные скобки {}, и передать туда значение, которое потом выведется c cообщением.

Списки и генераторы

Списки в Python — это один из самых универсальных типов данных. Они позволяют хранить коллекции элементов, с которыми можно легко работать. Однако ещё более мощным инструментом являются генераторы списков.

Пример простого списка:

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

Однако намного эффективнее создавать списки с помощью генераторов. Например, если нам нужно создать список квадратов чисел:

squares = [x**2 for x in range(1, 6)]
print(squares)

Вывод:

Вывод: [1, 4, 9, 16, 25]

Генератор списка позволяет сократить количество кода и сделать его более читабельным.

Использование map

Функция map позволяет применить заданную функцию ко всем элементам итерируемого объекта (списка, множества, и т. д.). Это помогает избежать явных циклов и ускоряет код.

Пример использования map:

numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
squares = list(map(lambda x: x**2, numbers))
print(squares)

Вывод:

[1, 4, 9, 16, 25]

Здесь мы применяем лямбда-функцию, которая возводит числа в квадрат, ко всем элементам списка numbers.

Работа с модулями и пакетами

Питон поддерживает работу с модулями и пакетми (иногда их называют библиотеками)
Модули позволяют разделять код на отдельные файлы и переиспользовать его.
Так же, с помощью менеджера пакета pip можно скачивать и использовать чужие модули и пакеты в своих проектах.

Чтобы работать с модулем, его нужно импортировать ключевый словом import.

import math
print(math.sqrt(16)) # 4.0

Данный код вернёт корень числа 16.

Давайте разберём подробнее:

• Сначала мы импортируем модуль math, с использвоанием ключевого слова import.
  
• Потом мы выводим корень из числа 16, для этого мы обращаемся к модулю math и берем оттуда функцию извлечения корня из числа (sqrt), и передаем туда число, из которого мы хотим извлечь корень.

Также, мы можем испортировать из модуля только отдельные функции:

from math import pi, sin
print(pi) # 3.141592....
print(sin(pi / 2)) # 1

Давайте разберём этот код:

• Из модуля math мы импортируем функцию sin и переменную pi (число пи).
  
• Выводим число пи.
  
• Выводим синус половины числа пи.

Ещё вы можете создать свой модуль!

• Создайте файл main.py и myModule.py в одной директории.
  
• Напишите код в myModule.py
  

  def greet(name):
       print(f"Hello, {name}!")

• Теперь вы можете импортировать этот модуль! Для этого откройте main.py, и напишите следующее:
  

  import myModule
  myModule.greet("Tofca")

Примите мои поздравления, вы создали Свой модуль, и импортировали его!

Структуры данных

Здесь будет все коротко и по фасту, так как все эти структуры являются массивами.

Списки

Изменяемые упорядоченные коллекции.

fruits = ["яблоко", "банан", "вишня"]
fruits.append("апельсин") # добавляет в конец новый элемент
print(fruits)  # ['яблоко', 'банан', 'вишня', 'апельсин']

Кортежи

Неизменяемые упорядоченные коллекции.

coordinates = (10.0, 20.0)
print(coordinates[0])  # 10.0

P.s. 0 - индекс элемента, в программирвоание всегда счет начинается с нуля!

Словари

person = {"имя": "Алексей", "возраст": 30}
print(person["имя"])  # Алексей

# Добавление нового элемента
person["город"] = "Москва"
print(person)

Множества

Неупорядоченные коллекции уникальных элементов.

unique_numbers = {1, 2, 3, 2, 1}
print(unique_numbers)  # {1, 2, 3}

# Операции с множествами
a = {1, 2, 3}
b = {3, 4, 5}

print(a.union(b))    # {1, 2, 3, 4, 5}
print(a.intersection(b))  # {3}

Объектно-ориентированное программирование (ООП)

Объектно ориентированное программирование (сокр. ООП) — подход в программировании, как к моделированию обхектов, с функцией конструкторов и наследования.

Короче:
Вы можете создать объект у этого объекта будут свои переменные, методы (функции) и конструкторы.

К примеру, вы можете создать класс транспортного средства, у которого будет параметры, по типу веса, года выпуска названия и тд, и функции, к примеру для запуска этого транспортного средства, и от этого объекта можно сделать наследованный класс для автомобиля, самолета и коробля, и у всех них будут одинаковые, нследованные от родителя поля и функции, но при этом, они могут иметь свои уникальные функции и параметры.

class Dog:
    def __init__(self, name, age):  # конструктор класса
        self.name = name
        self.age = age
    def bark(self):  # метод класса
        print(f"{self.name} начал гавкать!")

my_dog = Dog("Рекс", 5)
print(my_dog.name) # Рекс
my_dog.bark() # Рекс начал лаять

Наследование

Как я говорил ранее, классы могут наследовать другие классы, и позволяет создавать новый класс на основе существующего.

class Animal:
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def speak(self):
        pass

class Cat(Animal):
    def speak(self):
        print(f"{self.name} мяукает")

my_cat = Cat("Мурка")
my_cat.speak()  # Мурка мяукает.

Практика

Практика — ключ к освоению программирования. Вот несколько идей для проектов:

• Калькулятор: Создай консольное приложение для выполнения арифметических операций.
  
• To-Do List: Приложение для управления списком задач с возможностью добавления, удаления и просмотра задач.
  
• Веб-скрейпер: Собирай данные с веб-сайтов с помощью библиотеки BeautifulSoup.
  
• Блог: Создай веб-приложение с использованием фреймворка Django или Flask.
  
• Игра: Разработай простую игру, например, "Угадай число" или "Крестики-нолики".
  
• Алгоритмы: Напишите функцию для простой сортировки массива чисел, к примеру пузырьковую сортировку

Конец

Данное руководство было довольно длинным, но надеюсь вам оно понравилось!
Если вам интересна эта тема, я могу выпустить ещё руководства на более ускоспециализирвоанные темы.

Вы можете поддержать меня, поставив хорошую оценку руководству (ещё можно дать награду если не жалко :3)

Надеюсь вам понравилось руководство и вы узнали что то новое.
Весь материал, представленный здесь - мои личные знания, накопленные за 5 лет программирования на питоне, конечно, все эти знания, а лишь верхушка айзберга, есть ещё о-о-о-очень много того, что можно было бы рассказать, но данное руководство описывает только базу, необходимую для понимания самого языка.

В любом случае, спасибо что прочитали это руководство!


Другие руководства:
https://steamcommunity.com/sharedfiles/filedetails/?id=3401446439
https://steamcommunity.com/sharedfiles/filedetails/?id=3400164684
https://steamcommunity.com/sharedfiles/filedetails/?id=3197737260
https://steamcommunity.com/sharedfiles/filedetails/?id=3387288971
https://steamcommunity.com/sharedfiles/filedetails/?id=3389441554
https://steamcommunity.com/sharedfiles/filedetails/?id=3390154519
https://steamcommunity.com/sharedfiles/filedetails/?id=3397931731

Отдельная благодарность:

• Blackmore - дал несколько предложений, для улучшения руководства!

[blenchik]

давно pycharm бисплатный? отличной ide она является будучи pro версии, а не комьюнити огрызком. можно, конечно, скидку 100% сделать, но это уже совсем другая история...

[кто?]

это оффтоп главный язык программирования это lua а не python

[koshak_ganst3r]

не знаю как это связано с гаррис модом, но реп

[keww]

Как я уже упомянул, всё это я опишу в другом руководстве, если вы конечно не поленились, и дочитали до конца все мои комментарии к вашему замечанию.

[Alexei]

В более-менее нормальных руководствах описывают все эти процессы. Если ты программируешь на Python, это не означает, что не нужно понимать, какие процессы происходят в компьютере во время выполнения элементарных программ. Наоборот, это поможет начинающим разобраться с языком подробнее и в дальнейшем с освоением других.

[keww]

Надеюсь, что у вас не осталось вопросов.

Также, хочу заметить, что все сложные темы и парадигмы данного языка программирования я распишу в отдельном руководстве с углублением в ООП, асинхронность, работу с компьютером, и другие тонкости данного языка.

С уважением,
- Dr. L

[keww]

Что уж говоря про работу компьютера и память, в таких высокоуровневых языках, такие как питон, такие темы не часто обсуждаю, это обсуждают на низкоуровневых языках, таких как С, С++, Rust, но точно не в высокоуровневых языках.

[keww]

Здравствуйте, Alexei, данное руководство создано для новичков, и здесь нет углубления в ООП, асинхронность и подробно про работу компьютера и работу с памятью.
Думаю, из названия - "Программируем на Python | Python для Начинающих" сразу понятно, на какую аудиторию он рассчитано данное руководство, так как ООП и асинхронность сложные парадигмы, под которые обычно выделяют отдельные темы.

[Alexei]

Думаю, что автор понял меня, а также поправь ошибки в словах. Спасибо за внимание.

[Alexei]

Ужасно, про ооп нужно больше писать, а также про остальные аспекты яп.Люди, а еше нет ничего лучше, чем официальная документация питона, невозможно выучить язык за один вечер, т.к в нем есть множество интерсных деталей, которые требуют гораздо больше времени. Еще хотелось бы увидеть в данном руководстве про ансинхронность, но для начала расписать подробно про списки, словари, кортежи, функции, классы(нужно подробно описать, происходит в компьютере, когда вы создаете словарь, как выделяется память и т.д)