Python — это высокоуровневый язык программирования. Он применяется для решения любых задач: от разработки сайтов до обучения нейросетей. Язык Python подходит для начала карьеры в IT, потому что его легко изучать. Рассказываем, как он работает, где используется и какие у него есть подводные камни.
Почему Python популярен
Python — самый популярный язык программирования в 2023 году. Он находится на первом месте в рейтингах PYPL и TIOBE. Участники сообщества GitHub опубликовали более миллиона готовых проектов на Python. В интернете можно найти 145 тысяч библиотек для разных задач.
Причины популярности:
- лаконичный и понятный синтаксис;
- высокая скорость написания кода;
- функционал для решения любых задач;
- большое количество библиотек и фреймворков;
- совместимость со всеми операционными системами;
- интеграция фрагментов кода на других языках.
Развитие языка поддерживают крупные IT-компании. Python-специалисты востребованы на рынке труда. Начинающим разработчикам доступно множество обучающих материалов. На платформах для IT-специалистов сложилось большое и активное сообщество Python.
У Python гибкий, лаконичный и понятный синтаксис. Программы получаются в 3−5 раз короче, чем эквивалентный код на Java, и в 5−10 раз короче, чем листинги на C++. Поэтому есть заблуждение, что Пайтон легко изучать как первый язык программирования. Хотя на самом деле это не так.
За видимой простотой кода стоят сложные логические конструкции. Высокий уровень абстракции скрывает многие детали. Это удобно для опытных разработчиков, которые могут сосредоточиться на логике программы, а не на низкоуровневом коде. Но у начинающих часто возникают сложности с изучением функций и методов. Синтаксис Python не дает полного представления об алгоритмах и структуре кода. Чтобы заложить хорошую базу для изучения программирования, лучше начать с низкоуровневого языка.
Источник: ru.freepik.com
Начало работы: установка и настройка
- Откройте официальный сайт Python: python.org.
- Загрузите версию языка для вашей операционной системы.
- Запустите файл и следуйте пошаговой инструкции.
- Установите интегрированную среду разработки (IDE). Например, Visual Studio Code, Jupyter Notebook или PyCharm.
- Установите расширение для IDE и укажите путь к интерпретатору Python.
- Установите пакетный менеджер, чтобы управлять проектами. Самый популярный пакетный менеджер для Python — pip. Зачастую он автоматически устанавливается вместе с языком программирования.
- Запустите Python и напишите в командной строке: pip --version. Если pip установлен, то на экране появится информация об актуальной версии.
- Если окажется, что он не установлен, скачайте его с get-pip.py. Для этого напишите: python get-pip.py.
Основы языка: синтаксис и структуры данных
Свойства и возможности:
- Python — интерпретируемый язык. Написанный код выполняется по строчкам сразу после запуска программы. Исполнение в режиме реального времени помогает быстро проверять код и исправлять ошибки
- Динамическая типизация предполагает, что тип переменных определяется при выполнении кода. Например, в одной части кода переменная может быть числом, а в другой — строкой текста.
- Python — это объектно-ориентированный язык. Код состоит из набора объектов, связанных друг с другом. Элементы взаимодействуют по заданным условиям. Каждый модуль можно использовать несколько раз.
- На Python можно писать императивный, аспектно-ориентированный или функциональный код. Разработчик может выбирать способ управления объектами, в зависимости от задачи, которую нужно решить.
Основные элементы синтаксиса:
- Блоки кода разделяют отступы. Сделать их можно с помощью пробела или кнопки TAB. На всей длине кода отступы должны быть одинаковыми.
- Операторы if, elif и else указывают на условия, при которых выполняется следующий блок кода.
- С числами можно выполнять математические операции. В коде их прописывают с помощью символов +, -, *, /, =, %
и т. д. - Комментарии к коду пишутся после символа #. С помощью комментариев можно временно отключать выполнение участков кода.
Основные структуры данных:
- Файлы — структуры для записи и чтения информации.
- Списки — это перечисления элементов, которые могут относиться к любому типу данных. У каждого элемента есть индекс для быстрого доступа. Списки относятся к упорядоченным структурам.
- Множества — группы неупорядоченных элементов.
- Словари — коллекции из парных элементов: ключ и значение ключа.
- Кортежи — списки, которые нельзя редактировать после создания.
- Стеки — списки, где можно изменить только элемент, добавленный последним.
- Очереди — списки, где можно обратиться только к элементу, добавленному первым.
- Генераторы — функции для генерации значений по заданным условиям.
- Итераторы — объекты для обработки списков, словарей и других коллекций.
Сферы применения
Python — это универсальный язык, который используется в разных IT-направлениях. Он одинаково хорошо подходит для решения математических задач, разработки сайтов и приложений, обучения нейросетей. Пайтон используют в науке, с его помощью моделируют и изучают разные процессы: от траекторий небесных тел до генетических алгоритмов.
Веб-разработка
С помощью Python можно решить любую задачу в области веб-разработки. Язык используется для создания программ, сайтов, социальных сетей и мобильных приложений. На нем пишут драйвера и внутренние программы для бытовой техники и электроники. Он легко интегрируется с другими языками программирования. Блоки на Пайтоне можно встраивать в приложения на других языках, и наоборот.
Python — это популярный язык для создания прототипов. Его используют для тестирования идей и в экстремальном программировании. Разработка на Пайтоне занимает меньше времени, чем на многих других языках.
Парсинг и анализ данных
Парсинг — автоматический сбор данных из открытых источников. Поиск информации проводится по критериям. Чаще всего для парсинга используют сайты и социальные сети. Пайтон подходит для того, чтобы писать алгоритмы поиска и обработки информации. Он применяется, в том числе, в Big Data.
Библиотеки Beautiful Soup и Scrapy помогают анализировать неструктурированные данные. Чтобы управлять базами, можно использовать Pandas. Библиотеки NumPy и PyOD подходят для сложных вычислений, они помогают управлять многомерными массивами. Чтобы нарисовать инфографику, подойдет Plotly, Matplotlib или Seaborn.
Автоматизация процессов
Python идеально подходит, чтобы писать скрипты для автоматизации задач. Файлы с таким кодом называют сценариями. С помощью Пайтон можно запускать скрипты внутри одной программы или управлять компонентами разных приложений. Сценарии помогают упростить рутинные операции, передавая данные с одного этапа на другой. Автоматизация часто используется, чтобы упростить интерфейс для пользователей.
Машинное обучение
Python — лучший язык для обучения нейросетей по версии Towards Data Science. С его помощью можно научить компьютер распознавать картинки, фото и видео, голоса и лица, и другие объекты. Также алгоритмы на Пайтон помогают моделировать сложные процессы для создания нейронных связей.
Для машинного обучения применяют специальные библиотеки и фреймворки. Самая известная из них — это библиотека TensorFlow. Ее разработали специалисты из команды Google Brain в рамках проекта Google AI. Пользуется популярностью и библиотека PyTorch для обучения нейросетей.
Разработка игр (GameDev)
На Пайтоне можно писать игры для компьютеров и смартфонов. Самая известная библиотека для создания игр — Kivy. Она помогает создавать игры для всех популярных операционных систем.
Самый известный пример использования Пайтон в игровой индустрии — EVE Online от компании CCP Games. Язык программирования используется в игре «Мир танков» от Lesta Games. Здесь он отвечает за состояние прицелов и маркеров, и других элементов интерфейса.
Примеры использования в проектах
Пайтон используется в экосистеме Google и англоязычных соцсетях. Например, на нем работает Pinterest и система рекомендаций Spotify. Известно, что Python используют в инструментах ЦРУ и для астрономических расчетов NASA. Студия Pixar использует его для создания мультфильмов, а компания CCP Games — для разработки игр (хотя считается, что Пайтон плохо подходит для таких задач).
Начинающие разработчики могут создавать сайты и приложения на Python, использовать его для автоматизации. Например, написать скрипты для управления задачами в Trello или CRM-системе, чтобы экономить рабочее время. На Пайтон можно писать скрипты для компьютерных игр, чтобы простые действия выполнялись автоматически. Эта стратегия позволяет добывать ресурсы, но не тратить много времени на игровой процесс.
Источник: ru.freepik.com
Типичные ошибки и как их исправить
- Медленное исполнение. Для Python характерна медленная интерпретация. Тяжелые программы на Пайтоне выполняются медленнее, чем эквивалентный код на C/C++. Этот язык не подходит для масштабных проектов, рассчитанных на интенсивную нагрузку. Например, для создания игр и обработки видео. Для этих задач лучше использовать Go или C/C++.
- Ошибки в динамической типизации. Тип переменных присваивается во время исполнения кода. Это ускоряет разработку, но увеличивает число потенциальных ошибок. Если программа работает некорректно, проверьте описания переменных.
- Тяжелый и сложный код. Разработчик может написать плохой код, и программа будет работать, хотя и медленно. Прочитайте книгу «Чистый код» Роберта Мартина, чтобы не допускать типичных ошибок. На Пайтон можно писать простой и легкий код, если уметь пользоваться инструментами.
Главное, что нужно знать
- Python — это самый распространенный язык программирования. Его используют и крупные IT-компании, и основатели стартапов. Python-разработчики востребованы на рынке труда.
- Это универсальный инструмент. Он подходит для веб-разработки, аналитики данных, обучения нейросетей. В интернете есть много готовых проектов, фреймворков и библиотек, с помощью которых можно решить почти любую задачу.
- Компиляция кода на Пайтон происходит медленнее, чем на C, C++ или Assembler. Поэтому в GameDev он мало распространен. Для создания сложной 3D-графики и обработке видео лучше подходят другие инструменты.
- В структуру языка входит динамическая типизация. Тип каждой переменной определяется при выполнения кода и зависит от условий. Это упрощает написание программ, но создает слабые места, где новички могут делать ошибки.
- Python можно освоить с нуля, но это будет очень трудно. Изучать Python рекомендуется на курсах под руководством преподавателя.
