Основы программирования Python

Python - это популярный и мощный язык сценариев, с помощью которого вы можете сделать все что захотите. Например, вы можете сканировать веб-сайты и собирать с них данные, создавать сетевые и инструменты, выполнять вычисления, программировать для Raspberry Pi, разрабатывать графические программы и даже видеоигры. На Python можно \\ писать системные программы, независимые от платформы.

В этой статье мы рассмотрим основы программирования на Python, мы постараемся охватить все основные возможности, которые вам понадобятся чтобы начать пользоваться языком. Мы будем рассматривать использование классов и методов для решения различных задач. Предполагается, что вы уже знакомы с основами и синтаксисом языка.

Что такое Python?

Я не буду вдаваться в историю создания и разработки языка, это вы без труда узнать из видео, которое будет прикреплено ниже. Важно отметить, что Python - скриптовый язык. Это означает, ваш код проверяется на ошибки и сразу же выполняется без какой-либо дополнительной компиляции или переработки. Такой подход еще называется интерпретируемым.

Это снижает производительность, но очень удобно. Здесь присутствует интерпретатор, в который вы можете вводить команды и сразу же видеть их результат. Такая интерактивная работа очень сильно помогает в обучении.

Работа в интерпретаторе

Запустить интерпретатор Python очень просто в любой операционной системе. Например, в Linux достаточно набрать команду python в терминале:

  python

В открывшемся приглашении ввода интерпретатора мы видим версию Python, которая сейчас используется. В наше время очень сильно распространены две версии Python 2 и Python 3. Они обе популярны, потому что на первой было разработано множество программ и библиотек, а вторая - имеет больше возможностей. Поэтому дистрибутивы включают обе версии. По умолчанию запускается вторая версия. Но если вам нужна версия 3, то нужно выполнить:

  python3

Именно третья версия будет рассматриваться в этой статье. А теперь рассмотрим основные возможности этого языка.

Операции со строками

Строки в Python неизменяемые, вы не можете изменить один из символов строки. Любое изменение содержимого требует создания новой копии. Откройте интерпретатор и выполняйте перечисленные ниже примеры, для того чтобы лучше усвоить все написанное:

1. Объединение строк

str = "welcome " + "to python" print (str)

2. Умножение строк

str = "Losst" * 2 print (str)

 

 

3. Объединение с преобразованием

Вы можете объединить строку с числом или логическим значением. Но для этого нужно использовать преобразование. Для этого существует функция str():

str = "Это тестовое число " + str(15) print (str)

 

4. Поиск подстроки

Вы можете найти символ или подстроку с помощью метода find:

str = "Добро пожаловать на losst.pro" print(str.find("losst.pro"))

Этот метод выводит позицию первого вхождения подстроки losst.pro если она будет найдена, если ничего не найдено, то возвращается значение -1. Функция начинает поиск с  первого символа, но вы можете начать с энного, например, 26:

str = "Добро пожаловать на сайт losst.pro" print(str.find("losst",26))

 

В этом варианте функция вернет -1, поскольку строка не была найдена.

5. Получение подстроки

Мы получили позицию подстроки, которую ищем, а теперь как получить саму подстроку и то, что после нее? Для этого используйте такой синтаксис [начало:конец], просто укажите два числа или только первое:

str = "Один два три" print(str[:2]) print(str[2:]) print(str[3:5]) print(str[-1])

Первая строка выведет подстроку от первого до второго символа, вторая - от второго и до конца. Обратите внимание, что отсчет начинается с нуля. Чтобы выполнять отсчет в обратном порядке, используйте отрицательное число.

6. Замена подстроки

Вы можете заменить часть строки с помощью метода replace:

str = "Этот сайт про Linux" str2 = str.replace("Linux", "Windows") print(str2)

Если вхождений много, то можно заменить только первое:

str = "Это сайт про Linux и я подписан на этот сайт" str2 = str.replace("сайт", "страница",1) print(str2)

7. Очистка строк

Вы можете удалить лишние пробелы с помощью функции strip:

str = "     Это веб-сайт про Linux  " print(str.strip())

 

 

 

 

 

Также можно удалить лишние пробелы только справа rstrip или только слева - lstrip.

8. Изменение регистра

Для изменения регистра символов существуют специальные функции:

str="Добро пожаловать на Losst" print(str.upper()) print(str.lower())

 

9. Конвертирование строк

Есть несколько функций для конвертирования строки в различные числовые типы, это int(), float() , long() и другие. Функция int() преобразует в целое, а float() в число с плавающей точкой:

str="10" str2="20" print(str+str2) print(int(str)+int(str2))

10. Длина строк

Вы можете использовать функции min(), max(), len() для расчета количества символов в строке:

str="Добро пожаловать на сайт Losst" print(min(str)) print(max(str)) print(len(str))

Первая показывает минимальный размер символа, вторая - максимальный, а третья - общую длину строки.

11. Перебор строки

Вы можете получить доступ к каждому символу строки отдельно с помощью цикла for:

str="Добро пожаловать на сайт" for i in range(len(str)): print(str[i])

Для ограничения цикла мы использовали функцию len(). Обратите внимание на отступ. Программирование на python основывается на этом, здесь нет скобок для организации блоков, только отступы.

Операции с числами

Числа в Python достаточно просто объявить или применять в методах. Можно создавать целые числа или числа с плавающей точкой:

num1 = 15 num2 = 3,14

 

1. Округление чисел

Вы можете округлить число с помощью функции round, просто укажите сколько знаков нужно оставить:

a=15.5652645 print(round(a,2))

2. Генерация случайных чисел

Получить случайные числа можно с помощью модуля random:

import random print(random.random())

По умолчанию число генерируется из диапазона от 0,0 до 1,0. Но вы можете задать свой диапазон:

import random numbers=[1,2,3,4,5,6,7] print(random.choice(numbers))

Операции с датой и временем

Язык программирования Python имеет модуль DateTime, который позволяет выполнять различные операции с датой и временем:

import datetime cur_date = datetime.datetime.now() print(cur_date) print(cur_date.year) print(cur_date.day) print(cur_date.weekday()) print(cur_date.month) print(cur_date.time())

В примере показано как извлечь нужное значение из объекта. Вы можете получить разницу между двумя объектами:

import datetime time1 = datetime.datetime.now() time2 = datetime.datetime.now() timediff = time2 - time1 print(timediff.microseconds)

Вы можете сами создавать объекты даты с произвольным значением:

time1 = datetime.datetime.now() time2 = datetime.timedelta(days=3) time3=time1+time2 print(time3.date())

1. Форматирование даты и времени

Метод strftime позволяет изменить формат даты и времени зависимо от выбранного стандарта или указанного формата. Вот основные символы форматирования:

• %a - день недели, сокращенное название;
• %A - день недели, полное название;
• %w - номер дня недели, от 0 до 6;
• %d - день месяца;
• %b - сокращенное название месяца;
• %B - полное название месяца;
• %m - номер месяца;
• %Y - номер года;
• %H - час дня в 24 часовом формате;
• %l - час дня в 12 часовом формате;
• %p - AM или PM;
• %M - минута;
• %S - секунда.

import datetime date1 = datetime.datetime.now() print(date1.strftime('%d. %B %Y %I:%M%p'))

2. Создать дату из строки

Вы можете использовать функцию strptime() для создания объекта даты из строки:

import datetime date1=datetime.datetime.strptime("2016-11-21", "%Y-%m-%d") date2=datetime.datetime(year=2015, month=11, day=21) print(date1); print(date2);

 

Операции с файловой системой

Управление файлами выполняется очень просто в язык программирования Python, это лучший язык для работы с файлами. Да и вообще, можно сказать, что Python - это самый простой язык.

1. Копирование файлов

Для копирования файлов нужно использовать функции из модуля subutil:

import shutil new_path = shutil.copy('file1.txt', 'file2.txt')

Если file1 - символическая ссылка, операция копирования все равно создаст отдельный файл. Если вы хотите скопировать именно символическую ссылку используйте такую конструкцию:

new_path = shutil.copy('file1.txt', 'file2.txt', follow_symlinks=False)

2. Перемещение файлов

Перемещение файлов выполняется с помощью функции move:

shutil.move('file1.txt', 'file3.txt')

 

Функция rename из модуля os позволяет переименовывать файлы:

import os os.rename('file1.txt', 'file3.txt')

3. Чтение и запись текстовых файлов

Вы можете использовать встроенные функции для открытия файлов, чтения или записи данных в них:

fd = open('file1.txt') content = fd.read() print(content)

Сначала нужно открыть файл для работы с помощью функции open. Для чтения данных из файла используется функция read, прочитанный текст будет сохранен в переменную. Вы можете указать количество байт, которые нужно прочитать:

fd = open('file1.txt') content = fd.read(20) print(content)

Если файл слишком большой, вы можете разбить его на строки и уже так выполнять обработку:

content = fd.readlines() print(content[0])

Чтобы записать данные в файл, его сначала нужно открыть для записи. Есть два режима работы - перезапись и добавление в конец файла. Режим записи:

fd = open('file1.txt','w') content = fd.write('Новое содержимое')

 

И добавление в конец файла:

fd = open('file1.txt','a') content = fd.write('Новое содержимое')

4. Создание директорий

Чтобы создать директорию используйте функцию mkdir из модуля os:

import os os.mkdir('./новая папка')

5. Получение времени создания

Вы можете использовать функции getmtime(), getatime() и getctime() для получения времени последнего изменения, последнего доступа и создания. Результат будет выведен в формате Unix, поэтому его нужно конвертировать в читаемый вид:

import os import datetime tim=os.path.getctime('./file1.txt') print(datetime.datetime.fromtimestamp(tim))

6. Список файлов

С помощью функции listdir() вы можете получить список файлов в папке:

import os files= os.listdir('.') print(files)

Для решения той же задачи можно использовать модуль glob:

import glob files=glob.glob('*') print(files)

7. Сериализация объектов Python

Сериализация позволяет сохранить объект в строку, для его последующего восстановления. Для этого используйте модуль pickle:

import pickle fd = open('myfile.pk ', 'wb') pickle.dump(mydata,fd)

Затем для восстановления объекта используйте:

import pickle fd = open('myfile.pk ', 'rb') mydata = pickle.load(fd)

8. Сжатие файлов

Стандартная библиотека Python позволяет работать с различными форматами архивов, например, zip, tar, gzip, bzip2. Чтобы посмотреть содержимое файла используйте:

import zipfile my_zip = zipfile.ZipFile('my_file.zip', mode='r') print(file.namelist())

А для создания zip архива:

import zipfile file=zipfile.ZipFile('files.zip','w') file.write('file1.txt') file.close()

Также вы можете распаковать архив:

import zipfile file=zipfile.ZipFile('files.zip','r') file.extractall() file.close()

Вы можете добавить файлы в архив так:

import zipfile file=zipfile.ZipFile('files.zip','a') file.write('file2.txt') file.close()

9. Разбор CSV и Exel файлов

С помощью модуля pandas можно смотреть и разбирать содержимое CSV и Exel таблиц. Сначала нужно установить модуль с помощью pip:

sudo pip install pandas

Затем для разбора наберите:

import pandas data=pandas.read_csv('file.csv)

По умолчанию pandas использует первую колонку для заголовков каждой из строк. Вы можете задать колонку для индекса с помощью параметра index_col или указать False, если он не нужен. Чтобы записать изменения в файл используйте функцию to_csv:

data.to_csv('file.csv)

Таким же образом можно разобрать файл Exel:

data = pd.read_excel('file.xls', sheetname='Sheet1')

Если нужно открыть все таблицы, используйте:

data = pd.ExcelFile('file.xls')

Затем можно записать все данные обратно:

data.to_excel('file.xls', sheet='Sheet1')

Работа с сетью в Python

Программирование на Python 3 часто включает работу с сетью. Стандартная библиотека Python включает в себя возможности работы с сокетами для доступа к сети на низком уровне. Это нужно для поддержки множества сетевых протоколов.

import socket host = '192.168.1.5' port = 4040 my_sock = socket.create_connection ((host, port))

Этот код подключается к порту 4040 на машине 192.168.1.5. Когда сокет открыт, вы можете отправлять и получать данные:

my_sock.sendall(b'Hello World')

Нам необходимо писать символ b, перед строкой, потому что надо передавать данные в двоичном режиме. Если сообщение слишком большое, вы можете выполнить итерацию:

msg = b'Longer Message Goes Here' mesglen = len(msg) total = 0 while total < msglen: sent = my_sock.send(msg[total:]) total = total + sent

Для получения данных вам тоже нужно открыть сокет, только используется метод my_sock_recv:

data_in = my_sock.recv(2000)

Здесь мы указываем сколько данных нужно получить - 20000, данные не будут переданы в переменную, пока не будет получено 20000 байт данных. Если сообщение больше, то для его получения нужно создать цикл:

buffer = bytearray(b' ' * 2000) my_sock.recv_into(buffer)

Если буфер пуст, туда будет записано полученное сообщение.

Работа с почтой

Стандартная библиотека Python позволяет получать и отправлять электронные сообщения.

1. Получение почты от POP3 сервера

Для получения сообщений мы используем POP сервер:

import getpass,poplib pop_serv = poplib.POP3('192.168.1.5') pop_serv.user("myuser") pop_serv.pass_(getpass.getpass())

Модуль getpass позволяет получить пароль пользователя безопасным образом, так что он не будет отображаться на экране. Если POP сервер использует защищенное соединение, вам нужно использовать класс POP3_SSL. Если подключение прошло успешно, вы можете взаимодействовать с сервером:

msg_list = pop_serv.list() # to list the messages msg_count = pop_serv.msg_count()

Для завершения работы используйте:

pop_serv.quit()

2. Получение почты от IMAP сервера

Для подключения и работы с сервером IMAP используется модуль imaplib:

import imaplib, getpass my_imap = imaplib.IMAP4('imap.server.com') my_imap.login("myuser", getpass.getpass())

Если ваш IMAP сервер использует защищенное соединение, нужно использовать класс IMAP4_SSL. Для получения списка сообщений используйте:

data = my_imap.search(None, 'ALL')

Затем вы можете выполнить цикл по выбранному списку и прочитать каждое сообщение:

msg = my_imap.fetch(email_id, '(RFC822)')

Но, не забудьте закрыть соединение:

my_imap.close() my_imap.logout()

3. Отправка почты

Для отправки почты используется протокол SMTP и модуль smtplib:

import smtplib, getpass my_smtp = smtplib.SMTP(smtp.server.com') my_smtp.login("myuser", getpass.getpass())

Как и раньше, для защищенного соединения используйте SMTP_SSL. Когда соединение будет установлено, можно отправить сообщение:

from_addr = 'me@example.com' to_addr = 'you@example.com' msg = 'From: me@example.com\r\nTo: you@example.com\r\n\r\nHello, this is a test message' my_smtp.sendmail(from_addr, to_addr, msg)

Работа с веб-страницами

Программирование на Python часто используется для написания различных скриптов для работы с веб.

1. Веб краулинг

Модуль urllib позволяет выполнять запросы к веб-страницам различными способами. Для отправки обычного запроса используется класс request. Например, выполним обычный запрос страницы:

import urllib.request my_web = urllib.request.urlopen('https://www.google.com') print(my_web.read())

2. Использование метода POST

Если вам нужно отправить веб-форму, необходимо использовать не GET запрос, а POST:

import urllib.request mydata = b'Your Data Goes Here' my_req = urllib.request.Request('http://localhost', data=mydata,method='POST') my_form = urllib.request.urlopen(my_req) print(my_form.status)

3. Создание веб-сервера

С помощью класса Socket вы можете принимать входящие подключения, а значит можете создать веб-сервер с минимальными возможностями:

import socket host = '' port = 4242 my_server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) my_server.bind((host, port)) my_server.listen(1)

Когда сервер создан. вы можете начать принимать соединения:

addr = my_server.accept() print('Connected from host ', addr) data = conn.recv(1024)

И не забудьте закрыть соединение:

conn.close()

Многопоточность

Как и большинство современных языков, Python позволяет запускать несколько параллельных потоков, которые могут быть полезными, если нужно выполнить сложные вычисления. В стандартной библиотеке есть модуль threading, который содержит класс Therad:

import threading def print_message(): print('The message got printed from a different thread') my_thread = threading.Thread(target=print_message) my_thread.start()

Если функция работает слишком долго, вы можете проверить все ли в порядке, с помощью функции is_alive(). Иногда вашим потокам нужно получать доступ к глобальным ресурсам. Для этого используются блокировки:

import threading num = 1 my_lock = threading.Lock() def my_func(): global num, my_lock my_lock.acquire() sum = num + 1 print(sum) my_lock.release() my_thread = threading.Thread(target=my_func) my_thread.start()

Выводы

В этой статье мы рассмотрели основы программирования python. Теперь вы знаете большинство часто используемых функций и можете применять их в своих небольших программах. Вам понравиться программирование на Python 3, это очень легко! Если у вас остались вопросы, спрашивайте в комментариях!

На завершение статьи отличная лекция о Python:

Источник: likegeeks.com