Введение в Python: 9 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:50

Python - очень полезный и гибкий язык компьютерного программирования, созданный Гвидо ван Россумом. Python также является приложением на Raspberry Pi, которое интерпретирует код, который вы пишете, во что-то, что Raspberry Pi может понять и использовать. На вашем настольном компьютере вам нужно будет установить Python, но он уже идет в комплекте с Raspbian, поэтому он готов к использованию.

Вы можете подумать, что Python назван в честь вида змеи, но на самом деле он был назван в честь телешоу Монти Пайтона «Летающий цирк». Для тех из вас, кто не знает, это было британское комедийное шоу, которое впервые транслировалось в 1970-х годах. Я рекомендую вам посмотреть скетч Министерства глупых прогулок:)

Вышеупомянутое изображение было создано Эллисон Партен в стиле Терри Гиллиама и найдено в соответствии с лицензией на авторство Creative Commons.

По сравнению с другими компьютерными языками, Python легко читать и понимать, что делает его отличным для начинающих. Но не заблуждайтесь, Python также очень мощный и используется для создания сложных, творческих и коммерческих программ. Эти и другие причины делают Python языком номер один, с которого нужно начинать писать программы для Raspberry Pi (хотя можно использовать несколько языков).

Как и в любом языке, в Python есть грамматика с правилами порядка слов и знаков препинания. Термин, используемый для этих фундаментальных правил структурирования языка, называется синтаксисом. В этом уроке я буду указывать на синтаксис Python вместе с примером кода, который вы можете попробовать. В классе такого размера невозможно пройти все, что умеет Python, но этот и следующий урок, озаглавленный «Использование GPIO и дальнейшее развитие с Python», помогут вам начать работу с вашими первыми программами. Читая и работая с примерами, вы узнаете о некоторых фундаментальных принципах Python и программирования в целом.

Шаг 1. Python 2 или 3?

В настоящее время используются и преподаются две версии Python. Хотя я не буду вдаваться в подробности того, чем они отличаются, важно знать, что разница есть. Зная это, вы не будете ломать голову, когда примеры, найденные в Интернете, не работают.

По заявлению Python Software Foundation, Python 2 должен быть официально выведен из эксплуатации к 2020 году. Они говорят на своем сайте: «Будучи последней из серии 2.x, 2.7 будет иметь расширенный период обслуживания. Текущий план состоит в том, чтобы поддерживать его в течение как минимум 10 лет с момента первоначального выпуска 2.7. Это означает, что будет bugfix выпускается до 2020 г. Есть даже часы обратного отсчета, все это для хорошего развлечения или, возможно, чтобы люди могли спланировать прощальную вечеринку, чтобы завершить конец Python 2.

В этом классе мы используем оба. Обычно я смотрю в будущее и использую Python 3, но что-то произошло при создании примеров для этого класса. Часть программного обеспечения, которую я хотел использовать для окончательной версии программы Python, еще не была обновлена для поддержки Python 3. Что на самом деле прекрасно иллюстрирует мою точку зрения о том, что на данный момент стоит упомянуть и то, и другое.

Шаг 2: Python Interactive Vs Script

При работе с приложением Python у вас есть два режима на выбор: интерактивный и скриптовый.

В интерактивном режиме оболочка Python используется для интерпретации кода Python сразу после его ввода и нажатия клавиши Enter. Он отлично подходит для изучения и тестирования частей программы. В этом уроке мы рассмотрим несколько способов доступа к оболочке Python.

Когда вы пишете сценарий Python, также называемый программой, вы используете не интерактивную оболочку, а текстовый редактор. Таким образом, вы можете сохранять, редактировать и позже запускать несколько строк кода Python, когда вам нужно.

Шаг 3: IDLE: интерактивный

С установленным программным обеспечением Python поставляется стандартная среда разработки Python под названием IDLE (Integrated DeveLopment Environment). Здесь вы начнете писать свои первые программы на Python!

IDLE состоит из двух частей:

1) Окно оболочки Python, которое дает вам доступ к Python в интерактивном режиме.

2) Редактор файлов, который позволяет создавать и редактировать существующие сценарии Python, также называемый режимом сценария.

Откройте Python 3 (IDLE) из Меню> Программирование. Окно, которое вы видите, называется интерпретатором Python или окном оболочки. Три символа «больше» «>>>» называются подсказкой. Когда вы видите приглашение, это означает, что Python ждет, когда вы скажете ему что-то сделать. Приведем код!

Введите следующее заявление, чтобы отдать дань уважения городу, в котором вы живете. Я живу в Сан-Франциско, поэтому мое заявление будет таким:

print («Привет, Сан-Франциско!»)

Нажмите Enter, и все, что вы поместите между кавычками, будет напечатано в оболочке под приглашением. Оператор print () отличается в Python 2 и Python 3. В Python 2 круглые скобки не используются и выглядят следующим образом:

print "Здравствуйте, Сан-Франциско!"

Вы только что выполнили базовый «привет, мир» Python, но с небольшим (очень маленьким) поворотом. Давайте остановимся на этом и определим, что вы только что набрали.

Функции

Print () известен как функция. Функция сокращает количество повторений и помогает поддерживать порядок в программе, выполняя блок кода каждый раз при его вызове. Когда вы набираете print (), вы вызываете функцию печати, которая затем за кулисами запускает строки кода, которые дают компьютеру команду отобразить слова, которые вы поместили в круглые скобки. Print () - это встроенная функция, которую вы можете вызывать в Python в любое время, но вы также можете писать свои собственные функции.

Давайте сделаем взаимодействие между вами и Python более динамичным, добавив пользовательский ввод. В новом окне введите следующее:

name = input ("Здравствуйте, как вас зовут?")

Функция input () принимает пользовательский ввод с клавиатуры и дает вам возможность запрашивать пользователя с сообщением. В данном случае это сообщение представляет собой приветствие и вопрос, в котором пользователю (вам) задается вопрос, как вас зовут. После нажатия клавиши ВВОД вопрос будет напечатан и будет ждать вашего ответа. Идите и ответьте своим именем.

Имя = слева от функции input () называется переменной.

Переменные

Как и функции, переменные также являются основным элементом любого языка программирования. Переменная действует как пустой контейнер, в который вы можете поместить часть данных. Когда вы перетаскиваете данные, вы даете им имя, как будто вы пишете их снаружи контейнера. Уникальное имя, которое вы даете ему, затем можно использовать для ссылки на данные внутри вашей программы. Вы можете назвать переменную почти как угодно, но это должно быть как можно более информативным. Это упрощает понимание вашей программы, когда вы читаете ее позже. Данные, хранящиеся внутри переменной, могут изменяться; вы увидите пример этого в следующем уроке.

Ваше имя было сохранено в переменной с именем name (попробуйте назвать это как-нибудь по-другому). Теперь вы можете использовать переменную name в функции print () и добавить ее в сообщение с помощью символа «+»:

print ("Приятно познакомиться", + имя)

Давайте продолжим практиковаться в получении пользовательского ввода, сохранении его в переменных и печати данных, чтобы имитировать диалог между вами и вашим компьютером.

city = input ("В каком городе вы живете?")

print ("Я слышал о" + city + ". Что вы думаете о" + city + "," + name + "?")

Вызов функции input () сам по себе все еще ожидает ввода пользователя, но делает это без печати сообщения.

ответ = вход ()

Поскольку компьютеры выполняют наши приказы, я заставлю компьютер согласиться. Вы можете не соглашаться, если хотите. Это самое замечательное в программировании, решать вам.

print («Согласен с тобой.» + ответ)

Ничего страшного, если вы в любой момент увидите ошибку в оболочке Python. Ваши данные будут храниться в ваших переменных, пока вы не закроете сеанс.

Интерактивная оболочка идеально подходит для тестирования команд и проверки того, что работает. Но он не сохраняет вашу программу, поэтому вы можете запустить ее позже. Ваш сеанс можно сохранить, но Python также сохраняет подсказки, ошибки и все остальное, что вы видите в окне оболочки. Все это вызовет ошибки, если вы позже попытаетесь запустить Python как программу.

Чтобы поэкспериментировать (и в качестве классного упражнения), добавьте в эту программу еще две строчки, чтобы продолжить общение между вами и вашим компьютером. Создайте переменную и распечатайте инструкцию, используя новую переменную. Сделайте снимок экрана или сохраните то, что вы сделали в оболочке, для справки. Вы будете использовать его на следующем шаге.

Шаг 4: IDLE: сценарий

В отличие от оболочки, здесь используется редактор, позволяющий сохранять и редактировать свои программы Python. Хотя есть несколько редакторов, которые вы можете использовать, IDLE поставляется с одним, так что давайте начнем с него.

Создайте новый файл в IDLE, нажав Ctrl + N или перейдите к File> New.

Обратите внимание, что в окне, которое вы видите, нет приглашения «>>>». Теперь вы находитесь в редакторе и готовы писать, сохранять и запускать программу Python. Напишите программу, которую вы создали в оболочке, включая две новые строки, которые вы придумали в последнем разделе. В качестве примера вот мой последний сценарий:

name = input ("Здравствуйте, как вас зовут?")

print ("Приятно познакомиться" + имя) city = input ("В каком городе вы живете?") print ("Я слышал о" + city + ". Что вы думаете о" + city + ", "+ Имя +"? ") Answer = input () print (" Я согласен с вами "+ answer) favSpot = input (" Какое ваше любимое место? ") Print (" Никогда не было, но я бы с удовольствием зайдите когда-нибудь в "+ favSpot")

Сохраните его как city.py. Местоположение по умолчанию - ваш домашний каталог.

Шаг 5: Запуск программы Python

Ваша программа сохранена и готова к запуску. Есть несколько способов запустить программу Python на Raspberry Pi. Давайте перейдем к двум. Выберите один для запуска программы и сделайте снимок экрана после завершения разговора.

1) Запускаем из IDLE

Нажмите F5 или перейдите на панель инструментов и нажмите «Выполнить»> «Выполнить модуль». Python распечатает результаты в окне оболочки. Чтобы остановить программу, нажмите Ctrl + F6 или перейдите в Shell> Restart Shell.

2) Запуск из Linux Shell

Программы, сохраненные на Raspberry Pi, также могут запускаться из мощной оболочки Linux. Чтобы запустить программу Python из командной строки, ваша программа должна находиться в текущем рабочем каталоге. LXTerminal запускает вас в домашнем каталоге pi, куда автоматически сохраняет python, так что вы уже должны быть в папке с вашим файлом. Чтобы проверить, введите:

ls

Вы должны увидеть свою сохраненную программу city.py в списке.

Чтобы запустить программу Python в стиле командной строки, введите python3 плюс имя вашего скрипта:

python3 city.py

Для сценария, написанного на Python 2, вы должны использовать python вместо python3:

Python nameOfScript.py

Первая строка программы будет выполняться, ожидая, пока вы введете свое имя. Он будет продолжать выполняться сверху вниз, пока не дойдет до последней функции print ().

Остановка программы Python

Чтобы остановить запущенную программу Python в командной строке, нажмите Ctrl + Z.

Шаг 6: Python + Linux Shell

Хотя Python будет основным языком, который вы будете использовать для программирования Raspberry Pi, иногда вам может понадобиться использовать инструмент или приложение командной строки, чтобы добиться чего-то. Вы можете комбинировать командную строку и Python, чтобы использовать ваши любимые команды, используя модуль под названием os.

Модуль - это набор заранее написанного кода, который вы можете использовать для добавления функциональности в свои программы. Использование модуля также может избавить вас от необходимости выяснять, как писать довольно сложные вещи. Например, предположим, что вы хотите отслеживать планеты и изучать их орбиты с помощью Raspberry Pi. Вместо того, чтобы вычислять сложную математику для определения положения Солнца, вы можете использовать модуль *, в котором это уже вычислено.

Чтобы использовать ОС, вам необходимо сначала импортировать ее. Продолжайте и следуйте инструкциям в оболочке Python:

импорт ОС

Загрузите команду, которую вы хотите запустить в оболочке Linux, в переменную. Здесь мы используем приложение видеопроигрывателя командной строки omxplayer для воспроизведения тестового видео, которое поставляется с Raspbian:

playVideo = "omxplayer /opt/vc/src/hello_pi/hello_video/test.h264"

Используйте os.system () для отправки команды оболочке Linux:

os.system (playVideo)

* На самом деле существует модуль Python, который может отслеживать планеты, он называется PyEphem.

Шаг 7. Сделайте фото и воспроизведите аудио с помощью Python

Picamera

До сих пор вы использовали приложение командной строки Raspistill для создания серии фотографий. Доступен модуль Python под названием Picamera, который вы можете использовать вместо него, который также имеет дополнительные функции, которые будут полезны при создании вашей окончательной программы для фотобудки. Приведенные ниже шаги могут закрывать ваш экран, поэтому имейте в виду, что для остановки процесса нажмите Ctrl + F6.

Откройте оболочку Python и введите следующие строки:

импорт Picamera

camera = picamera. PiCamera ()

camera.resolution = (640, 480)

camera.start_preview ()

Используйте предварительный просмотр в реальном времени, чтобы помочь расположить камеру и сделать снимок себя или своего стола. Предварительный просмотр камеры может занимать большую часть экрана. Повторите первые три команды, затем перейдите к захвату и сохранению изображения:

camera.capture ('testImage.jpg')

Попробуйте изменить яркость камеры с помощью атрибута яркости. Его можно установить на любое число от 0 до 100, по умолчанию - 50. Попробуйте установить другое число, затем сделайте новую фотографию, чтобы заменить первую:

camera.brightness = 60

camera.capture ('testImage.jpg')

Обязательно найдите время, чтобы ознакомиться с документацией Picamera.

Использование модуля ОС

Если вы хотите использовать приложение командной строки, такое как Raspistill, вы можете использовать модуль os. Введите Cmd + F6, чтобы выйти из запущенного процесса и освободить камеру от Picamera. Затем введите следующие команды:

импорт ОС

takePhoto = "raspistill -o testImage.jpg"

os.system (TakePhoto)

Pygame.mixer

Простой и надежный способ воспроизведения звуковых файлов - использовать Pygame. Pygame - это набор модулей Python, который поставляется вместе с Raspbian, поэтому устанавливать его не нужно.

Pygame популярен и интересен, поэтому вокруг него много поддержки и развития. Обязательно посетите веб-сайт, чтобы найти примеры и документацию. Помимо того, что он используется для создания игр, это простой способ воспроизводить звуки, отображать изображения и многое другое. Для воспроизведения звуков используйте объект Sound в модуле pygame.mixer.

Откройте интерпретатор Python 3 и введите следующие строки:

импортировать pygame.mixer

из pygame.mixer import Sound

pygame.mixer.init ()

bass = Звук ('bass3.wav')

bass.play ()

Шаг 8: Использование Python вне IDLE

Desktop EditorsIDLE - отличный способ начать писать программы на Python, но вам не обязательно его использовать. Вы можете создать программу Python с помощью любого текстового редактора, если он сохранен с расширением.py в конце. IDLE - это один из примеров настольного графического текстового редактора. Другой, который идет в комплекте с Raspbian, называется Leafpad. Вы можете найти Leafpad в разделе «Аксессуары» в стартовом меню.

Редактор командной строки

Вы уже познакомились с текстовым редактором командной строки Nano. Как и в графическом редакторе, вы можете использовать nano для создания скрипта. После открытия Nano сохраните новый файл с расширением.py. Сохранение его сначала как файла python гарантирует, что редактор будет выделять синтаксис Python по мере ввода.

Без выделения синтаксиса перед сохранением имени файла с суффиксом.py.

С подсветкой синтаксиса.

Интерпретатор Python из командной строки

IDLE - не единственное место, где вы можете использовать интерактивный интерпретатор Python. Его также можно вызвать из оболочки Linux! Просто введите:

python3

Или для интерпретатора Python 2:

питон

Чтобы выйти из интерпретатора, нажмите Ctrl + D или введите:

покидать()

Шаг 9: Скриншот программы

Продемонстрируйте свои возможности программирования на Python! Загрузите снимок экрана после завершения работы вашей последней программы city.py и сообщите нам, запускали ли вы ее из IDLE или из оболочки Linux.