Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы программирования на языке Python. Учебное пособие
.pdf
Министерство
образования и науки Российской Федерации
Уральский федеральный университет
имени первого Президента России Б. Н. Ельцина
С. К. Буйначев, Н. Ю. Боклаг
ОСНОВЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ НА ЯЗЫКЕ PYTHON
Рекомендовано методическим советом УрФУ
в качестве учебного пособия для студентов,
обучающихся по направлениям подготовки
151000 «Технологические машины и оборудование»,
190100 «Наземные транспортно-технологические комплексы»,
190600 «Эксплуатация транспортно-технологических машин
и комплексов»
Екатеринбург
Издательство Уральского университета
2014
УДК 004.432Python(075.8)
ББК 32.973.26-018.1Pythonя73
Б90
Рецензенты: доц., д-р техн. наук Е. Е. Баженов (Уральский госу-
дарственный экономический университет);
доц., канд. техн. наук В. П. Подогов (Российский государственный
профессионально-педагогический университет)
Научный редактор – доц., канд. техн. наук Ю. В. Песин
Б90
Буйначев, С. К.
Основы программирования на языке Python : учебное пособие / С. К. Буйначев, Н. Ю. Боклаг. – Екатеринбург : Изд-во
Урал. ун-та, 2014. – 91, [1] c.
ISBN 978-5-7996-1198-9
Пособие содержит начальные сведения о программировании на языке
Python и является основой для изучения курса «Численные методы и оптимизация». Собраны сведения из книг таких известных авторов, как Г. Россум,
М. Лутц, Р. Сузи, Д. Бизли, А. Лесса. Предложен новый подход к использованию баз данных для накопления результатов расчета с дальнейшим анализом и
визуализацией решений.
Может быть рекомендовано студентам различных специальностей технических вузов, занимающихся программированием, математическим моделированием и численными методами, а также может служить справочным материалом
при выполнении курсовых и дипломных работ, связанных с расчетами на компьютере.
Библиогр.: 10 назв.
УДК 004.432Python(075.8)
ББК 32.973.26-018.1Pythonя73
ISBN 978-5-7996-1198-9 © Уральский федеральный университет, 2014
ОГ
ЛАВЛЕНИ
Е
1. Запуск оболочки программ и инструкции языка Python .............. 7
2. Встроенные типы данных ................................................................ 8
3. Выражения ....................................................................................... 16
4. Функции ........................................................................................... 19
5. Встроенные функции ..................................................................... 20
6. Классы ................................................................
.............................. 21
7. Исключения ..................................................................................... 22
8. Функции преобразования типов и классы ................................... 23
9. Числовые и
строковые функции ................................................... 24
10. Функции обработки данных ........................................................ 25
11. Функции определения свойств .................................................... 25
12. Функции для доступа к внутренним структурам ...................... 26
13. Функции компиляции и исполнения .......................................... 26
14. Функции ввода-вывода ................................................................ 27
15. Ввод и вывод файлов .................................................................... 27
16. Стандартные фай
лы ввода/вывода данных, и вывода
ошибок ................................................................................................. 28
17. Функции для работы с атрибутами ............................................. 29
18. Модули ........................................................................................... 30
21. Модули стандартной библиотеки ............................................... 31
20. Функции как параметры и результат .......................................... 40
21. Матричные вычисления ............................................................... 49
3
22. Обр
аботка текстов. рег
улярные выражения. Unicode .............. 61
23. Графический интерфейс .............................................................. 77
26. Иерархия стандартных исключений ........................................... 86
Библиографический список ............................................................... 89
4
Pyth
on 1.5.2 (#0, Jun I 1999, 20:22:04)
Cop
yright 1991
-19
95 Stichting Mathematisch Centrum, Amsterdam
>>> print
"Hello World"
Hello W
orld
>>>
# hello
world.py
print "Hello
World"
1.
ЗАПУС
К ОБОЛОЧКИ ПРОГРАММ И ИНСТРУКЦИИ
ЯЗЫКА PYTHON
Программы Python выполняются интерпретатором. На компьютерах с системами Unix и Linux интерпретатор можно вызвать, набрав
команду python. В системах Windows и Macintosh интерпретатор
можно запустить как приложение (либо из меню Start, либо двойным
щелчком на пиктограмме интерпретатора). После запуска интерпретатора появляется подсказка, в которой можно начать отладку операторов программы в простом цикле чтения/выполнения. Например,
в приведенном ниже выводе интерпретатор отображает сообщение об
авторских правах и предоставляет пользователю подсказку >>>, в которой пользователь набирает знакомую команду "Hello World":
граммы можно также помещать в файл:
Про
Исхо
дные файлы Python имеют расширение *.ру. Символ #
в предыдущем примере обозначает комментарий, который продолжается до конца строки.
В системе Windows программы Python можно запускать двойным щелчком на файле с расширением .ру. При этом происходит запуск интерпретатора и выполнение программы в окне терминала.
В таком случае окно терминала немедленно исчезает после того, как
программа завершает свое выполнение (чаще всего прежде, чем удается прочитать ее вывод). Чтобы избежать этого, можно воспользоваться средой интегрированной разработки (Idle или Pythonwin). Альтернативным методом является запуск программы с использованием
пакетного файла с расширением *.bat, python -i helloworld.py, содержащего оператор типа python -i helloworld.py, который указывает
интерпретатору, чтобы он перешел в интерактивный режим после
5
>>> execfile(
"helloworld.py")
Hello W
orld
#!/us
r/local/bin/python
print "Hello
World"
>>> im
port sys
>>> sy
s.exit()
>>> raise S
ystemExit
выполнени
я прог
раммы. Можно также изменить расширение файла
на *.pyw, что в Windows означает запуск как исполняемого файла (без
использования консоли).
В системе Macintosh программы можно выполнять из встроенной среды интегрированной разработки. Кроме того, утилита
BuildApplet (включенная в дистрибутив) позволяет преобразовать
программу Python в документ, который автоматически запускается
интерпретатором при его открытии.
В интерпретаторе программу можно выполнить с помощью
функции ехесfilе(), как показано в следующем примере:
В систе
ме Unix можно также вызывать Python с использованием
символов #! в сценарии командного интерпретатора:
Интерпрета
тор продолжает работу до тех пор, пока не достигнет
конца входного файла. При интерактивном выполнении можно выйти
из него, введя символ EOF (end of file – конец файла) или выбрав Exit
из выпадающего меню (если оно имеется). В Unix в качестве символа
EOF служит <Ctrl+D>; в Windows – <Ctrl+Z>.
Из программы можно также выйти, вызвав функцию sys.exit()
или активизировав исключение SystemExit (это эквивалентно).
Например:
или
В прог
рамме Python выделяются следующие ступени иерархии:
программы делятся на модули;
модули содержат инструкции;
инструкции состоят из выражений;
выражения создают и обрабатывают объекты.
6
Инструкция
Роль
Пример
1
2
3
Присваива
ние
Соз
дание ссылок
a,b,c='ножниц
ы','бумага',
'камень'
Вызовы
Запуск функ
ций
f.wr
ite('Пролог
\n')
print
Вывод на
консоль
print 'З
нание
– сила'
if/elif
/else
Операция
выбора
if 'py
thon' in text: print text
fo
r/else
Обрабо
тка последов
а-
тельно
сти в
цикле
fo
r x in thelist: print x
while/else
Цикл о
бщего назнач
е-
ния
while x>y:
y+=1
pass
Пуст
ая инструкция
if a:
pass
break, c
ontinue
Перех
оды в теле цикла
while 1:
if no
t in line: break
try/ex
cept/
fin
ally
Обрабо
тка исключ
е-
ний
try:
action()
except:
print 'a
ction error'
raise
Воз
буждение искл
ю-
чений
raise en
dSearch, location
im
port, from
Досту
п к модулям
im
port sys
fro
m sys import stdin
def
, return, yield
Соз
дание функции
def
f(a,b,c=1,*d):
retu
rn a+b+c+d[0]
def gen
(n):
fo
r i in n,
yield
i*2
class
Описание
класса
class su
bclass(Superclass):
staticData=[]
glo
bal
Про
странство имен
def
function():
glo
bal x,y
x='n
ew'
Инструкции
в языке P
ython приведены ниже.
7
Окончани
е таблицы
1
2
3
del
Удаление ссы
лок
del data[k]
del data[
i:j]
del ob
j.attr
del variable
exec
Запуск фраг
ментов
прог
раммного кода
exec 'i
mport '+modName
exec c
ode in gdict, ldict
assert
Отладо
чные проверки
assert
x > y
with/as
Менеджер
ы контекста
with op
en('data') as myfile:
process
(myfile)
1.
Специальные типы: None, NotIm
plemented
и Ell
ipsis
;
2.
Числа:
2.
ВСТРОЕННЫЕ ТИПЫ ДАННЫХ
Python – это язык с динамическим контролем типа, в котором
имена во время выполнения программы могут представлять значения
различных типов. И действительно, имена, используемые в программе, – это только метки для различных величин и объектов. Оператор
присваивания просто создает связь между именем и значением.
В этом состоит одно из отличий данного языка, например, от С, в котором имена представлены объектами с постоянным размером и размещением в памяти, где находятся результаты.
Все данные в Python представлены объектами. Имена являются
лишь ссылками на эти объекты и не несут нагрузки по декларации
типа. Значения встроенных типов имеют специальную поддержку
в синтаксисе языка: можно записать литерал строки, числа, списка,
кортежа, словаря (и их разновидностей). Синтаксическую же поддержку операций над встроенными типами можно легко сделать доступной и для объектов определяемых пользователями классов.
Следует также отметить, что объекты могут быть неизменчивы-
ми и изменчивыми. Например, строки в Python являются неизменчи-
выми, 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):
8
1)
целые:
обычное це
лое
int;
цело
е произвольной точности
long;
логическое bool;
2)
число
с плавающей точкой
float;
3)
компл
ексное число
complex.
3.
Посл
едовательности
:
1)
неизменчивые:
строка str;
Unicode-строка Uni
cod
;
кор
теж
tuple;
2)
изменчи
вые
:
список list;
отоб
ражения
;
сло
варь
dict.
4.
Объекты, ко
торые можно вызвать
:
1)
функ
ции (пользовательские и встроенные)
;
2)
функ
ции
-генерат
оры
;
3)
методы (по
льзовательские и встроенные)
;
4)
классы (
новые и «классические»)
;
5)
экземпл
яры классов (если имеют метод _
call_).
5.
Модули.
6.
Файлы file.
7.
Вспомог
ательные
типы buffer, sl
ice
.
Узнать
функции type().
Два типа: int (целые числа) и long (целые произвольной точности) – служат моделью для представления целых чисел. Первый соответствует типу long в компиляторе С для используемой архитектуры.
тип любого объекта можно с помощью встроенной
2.1. Тип int и long
9
# В эти
х литералах записано число 10
print 10
, 012, 0
xA. 10L
>>> print 1 +
1, 3
– 2,
2*2, 7/4,
5%3
>>> print 2L **
1000
>>>pi=3.14
15926535897931
>>>pi**40 7.691214
2205156999e+19
Чис
ловые литералы можно записать в системах счисления с основа-
нием 8, 10 или 16:
Набор
операций над числами достаточно стандартный как по
семантике, так и по обозначениям:
Значения
2147483647, а точность целых произвольной точности зависит от
объема доступной памяти.
Соответствует С-типу double для используемой архитектуры.
Записывается вполне традиционным способом либо через точку, либо
в нотации с экспонентой:
типа int должны покрывать диапазон от 2147483648 до
2.2. Тип float
2.3.
Тип bool
Подтип целочисленного типа для канонического обозначения
логических величин. Два значения: True(истина) и False(ложь) – вот и
все, что принадлежит этому типу. Любой непустой и ненулевой объект Python имеет значение True.
2.4. 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. Управ-
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]