Ввведение в программирование на Python (для детей) урок 1

Основы программирования на Python Программа элективного курса Поверхностное представление о языках программирования и их историческом развитии, способах трансляции программного кода. Типы данных (целые числа, числа с плавающей точкой, строки) и структуры данных (строки, списки, словари), переменные, выражения, ветвления (if, if-else, if-elif-else) и циклы (while, for). Ввод и вывод данных. Понятие о функции, локальных и глобальных переменных. Краткая история  развития языков программирования Людям, в отличие от машин, более понятны слова, чем наборы цифр. Стремление человека оперировать словами и не цифрами привело к появлению ассемблеров. Это языки, в которых вместо численного обозначения команд и областей памяти используются словесно-буквенные. При этом появляется проблема: машина не в состоянии понять наборы букв. Необходим какой-нибудь переводчик на ее родной машинный язык. Поэтому, начиная со времен ассемблеров, под каждый язык программирования создаются трансляторы — специальные программы, преобразующие программный код с языка программирования в машинный код. Ассемблеры на сегодняшний день продолжают использоваться (в системном программировании — низкоуровневые интерфейсы операционных систем, части драйверов и др.). После ассемблеров наступил рассвет языков так называемого высокого уровня. Для этих языков потребовалось разрабатывать более сложные трансляторы, т.к. языки высокого уровня куда больше удобны для человека, чем для вычислительной машины. В отличие от ассемблеров, которые остаются привязанными к своим типам машин, языки высоко уровня обладают переносимостью. Т.е., написав один раз программу, программист мог выполнить ее на любой машине. Следующим значимым шагом было появление объектно-ориентированных языков программирования. С помощью таких языков программист как бы оперирует виртуальными объектами. На сегодняшний день, реализация больших и сложных проектов осуществляется в основном с помощью объектно-ориентированного программирования. Разнообразия языков программирования На сегодняшний день существует огромное множество различающихся и похожих между собой языков программирования. Причина такого явления становится понятна, если представить то количество и разнообразие задач, которые на сегодняшний день решается с помощью вычислительной техники. Для решения разных задач требуются разные инструменты (т.е. языки программирования). Многие программисты старались в прошлом и стараются сейчас придумать свой язык программирования, обладающий теми или иными преимуществами. Хотя подавляющее большинство программистов в настоящее время тратят огромное количество времени на изучение уже существующего арсенала инструментов. Все существующее многообразие языков можно условно классифицировать по разным критериям. Например, по типу решаемых задач (языки системного или прикладного назначения, языки для web-разработки и др.). Трансляция Ранее было сказано, что для перевода кода с одного языка программирования (например, языка высокого уровня) на другой (например, машинный язык) требуется специальная программа — транслятор. Механизм этого перевода весьма сложен, при этом выделяют два основных способа трансляции — компиляция программы или ее интерпретация. При компиляции весь исходный программный код (тот, который пишет программист) сразу переводится в машинный. Создается так называемый отдельный исполняемый файл, который никак не связан с исходным кодом. Выполнение исполняемого файла обеспечивается операционной системой. При интерпретации выполнение кода происходит последовательно (можно сказать, строка за строкой). Операционная система взаимодействует с интерпретатором, а не исходным кодом. Выполнение откомпилированной программы происходит быстрее, т.к. она представляет собой готовый машинный код. Однако на современных компьютерах снижение скорости выполнения при интерпретации обычно не заметно. История Язык программирования Python был создан примерно в 1991 году голландцем Гвидо ван Россумом. Свое имя - Пайтон (или Питон) - получил от названия телесериала, а не пресмыкающегося. После того, как Россум разработал язык, он выложил его в Интернет, где уже целое сообщество программистов присоединилось к его улучшению. Python активно совершенствуется и в настоящее время. Часто выходят его новые версии. Официальный сайт http://python.org. Особенности Python – это интерпретируемый язык программирования: исходный код частями преобразуется в машинный в процессе выполнения специальной программой — интерпретатором. Python характеризуется ясным синтаксисом. Читать код на этом языке программирования достаточно легко, т.к. в нем мало вспомогательных элементов, а правила языка заставляют программистов делать отступы. Понятно, что хорошо оформленный текст с малым количеством отвлекающих элементов читать и понимать легче. Python – это полноценный, можно сказать универсальный, язык программирования. Он поддерживает объектно-ориентированное программирование (на самом деле он и разрабатывался как объектно-ориентированный язык). Также Python распространяется свободно на основании лицензии подобной GNU General Public License. Дзэн Питона Если интерпретатору Питона дать команду import this (импортировать "сам объект"), то выведется так называемый "Дзен Питона", иллюстрирующий идеологию и особенности данного языка. Глубокое понимание этого дзена приходит тем, кто сможет освоить язык Python в полной мере и приобретет опыт практического программирования. Beautiful is better than ugly. Красивое лучше уродливого. Explicit is better than implicit. Явное лучше неявного. Simple is better than complex. Простое лучше сложного. Complex is better than complicated. Сложное лучше усложнённого. Flat is better than nested. Плоское лучше вложенного. Sparse is better than dense. Разреженное лучше плотного. Readability counts. Удобочитаемость важна. Special cases aren't special enough to break the rules. Частные случаи не настолько существенны, чтобы нарушать правила. Although practicality beats purity. Однако практичность важнее чистоты. Errors should never pass silently. Ошибки никогда не должны замалчиваться. Unless explicitly silenced. За исключением замалчивания, которое задано явно. In the face of ambiguity, refuse the temptation to guess. В случае неоднозначности сопротивляйтесь искушению угадать. There should be one — and preferably only one — obvious way to do it. Должен существовать один — и, желательно, только один — очевидный способ сделать это. Although that way may not be obvious at first unless you're Dutch. Хотя он может быть с первого взгляда не очевиден, если ты не голландец. Now is better than never. Сейчас лучше, чем никогда. Although never is often better than *right* now. Однако, никогда чаще лучше, чем прямо сейчас. If the implementation is hard to explain, it's a bad idea. Если реализацию сложно объяснить — это плохая идея. If the implementation is easy to explain, it may be a good idea. Если реализацию легко объяснить — это может быть хорошая идея. Namespaces are one honking great idea — let's do more of those! Пространства имён — прекрасная идея, давайте делать их больше! Как писать программы Интерактивный режим В основном интерпретатор выполняет команды построчно: пишешь строку, нажимаешь Enter, интерпретатор выполняет ее, наблюдаешь результат. Это очень удобно, когда человек только изучает программирование или тестирует какую-нибудь небольшую часть кода. Ведь если работать на компилируемом языке, то пришлось бы сначала написать код на исходном языке программирования, затем скомпилировать и уж потом запустить исполняемый файл на выполнение. Работать в интерактивном режиме в ОС Linux можно в консоли. Для этого следует выполнить команду python. Запустится интерпретатор, где сначала выведется информация об интерпретаторе. Далее, последует приглашение к вводу (>>>). Запустите интерпретатор Питона. Поскольку никаких команд мы пока не знаем, то будем использовать Питон как калькулятор (возможности языка это позволяют). 2 + 5 3 * (5 - 8) 2.4 + 3.0 / 2 и т.д. Наберите подобные примеры в интерактивном режиме (в конце каждого нажимайте Enter). Ответ выдается сразу после нажатия Enter (завершения ввода команды). Бывает, что в процессе ввода была допущена ошибка или требуется повторить ранее используемую команду. Чтобы не писать строку сначала, в консоли можно прокручивать список команд, используя для этого стрелки на клавиатуре. Другой вариант работы в интерактивном режиме — это работа в среде разработки IDLE, у которой есть интерактивный режим работы. В отличие от консольного варианта здесь можно наблюдать подсветку синтаксиса (в зависимости от значения синтаксической единицы она выделяется определенным цветом). Прокручивать список ранее введенных команд можно с помощью комбинаций Alt+N, Alt+P. Запустите IDLE. Попробуйте решать математические примеры здесь. Создание скриптов Несмотря на удобства интерактивного режима работы при написании программ на Питоне, обычно требуется сохранять исходный программный код для последующего использования. В таком случае подготавливаются файлы, которые передаются затем интерпретатору на исполнение. По отношению к интерпретируемым языкам программирования часто исходный код называют скриптом. Файлы с кодом на Python обычно имеют расширение py. Подготовить скрипты можно в той же среде IDLE. Для этого, после запуска программы в меню следует выбрать команду File → New Window (Crtl + N), откроется новое окно. Затем желательно сразу сохранить файл (не забываем про расширение py). После того как код будет подготовлен, снова сохраните файл (чтобы обновить сохранение). Ну и наконец, можно запустить скрипт, выполнив команду меню Run → Run Module (F5). После этого в первом окне появится результат выполнения кода. (Примечание: если набирать код, не сохранив файл в начале, то подсветка синтаксиса будет отсутствовать.) Подготовьте скрипт (с примерами). Запустите его на выполнение. На самом деле скрипты можно готовить в любом текстовом редакторе (желательно, чтобы он поддерживал подсветку синтаксиса языка Python). Кроме того, существуют специальные программы для разработки. Запускать подготовленные файлы можно не только в IDLE, но и в консоли с помощью команды python адрес/имя_файла. В консоли передайте интерпретатору Питона на выполнение подготовленный файл. Кроме того, существует возможность настроить выполнение скриптов с помощью двойного клика по файлу (в Windows данная возможность присутствует изначально).