Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Современные средства разработки программного обеспечения. Учебное пособие
.pdf
11
Рисунок 1.1 – Рейтинг TIOBE за 2002 – 2023 годы
Рисунок 1.2 – Рейтинг RedMonk за 20012 – 2023 годы
Также регулярно ведет рейтинг журнал «IEEE Spectrum» – технологический
журнал и ведущее издание IEEE, крупнейшей в мире профессиональной организации,
занимающейся инженерными и прикладными науками. Рейтинг составляется на данный момент по трем различным аспектам и восьми показателям [3].
Неизменно в верхних строках различных рейтингов последних лет остается
язык программирования Python.
Python как язык программирования предлагает широкий спектр приложений.
Он преуспевает в анализе данных, визуализации, веб-разработке, тестировании, прототипировании и автоматизации. Его универсальность и открытый исходный код сделали его чрезвычайно популярным среди разработчиков программного обеспечения,
которые могут использовать различные парадигмы программирования. Примечательно, что синтаксис Python аналогичен синтаксису английского языка, что делает
его особенно доступным для начинающих разработчиков программного обеспечения
или инженеров, ищущих отправную точку.
12
Следовательно, спрос на разработчиков Python остается неизменно высоким,
поскольку легко доступны различные заманчивые вакансии, такие как специалисты
по обработке данных, инженеры-программисты и исследователи искусственного интеллекта.
Высокая популярность, универсальность, легкость языка Python и множество
доступных в Python инструментов для проведения научных исследований повлияли
на выбор его в качестве базового языка для применения студентами магистратуры по
направлениям информатики и вычислительной техники, и программной инженерии в
своей учебной и научно-исследовательской деятельности.
Таким образом, большое разнообразие существующих инструментов разработки программного обеспечения, позволяет автоматизировать основные задачи жизненного цикла программного обеспечения, но в тоже время требует более основательного подхода для их выбора с учетом различных факторов.
1.3 Контрольные вопросы
1 Какие процедуры жизненного цикла разработки программного обеспечения
можно автоматизировать?
2 Что понимают под средствами разработки программного обеспечения?
3 Что понимают под инструментарием технологии программирования?
4 На какие типы можно разделить инструменты разработки программного
обеспечения?
5 Какие факторы необходимо учитывать при выборе средств разработки про-
граммного обеспечения?
6 Что такое система программирования?
7 Какие факторы необходимо учитывать при выборе лучшего языка програм-
мирования для каждого проекта?
8 Какие показатели популярности языков программирования существуют?
13
2 Начало работы в Python. Типы данных языка Python
В данном разделе учебного пособия представлен материал, необходимый для
начала работы с языком Python. Рассматриваются вопросы подготовки рабочего места к работе с Python, простые типы данных и связанные с ними операции. Также
дополнительно следует изучить документацию, представленную на официальном
сайте https://www.python.org.
2.1 Подготовка к работе с Python
2.1.1 Настройка среды
Для установки интерпретатора языка Python следует перейти на страницу
https://www.python.org/downloads/ и найти ссылку на загрузку последней версии
языка (например, 3.12).
По нажатию на кнопку «Download Python 3.12» будет загружен соответствующей текущей операционной системы (ОС) установщик Python [4].
На ОС Windows при запуске инсталлятора запускает окно мастера установки, в
котором можно задать путь, по которому будет устанавливаться интерпретатор. Установим его значение, например: C:\Python312\.
Кроме того, в самом низу обязательно нужно отметить флажок «Add Python 3.12
to PATH», чтобы добавить путь к интерпретатору в переменные среды.
Примечание. 1 Обратите внимание при выборе версии компилятора на версию
и битность ОС на которую будет ставиться Python. Для установки Python 3.6.4 минимальными требованиями к ОС являются Windows 7 с пакетом обновления 1 (SP1).
Для версий от 3.0 до 3.4.x является приемлемым Windows XP.
Проверить установленную версию интерпретатора Python можно в терминале,
выполнив одну из команд:
PS C:\Users\tnata> python -V
Python 3.12.3
PS C:\Users\tnata> python --version
14
Python 3.12.3
PS C:\Users\tnata> py -3 --version
Python 3.12.3
Если основной целью использования Python является Data Science, то можно
рассмотреть возможность загрузки из Anaconda.
Настройка PATH в Windows
Если при установке не был отмечен флажок «Add Python 3.12 to PATH», то
можно его прописать позже следующим образом.
- В командной строке ввести путь %path%;C:\Python312 и нажать Enter.
Примечание. C:\Python312 – это путь к каталогу Python.
После установки в меню Пуск на ОС Windows можно найти иконки для доступа
к разным утилитам Python.
Утилита Python 3.12 (64-bit) представляет интерпретатор, в котором можно за-
пустить скрипт. В файловой системе сам файл интерпретатора можно найти по пути,
по которому производилась установка, а сам интерпретатор представляет файл
python.exe. На ОС Linux установка производится по пути /usr/local/bin/python3.12.
После установки интерпретатора, можно начать создавать приложения на
Python.
Запуск Python
Существуют разные способы запуска Python.
1) Интерактивный интерпретатор.
Можно запустить Python из Unix, DOS или любой другой системы, которая
предоставляет интерпретатор командной строки или окно оболочки.
Для начала работы следует в командной строке ввести команду python с пара-
метрами или без них.
Вариант запуска без параметров:
1 $python # Unix/Linux
2 python% # Unix/Linux
3 C:>python # Windows/DOS
15
В системе Windows можно также использовать также пункт меню «Python
(command line)».
Для этого нужно открыть командную строку и написать команду python. Появится примерно следующее приглашение командной строки:
Рисунок 2.1 – Интерактивный интерпретатор
Затем можно начать кодирование сразу в интерактивном интерпретаторе.
Нужно просто вводить команды и смотреть результат.
Пример.
>>> 3 + 2
5
>>> 2 ** 100
1267650600228229401496703205376
>>> 'Hello' + 'World'
'HelloWorld'
>>> 'ABC' * 10
'ABCABCABCABCABCABCABCABCABCABC'
Первая команда вычисляет сумму двух чисел, вторая команда вычисляет 2 в
степени 100, третья команда выполняет операцию конкатенации ("склеивания") для
строк, а четвертая команда повторяет строку 'ABC', 10 раз.
Чтобы закончить работу с Python нужно ввести команду exit() (со скобками, так
как это – функция) или нажать Ctrl+C.
Список доступных параметров командной строки приведен в таблице 2.1
Таблица 2.1 – Параметры командной строки
S.No.
Вариант и описание
1
-d предоставлять отладочную информацию
2
-O генерировать оптимизированный байт-код (приводящий к .pyoфайлам)
3
-S не запускайте сайт импорта, чтобы искать пути Python при запуске
16
Продолжение таблицы 2.1
4
-v подробный вывод (подробная трассировка по операциям импорта)
5
-X отключить встроенные исключения на основе классов (просто используйте строки); устаревший, начиная с версии 1.6
6
-c cmd запустить скрипт Python, отправленный в виде строки cmd
7
file запустить скрипт Python из заданного файла
2) Программируемый режим
Интерактивный режим Python можно использовать для простых разовых вычислений. Программируемый режим позволяет создать программу и выполнить её
целиком.
Пример 1.
x = 18
y = 19
r = (x ** 2 + y ** 2) ** 0.5
print(r)
В программе используют переменные – объекты, в которых можно сохранять
различные (числовые, строковые и прочие) значения. В примере 1 задаются координаты точки x и y, затем рассчитывается расстояние от начала координат до заданной
точки. Так в первой строке переменной x присваивается значение 18, затем переменной y присваивается значение 19, затем переменной r присваивается значение
арифметического выражения, равного расстоянию от начала координат до заданной
точки. После этого значение переменной r выводится на экран с помощью функции
print().
Скрипт из командной строки
Скрипт Python можно запустить в командной строке (терминале), вызвав интерпретатор в зависимости от ОС. Например, запустить скрипт script.py можно так:
$python script.py # Unix/Linux
17
python% script.py # Unix/Linux
C:>python script.py # Windows/DOS
Примечание. Следует убедиться, что права файлов в файеволе разрешают выполнение.
Упражнение 1. Запуск программы с терминала
Откройте произвольный текстовый редактор, например, notepad. Скопируйте
туда текст программы в примере 1. Сохраните текст в файле с именем distance.py.
Запустите терминал, перейдите в каталог, где лежит файл distance.py и запустите эту программу с помощью команды:
python distance.py
Интерпретатор языка Python вместо интерактивного режима выполнит после-
довательность команд из файла.
При этом значения вычисленных выражений не выводятся на экран (в отличие
от интерактивного режима), поэтому для того, чтобы вывести результат работы программы, то есть значение переменной c, нужна функция print().
3) Интегрированная среда разработки
Для Python можно использовать различные интегрированные среды разработки
(IDE), одной из самых популярных из них является среда PyCharm, созданная компанией JetBrains.
Далее будет использоваться способ создания программ в VS Code –облегченной
IDE Python (которая является продуктивной альтернативой PyCharm).
2.1.2 Инструмент виртуального окружения
После установки интерпретатора языка Python у программиста есть в доступе
интерпретатор Python и утилита pip для управления пакетами. Этого достаточно для
написания первых простых скриптов на Python.
Но в сложных проектах по разработке программного обеспечения, таких как
создание библиотеки Python, API или комплекта для разработки программного обес-
18
печения, часто приходится работать с несколькими файлами, пакетами и зависимостями. В результате нужно будет изолировать среду разработки Python для этого конкретного проекта.
По умолчанию пакеты программного обеспечения на Python устанавливаются
в рамках всей ОС.
Следовательно, всякий раз, когда изменяется один пакет, относящийся к конкретному проекту, он изменяется для всех Python проектов на данной машине. Этого
следует избегать – проще всего использовать отдельные виртуальные среды для каж-
дого проекта.
При активации виртуальной среды для текущего проекта, проект становится самодостаточным приложением, независимым от установленного системой Python и
его модулей.
Созданная новая виртуальная среда имеет свой собственный pip для установки
библиотек, собственную папку libraries, в которую добавляются новые библиотеки,
и собственный интерпретатор Python для версии Python, которую использовали для
активации среды.
Инструменты venv и virtualenv
venv – это встроенный инструмент, virtualenv нужно отдельно устанавливать, но
venv создает окружение дольше, чем virtualenv.
venv включен в стандартную библиотеку Python для версий 3.3 и выше, поэтому
нет необходимости устанавливать его отдельно.
Пакет программного обеспечения virtualenv также позволяет создавать изоли-
рованные локальные виртуальные среды для проектов на Python.
Чтобы установить virtualenv:
− Открыть в ОС меню “Пуск” и введите "cmd".
− Выбрать приложение командной строки cmd.
− Ввести команду pip в консоли:
pip install virtualenv
Например, C:\Users\Username> pip install virtualenv
После завершения установки virtualenv будет установлен в ОС.
19
Чтобы использовать venv или virtualenv в проекте, нужно создать и активировать виртуальную среду либо в терминале, либо средствами IDE. Работа в IDE хорошо
представлена в официальном руководстве используемой IDE.
При использовании venv в терминале нужно создать новую папку проекта, перейти в папку проекта в терминале и выполнить следующую команду:
python<version> -m venv <virtual-environment-name>
Например, так:
mkdir projectA
cd projectA
python3.12 -m venv .env
Аналогичная команда для virtualenv:
python -m virtualenv .env
Если проверить новую папку projectA, то можно заметить, что была создана новая папка с именем .env, .env – это название созданной виртуальной среды, но его
можно назвать как угодно.
Если немного проверить содержимое env, то там будет папка Scripts, содержащая сценарии, которые обычно используются для управления виртуальной средой,
такие как activate и pip для установки библиотек, а также интерпретатор Python для
установленной версии Python и т. д.
Папка lib будет содержать список установленных библиотек. Сразу после создания среды в ней можно увидеть список библиотек, которые по умолчанию поставляются с виртуальной средой.
Как активировать виртуальную среду
После создания виртуальной среды в Python необходимо активировать виртуальную среду Python. Команда активации в Windows использует приведенные ниже
команды.
.\.env\Scripts\activate //In CMD
Для Linux:
source myenv/bin/activate
20
После активации путь терминала включает .env, означающий активированную
виртуальную среду.
Установка библиотек в активированное окружение производится обычным образом, например, командой pip install numpy.
После установки необходимых библиотек можно просмотреть все установленные библиотеки с помощью команды терминала pip list или создать текстовый файл
со списком всех зависимостей текущего проекта, выполнив следующий команду:
pip freeze > requirements.txt
В дальнейшем, при переносе проекта на другую машину, вместо того, чтобы
устанавливать каждую зависимость по одной, можно просто выполнить приведенный
ниже код, чтобы установить все зависимости сразу:
pip install -r requirements.txt
Как правило, при использовании платформ управления версиями, таких как
GitHub, каталог .env включается в файл .gitignore, чтобы гарантировать, что файл
среды не будет отправлен в репозиторий проекта.
Подробности про venv представлены в официальном руководстве python [5],
про virtualenv в [6].
Другим распространенным способом настройки виртуальной среды является
использование pipenv, который является более высокоуровневым подходом. Pipenv –
это pipfile, pip и virtualenv в одном.
Ещё альтернативы:
− pyenv – простой контроль версий Питона;
− poetry – новый менеджер для управления зависимостями, направленный на
решение всех проблем с виртуальной средой и управлением пакетами;
− autoenv – среды на основе каталогов;
− pew – инструмент для управления несколькими виртуальными средами,
написанными на чистом Python;
− rez – интегрированная система конфигурирования, сборки и развертывания
пакетов для программного обеспечения.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]