Программирование на Python для начинающих

Python — один из самых востребованных языков программирования. А обучение Питону с нуля считается относительно несложным процессом. Мы расскажем, как это правильно сделать, дадим список литературы, сервисов и теоретическую информацию. В этой статье команда бэкенд-разработки YuSMP Group разберёт синтаксис, установку, первую программу и типичные ошибки новичков.

Первым делом ответим на вопрос: почему именно обучение Python? Данный язык программирования отличается читабельностью и простотой кода. Python это высокий уровень абстракций. То есть скрипты на нем максимально эффективны и лаконичны. Их легко читать и они не требуют уточнений.

Синтаксис Python сравнительно прост. За счет этого он стабильно попадает в тройку самых востребованных языков программирования. Также считается, что Python с нуля изучить проще, чем JavaScript. При этом востребован он ничуть не меньше.

Главный вопрос, который волнует новичков: что можно написать на Python. Ответ: почти все, что угодно. Его используют для веб-разработки, создания графических приложений, сетевого программирования, работы с базами данных и т.д. Особенно популярен этот язык для машинного обучения.

Мы составили краткий список того, что нужно будет выучить:

• основы объектно-ориентированного программирования;
• функциональное программирование;
• основы алгоритмов;
• стандартные типы данных;
• условия и циклы;
• регулярные выражения;
• конкурентность;
• работа с файлами;
• главные библиотеки.

Для чего используют Python

Перед тем как садиться за учебники, полезно понять, где именно пригодится язык — это помогает выбрать специализацию и не распыляться на лишнее.

• Веб-разработка — backend-фреймворки Django и Flask используют для API, админок и полноценных веб-сервисов.
• Анализ данных и машинное обучение — библиотеки pandas, NumPy, scikit-learn и TensorFlow делают Python стандартом в data science.
• Автоматизация и скрипты — обработка файлов, парсинг сайтов и рутинные задачи, которые иначе пришлось бы делать руками.
• Автотестирование — Selenium и pytest применяют для автоматизации тестирования веб- и мобильных приложений.
• Научные вычисления и прототипирование — благодаря простому синтаксису Python часто выбирают для быстрой проверки гипотез перед переписыванием на более производительный язык.

Python: изучение теории и практики

Начнем с основ этого языка, будем двигаться от простого к сложному, используя книги, бесплатные курсы и видеопособия.

База

Для понимания базовой теории прочтите книгу «Простой Python. Современный стиль программирования». Это учебное пособие идеально для новичка. Если вы приступаете к обучению Питону с нуля, оно расскажет, что такое программирование в принципе и конкретно на этом языке.

Чтобы применить знания на практике, пройдите курс на Stepik — это бесплатная платформа обучения. Там есть курс для начинающих и для продвинутых по Питону.

По ним можно достаточно подробно познакомиться с циклами, функциями, условиями и операторами Python.

Далее стоит познакомиться с декораторами. Они представляют собой функции, в которую можно обернуть другую для увеличения функциональности без написания лишнего кода. Звучит сложно?

На практике разобраться с этим проще. На том же Stepik есть два практических курса. Вот первый, а вот — второй.

Алгоритмы

Для понимания, что это такое, есть общепризнанное пособие — Адитья Бхаргава «Грокаем алгоритмы». С его помощью вы узнаете, как, используя Питон, создать алгоритм сортировки или поиска, поймете, что такое рекурсия и т.д.

ООП

Для понимания объектно-ориентированного программирования нужна теория. А именно знание об устройстве объектной модели в этом языке. Чтобы узнать об основных парадигмах, используйте одноименный курс Олега Молчанова.

Конкурентность

Эта часть курса научит новичков оптимизации и эффективному распределению ресурсов при программировании. Эту информацию рекомендуется освоить даже джунам.

Для понимания теория прочтите книгу «Asyncio и конкурентное программирование на Python», автор — Мэтью Флауэр. Затем прослушайте курс «Конкурентность в Питон».

Углубление темы

Чтобы лучше понимать, как работают классы и функции, а также как правильно пользоваться библиотеками, прочтите книгу автора Лусиану Рамальо «Python – к вершинам мастерства».

А теперь перейдем к самостоятельным практическим занятиям.

Как установить Python

Установка занимает несколько минут и не требует специальных знаний — достаточно пройти четыре шага.

1. Скачайте установщик. Загрузите его на официальном сайте, выбрав последнюю версию для вашей операционной системы.
2. Запустите установку. На Windows обязательно поставьте галочку «Add Python to PATH» — без неё интерпретатор не будет виден из командной строки.
3. Проверьте установку. Корректность установки можно проверить в командной строке через cmd-python — команда должна вернуть номер версии.
4. Выберите способ запуска кода. Для упрощения работы можно поставить онлайн интерпретатор Python. Тогда не придется ничего устанавливать на компьютер. Среди самых популярных решений — Trinket, Python Anywhere или Python Fiddle.

Если же вы выбрали вариант установки, то потребуется еще среда разработки. Выбирайте ее с умом, так как новичку пока не очевидны все полезные функции, но позже они будут востребованы.

Что выбрать:

• Atom — простой редактор от создателей GitHub, работающий на базе фреймворка для создания кроссплатформенных приложений.
• PyCharm — среда разработки с функцией отладки кода и интуитивно понятным интерфейсом.
• Spyder — редактор, адаптированный для работы с вычислениями. В числе возможностей — визуализация, отладка и анализ данных.

Дополнения

Для работы опционально нам потребуется:

• Инструменты для создания виртуального окружения, например, Virtualenv.
• Система контроля версий — самая популярная это Git.
• Python launcher — утилита, которая дает возможность искать и выполнять разные версии этого языка.
• Библиотека Python urllib — самый простой и функциональный инструмент для отправки и обработки HTTP-запросов.
• Базы данных — с ними придется столкнуться на практике любому разработчику. Рекомендуем поставить Peewee Python, SQLAlchemy или Pony ORM.

Первая программа на Python: Hello World

Теория закрепляется только практикой. Откройте выбранную среду разработки или онлайн-интерпретатор и наберите самую известную программу в истории программирования:

print("Hello, Python!")

Запустите файл командой python hello.py (или нажмите «Run» в онлайн-интерпретаторе) — в консоли появится строка «Hello, Python!». Функция print() выводит текст на экран и обычно становится первой командой, которую пишет новичок.

Чуть более содержательный пример — программа, которая запрашивает имя пользователя и приветствует его в цикле:

name = input("Как вас зовут? ")
for i in range(3):
    print(f"Привет, {name}! Это строка {i + 1}")

Здесь встречаются сразу несколько базовых конструкций: input() считывает строку с клавиатуры, for ... in range(3) — цикл с фиксированным числом повторений, а f"..." — f-строка, которая подставляет значения переменных прямо в текст. Разбор каждой из этих конструкций — в следующем разделе.

Синтаксис Python

Считается, что у этого языка программирования низкий порог входа. Обучение Питону с нуля — максимально простой процесс для новичков за счет несложного синтаксиса.

Переменные в этом языке не обязательно объявлять явно. В процессе исполнения кода, они определяются автоматически. Также переменные могут изменять свой тип в процессе исполнения. Это называется динамической типизацией.

Основные типы данных:

• Строки, состоящие из последовательности символов в кавычках.
• Числовые типы — целые и с плавающей точкой.
• Списки — упорядоченные коллекции объектов.
• Множество — неупорядоченные, состоящие из уникальных элементов.
• Булевы — со значением false и true.
• Словари — изменяемые коллекции, созданные из пары «ключ и значение».
• Кортежи — неизменяемые коллекции объектов.

Также есть семь видов операторов Python. При написании кода важно соблюдать их приоритетность. Это можно легко заметить при использовании онлайн интерпретатора Python: операторы с высоким уровнем приоритета будут выполнять первыми. Эту последовательность можно обойти, если заключить оператор в степень. Тогда исполнение будет идти слева направо.

Переменные

Их используют для хранения данных. Разработчику необходимо научиться давать им правильные названия. Первым символом должен быть знак подчеркивания или буква, сами переменные могут содержать и буквы, и цифры. Переменные зависят от регистра, его нужно учитывать при составлении названий.

Также в Python имеют значения отступы. Неправильный отступ вызовет ошибку в исполнении кода, что зачастую доводит изучающих язык до нервного срыва.

Логические операторы

В Питоне они неуникальны, если вы когда-либо пробовали программировать, то не найдете для себя ничего нового. Если нет, то учтите:

• Not — вернет вам false, если результат правильный.
• And — вернет true, в случае если оба результата правильны.
• Or — даст true, если хотя бы один из результатов правилен.

Условия

В Python они пришли из математики, есть знакомые нам по школьному курсу: больше, меньше, равно, не равно, больше или равно. Обычно условия применяют в операторах if, а также в циклах. О них мы поговорим ниже.

Циклы

В Питоне есть два их типа. For — необходимо для перебора последовательностей, его используют для выполнения операторов единожды для каждого элемента в наборе или списке. While — используется для исполнения набора операторов, пока условие является верным.

Функции

В Python они нужны для того, чтобы принять аргументы и вернуть значения. Они бывают определенными пользователем или встроенными. Для определения функции используется def.

Классы

Это считается базовым понятием в языке. Их применяют для определения объектов. Последние могут иметь свойства, если это переменные или методы, если речь идет о функциях.

Чтобы создать класс необходимо использовать слово class. Они могут поддерживать наследования. То есть допустимо создавать классы, используя уже существующие, а также добавлять к ним новые методы и свойства.

Методы

Так называют функции, которые определены внутри класса. Также они могут быть вызваны в экземплярах этого класса. Методы используются для изменения состояния объекта. С их помощью можно обратиться к свойствам объекта и т.д.

Типичные ошибки новичков в Python

Эти ошибки встречаются почти у каждого, кто начинает изучать Python — лучше знать о них заранее, чем тратить часы на отладку.

• Смешение табов и пробелов. Python использует отступы как часть синтаксиса — смешивание табуляции и пробелов в одном блоке вызывает IndentationError. Настройте редактор на пробелы (обычно 4) и единый стиль.
• Путаница между == и is. == сравнивает значения, is — сравнивает, один ли это объект в памяти. Для чисел и строк это часто совпадает, но не всегда — отсюда неожиданные баги.
• Изменяемый аргумент по умолчанию. Конструкция вида def f(items=[]): — классическая ловушка: список создаётся один раз при определении функции и переиспользуется между вызовами, накапливая данные.
• Игнорирование виртуального окружения. Установка всех библиотек в системный Python вместо Virtualenv/venv рано или поздно приводит к конфликту версий между проектами.
• Нарушение PEP 8. Нечитаемые имена переменных и произвольные отступы делают код сложным для совместной работы — даже если он корректно исполняется.
• Бесконтрольный except. Голый except: без указания типа ошибки прячет реальную причину сбоя и усложняет отладку.

Часто задаваемые вопросы о Python

Специалисты по веб-услугам и разработке в YuSMP Group подготовили для вас этот материал. С ним вы сможете начать изучать Python с нуля. Больше интересных статей в блоге студии web-разработки YuSMP Group, а вдохновения — в проектах, которые мы создали.