Знакомство с Python

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство Образования и науки Кыргызской Республики

Кыргызский национальный университет имени Жусупа Баласагына

Факультет информационных и иновационных технологий

Кафедра «Программная инженерия и иновационные технологии»

Курсовая работа

По дисциплине “Структурное программирование”

Знакомство с Python

Студент: Урбаева Азиза Эрланбенковна

Группа: ПИ-22

Руководитель: преп. Темирова Анара

Бишкек 2023



Содержание

Введение

1. История создания Python

2. Почему программисты используют Python?

3. Кто в наше время использует Python?

4. Достоинства языка Python

5. Недостатки языка Python

6. Основные типы объектов языка

6.1 Числа

6.2 Списки

6.3 Кортежи

6.4 Строки

6.5 Множества

7. Циклы while и for

8. Основы функций

Заключение

Литературный список



Введение

обобщённый программирование язык многопоточный

Python в русском языке встречаются названия питомн или памйтон -- высокоуровневый язык программирования общего назначения с динамической строгой типизацией и автоматическим управлением памятью, ориентированный на повышение производительности разработчика, читаемости кода и его качества, а также на обеспечение переносимости написанных на нём программ. Язык является полностью объектно-ориентированным в том плане, что всё является объектами. Необычной особенностью языка является выделение блоков кода пробельными отступами. Синтаксис ядра языка минималистичен, за счёт чего на практике редко возникает необходимость обращаться к документации. Сам же язык известен как интерпретируемый и используется, в том числе для написания скриптов. Недостатками языка являются зачастую более низкая скорость работы и более высокое потребление памяти написанных на нём программ по сравнению с аналогичным кодом, написанным на компилируемых языках, таких как C или C++.

Python является мультипарадигменным языком программирования, поддерживающим императивное, процедурное, структурное, объектно-ориентированное программирование, метапрограммирование и функциональное программирование. Задачи обобщённого программирования решаются за счёт динамической типизации. Аспектно-ориентированное программирование частично поддерживается через декораторы, более полноценная поддержка обеспечивается дополнительными фреймворками. Такие методики как контрактное и логическое программирование можно реализовать с помощью библиотек или расширений^[34]. Основные архитектурные черты -- динамическая типизация, автоматическое управление памятью, полная интроспекция, механизм обработки исключений, поддержка многопоточных вычислений с глобальной блокировкой интерпретатора (GIL), высокоуровневые структуры данных.

1. История создания Python

Создание языка Python начиналось довольно медленно и неуверенно. Главным энтузиастом, который в 1990 году пытался воплотить Python в реальность, стал Гвидо Ван Россум. Именно этот человек, работая над разработкой языка ABC в Голландском институте CWI, понял, что хотел бы создать нечто новое.

Интересным моментом выступает то, что первый рабочий прототип Python был создан на домашнем Macintosh, да и еще за пару выходных. Что касается распространения, то делалось это с помощью Интернет.

Стоить отметить, что язык получил название «Python» не в честь вида змей, как ошибочно считают многие разработчики. Во времена разработки «Питона» Гвидо любил смотреть комедийное шоу «Воздушный цирк Монти Пайтона», поэтому и назвал своей проект в честь Монти Пайтона.

Так как Питон имел отличный потенциал и свободно распространялся через Интернет, в него появилось ядро последователей -- люди, которые были заинтересованы в развитии Python как языка программирования. В начале своего пути, этот язык имел вид небольшого интерпретатора с малым количеством функций и полным отсутствием ООП, что всех не устраивало и мотивировало на дальнейшее развитие языка.

Уже в 1991 году стали появляться первые средства ООП разработки.

3 декабря 2008 года, после длительного тестирования, вышла первая версия Python 3000 (или Python 3.0, также используется сокращение Py3k). В Python 3000 устранены многие недостатки архитектуры с максимально возможным (но не полным) сохранением совместимости со старыми версиями Python. На сегодня поддерживаются обе ветви развития (Python 3.x и 2.x).



2. Почему программисты используют Python?

Для многих основное преимущество языка Python заключается в удобстве читаемости, ясности и более высоком качестве, отличающими его от других инструментов в мире языков. Программный код на языке Python читается легче, а значит, многократное его использование и обслуживание выполняется гораздо проще, чем использование программного кода на других языках. Единообразие оформления программного кода на языке Python облегчает его понимание даже для тех, кто не участвовал в его создании. Кроме того, Python поддерживает самые современные механизмы многократного использования программного кода, каким является ООП.

По сравнению с компилирующими или строго типизированными языками, такими как C, C++ и Java, Python во много раз повышает производительность труда разработчика. Объем программного кода на языке Python обычно составляет треть или даже пятую часть эквивалентного программного кода на языке C++ или Java. Это означает меньший объем ввода с клавиатуры, меньшее количество времени на отладку и меньший объем трудозатрат на сопровождение. Кроме того, программы на языке Python запускаются сразу же, минуя длительные этапы компиляции и связывания, необходимые в некоторых других языках программирования, что еще больше увеличивает производительность труда программиста.

Большая часть программ на языке Python выполняется без изменений на всех основных платформах. Перенос программного кода из операционной системы Linux в Windows обычно заключается в простом копировании файлов программ с одной машины на другую. Более того, Python предоставляет массу возможностей по созданию переносимых графических интерфейсов, программ доступа к базам данных, веб-приложений и многих других типов программ.

В составе Python поставляется большое число собранных и переносимых функциональных возможностей, известных как стандартная библиотека. Эта библиотека предоставляет массу возможностей, востребованных в прикладных программах, начиная от поиска текста по шаблону и заканчивая сетевыми функциями. Кроме того, Python допускает расширение как за счет ваших собственных библиотек, так и за счет библиотек, созданных сторонними разработчиками. Из числа сторонних разработок можно назвать инструменты создания веб-сайтов, программирование математических вычислений, доступ к последовательному порту, разработку игровых программ и многое другое. Например, расширение NumPy позиционируется как свободный и более мощный эквивалент системы программирования математических вычислений Mathlab.

На сегодняшний день программный код на языке Python имеет возможность вызывать функции из библиотек на языке C/C++, сам вызываться из программ, написанных на языке C/C++, интегрироваться с программными компонентами на языке Java, взаимодействовать с такими платформами, как COM и .NET, и производить обмен данными через последовательный порт или по сети с помощью таких протоколов, как SOAP, XML-RPC и CORBA.

Благодаря непринужденности языка Python и наличию встроенных инструментальных средств процесс программирования может приносить удовольствие. На первый взгляд это трудно назвать преимуществом, тем не менее, удовольствие, получаемое от работы, напрямую влияет на производительность труда.



3. Кто в наше время использует Python?

Число пользователей Python близок 1 миллиону человек во всем мире. Эта оценка основана на различных статистических показателях, таких как количество загрузок и результаты опросов разработчиков. Дать более точную оценку достаточно сложно, потому что Python является открытым программным обеспечением - для его использования не требуется проходить лицензирование. Более того, Python по умолчанию включается в состав дистрибутивов Linux, поставляется вместе с компьютерами Macintosh и некоторыми другими программными и аппаратными продуктами, что существенно затрудняет оценку числа пользователей.

Вообще же количество пользователей Python значительно больше и вокруг него сплотилось очень активное сообщество разработчиков. Благодаря тому, что Python появился более 19 лет тому назад и получил широкое распространение, он отличается высокой стабильностью и надежностью.

Python используется не только отдельными пользователями, он также применяется компаниями для создания продуктов, приносящих настоящую прибыль. Например:

1. Компания Google широко использует Python в своей поисковой системе и оплачивает труд создателя Python.

2. Служба коллективного использования видеоматериалов YouTube в значительной степени реализована на языке Python.

3.Популярная программа BitTorrent для обмена файлами в пиринговых сетях (peer-to-peer) написана на языке Python.

4. Такие компании, как Intel, Cisco, Qualcomm и IBM, используют Python для тестирования аппаратного обеспечения.

5. Такая компании, как Pixar и другие, используют Python в производстве анимационных фильмов.

6. NASA использует Python для научных вычислений.

7. iRobot использует Python в разработке коммерческих роботизированных устройств.

Универсальная природа языка обеспечивает возможность его применения в самых разных областях. Фактически с определенной долей уверенности можно утверждать, что Python так или иначе используется практически каждой достаточно крупной организацией, занимающейся разработкой программного обеспечения, - как для решения краткосрочных тактических задач, так и для разработки долгосрочных стратегических проектов.



4. Достоинства языка Python

Он объектно-ориентированный

Python изначально является объектно-ориентированным языком программирования. ООП делает этот язык идеальным инструментом поддержки сценариев для объектно-ориентированных языков, таких как C++ и Java. Например, при наличии соответствующего связующего программного кода, программы на языке Python могут использовать механизм наследования от классов, реализованных на C++, Java и C#.

Как бы то ни было, но ООП не является обязательным в Python.

Он свободный

Python может использоваться и распространяться совершенно бесплатно. Как и в случае с другими открытыми программными продуктами, такими как Linux и Apache, вы сможете получить в Интернете полные исходные тексты реализации Python. Нет никаких ограничений на его копирование, встраивание в свои системы или распространение в составе ваших продуктов. Фактически вы сможете даже продавать исходные тексты Python, если появится такое желание.

Он переносим

Стандартная реализация языка Python написана на переносимом ANSI C, благодаря чему он компилируется и работает практически на всех основных платформах. Например, программы на языке Python могут выполняться на самом широком спектре устройств, начиная от наладонных компьютеров (PDA) и заканчивая суперкомпьютерами.

Он мощный

С точки зрения функциональных возможностей Python можно назвать гибридом. Его инструментальные средства укладываются в диапазон между традиционными языками сценариев (такими как Tcl, Scheme и Perl) и языками разработки программных систем (такими как C, C++ и Java). Python обеспечивает простоту и непринужденность языка сценариев и мощь, которую обычно можно найти в компилирующих языках. Превышая возможности других языков сценариев, такая комбинация делает Python удобным средством разработки крупномасштабных проектов.

Он соединяемый

Программы на языке Python с легкостью могут «склеиваться» с компонентами, написанными на других языках программирования. Из этого следует, что вы можете расширять возможности программ на языке Python и использовать программный код на языке Python в других языковых средах и системах.

Он прост в изучении

Язык Python очень легко запоминается. В действительности вы сможете писать на языке Python более или менее значимые программы уже через несколько дней.

Сегодня многие системы исходят из того, что конечные пользователи могут быстро изучить Python в достаточной степени, чтобы самостоятельно создать свой собственный программный код настройки системы при незначительной поддержке со стороны разработчика. И хотя в Python имеются сложные инструменты программирования, основа языка по-прежнему остается простой для изучения как начинающими, так и опытными программистами.



5. Недостатки языка Python

Низкое быстродействие

Классический Python имеет общий со многими другими интерпретируемыми языками недостаток -- сравнительно невысокую скорость выполнения программ. В некоторой степени ситуацию улучшает сохранение байт-кода (расширения .pyc и, до версии 3.5, .pyo), которое позволяет интерпретатору не тратить время на синтаксический разбор текста модулей при каждом запуске.

Существуют реализации языка Python, вводящие высокопроизводительные виртуальные машины (ВМ) в качестве бэкенда компилятора. Примерами таких реализаций может служить PyPy, базирующийся на RPython; более ранней инициативой является проект Parrot. Ожидается, что использование ВМ типа LLVM приведёт к тем же результатам, что и использование аналогичных подходов для реализаций языка Java, где низкая вычислительная производительность в основном преодолена^[146]. Однако нельзя забывать, что динамический характер Python делает неизбежными дополнительные накладные расходы при исполнении программ, что ограничивает производительность Python-систем независимо от применяемых технологий. Вследствие этого для написания критических участков кода используются низкоуровневые языки, интеграция с которыми обеспечивается множеством программ и библиотек (см. выше).

В самой популярной реализации языка Python интерпретатор довольно велик и более требователен к ресурсам, чем в аналогичных популярных реализациях Tcl, Forth, LISP или Lua, что ограничивает его применение во встроенных системах. Тем не менее, Python портирован на некоторые относительно малопроизводительные платформы.



6. Основные типы объектов языка

6.1 Числа

Базовый набор объектов языка Python включает в себя вполне ожидаемые типы: целые числа, вещественные числа и комплексные числа с мнимой частью, числа с фиксированной точностью, рациональные числа, представленные парой целых чисел, - числитель и знаменатель дроби, и множества.

Несмотря на наличие некоторых необычных типов, базовые числовые типы в языке Python действительно являются базовыми. Числа в Python поддерживают набор самых обычных математических операций. Например, символ «плюс» (+) означает сложение, символ «звездочка» (*) - умножение, а два символа «звездочка» (**) - возведение в степень:

>>> 123 + 222 # Целочисленное сложение

345

>>> 1.5 * 4 # Умножение вещественных чисел

6.0

>>> 2 ** 100 # 2 в степени 100

1267650600228229401496703205376

6.2 Списки

Список представляет собой упорядоченную последовательность элементов. Он очень гибкий и является одним из самых используемых типов в Python. Элементы списка не обязательно должны быть одного типа.

Объявить список довольно просто. Внутрь квадратных скобок помещаются элементы списка, разделённые запятой:



>>> a = [1, 2.2, 'python']

Мы можем использовать оператор [] для извлечения элемента (такая операция называется «доступ по индексу») или диапазона элементов (такая операция называется «извлечение среза») из списка.

В Python индексация начинается с нуля:

>>> a = [5,10,15,20,25,30,35,40]

>>> print("a[2] =", a[2])

a[2] = 15

>>> print("a[0:3] =", a[0:3])

a[0:3] = [5, 10, 15]

>>> print("a[5:] =", a[5:])

a[5:] = [30, 35, 40]

Списки являются изменяемым типом, т.е. значения его элементов можно изменить:

>>> a = [1,2,3]

>>> a[2] = 4

>>> a

[1, 2, 4]

6.3 Кортежи

Так же как и список, кортеж (tuple) является упорядоченной последовательностью элементов. Вся разница заключается в том, что кортежи неизменяемы.

Кортежи используются для защиты данных от перезаписи и обычно работают быстрее, чем списки, т.к. их нельзя изменять.

Для создания кортежа нужно поместить внутрь круглых скобок элементы, разделённые запятой:

>>> t = (5,'program', 1+3j)

Мы можем использовать оператор извлечения среза [] для извлечения элементов, но мы не можем менять их значения:

>>> t = (5,'program', 1+3j)

>>> print("t[1] =", t[1])

t[1] = program

6.4 Строки

Строка представляет собой последовательность символов. Мы можем использовать одинарные или двойные кавычки для создания строки. Многострочные строки можно обозначить тройными кавычками, ''' или """:

>>> s = "Простая строка"

>>> s = '''многострочная строка'''

Как и в случае со списками и кортежами, мы можем использовать оператор [] и со строками. Стоит отметить, что строки в Python относятся к категории неизменяемых последовательностей, то есть все функции и методы могут лишь создавать новую строку.



6.5 Множества

Множество является неупорядоченной уникальной последовательностью. Объявляется множество с помощью элементов, разделённых запятой, внутри фигурных скобок:

>>> a = {5,2,3,1,4} # вывод переменной множества

>>> print("a =", a)

a = {1, 2, 3, 4, 5} #тип данных переменной а

>>> print(type(a))

<class 'set'>

Над множествами можно выполнять такие операции, как объединение и пересечение. Т.к. элементы в множестве должны быть уникальны, они автоматически удаляют дубликаты:

>>> a = {1,2,2,3,3,3}

>>> a

{1, 2, 3}

Поскольку множество является неупорядоченной последовательностью, оператор извлечения среза здесь не работает:

>>> a = {1,2,3}

>>> a[1]

Traceback (most recent call last):

File "<stdin>", line 1, in <module>

TypeError: 'set' object does not support indexing



7. Циклы while и for

While

В программировании на Python циклы создаются с помощью ключевого слова while. После него следует проверочное выражение, а затем символ двоеточия. Ниже должны идти инструкции, выполняемые при успешной проверке выражения. Каждая строка обязана иметь один и тот же отступ от строки с ключевым словом while. Этот блок должен включать в каком-либо месте инструкцию, изменяющую значение проверочного выражения на противоположное -- иначе цикл будет бесконечным. При работе в интерактивном режиме отступы блоков кода на языке Python также должны соблюдаться -- как в этом примере, который генерирует последовательность чисел Фибоначчи с помощью цикла while:

>>> a, b = 0, 1

>>>while b < 100 :

… print(b)

… a, b = b, a + b

…

1

1

2

3

5

8

13

21

55

>>>



Циклы могут быть вложенными один в другой, при этом на каждой итерации наружного цикла уже выполнены все итерации внутреннего цикла. Цикл будет завершаться при неудачной проверке выражения.

For

Цикл for уже немного сложнее, чуть менее универсальный, но выполняется гораздо быстрее цикла while. Этот цикл проходится по любому итерируемому объекту (например, строке или списку), и во время каждого прохода выполняет тело цикла.

>>> for i in 'hello world':

... print(i * 2, end='')

...

hheelllloo wwoorrlldd



8. Основы функций

Функция - это средство, позволяющее группировать наборы инструкций так, что в программе они могут запускаться неоднократно. Функции могут вычислять некоторый результат и позволять указывать входные параметры, отличающиеся по своим значениям от вызова к вызову. Возможность оформления операций в виде функций - это очень удобный инструмент, который мы можем использовать в самых разных ситуациях.

С принципиальной точки зрения функции устраняют необходимость вставлять в программу избыточные копии блоков одного и того же программного кода, так как они могут быть заменены единственной функцией. Благодаря функциям можно существенно уменьшить трудозатраты на программирование: если операцию необходимо будет видоизменить, достаточно будет внести изменения всего в одном месте, а не во многих.

Функции - это самые основные программные структуры в языке Python, обеспечивающие многократное использование программного кода и уменьшающие его избыточность.

Это еще и средство проектирования, которое позволяет разбить сложную систему на достаточно простые и легко управляемые части.

Инструкция def

Инструкция def создает объект функции и связывает его с именем. В общем виде инструкция имеет следующий формат:

def <name>(arg1, arg2,... argN):

<statements>

Как и все составные инструкции в языке Python, инструкция def состоит из строки заголовка и следующего за ней блока инструкций, обычно с отступами (или простая инструкция вслед за двоеточием). Блок инструкций образует тело функции, то есть программный код, который выполняется интерпретатором всякий раз, когда производится вызов функции.

В строке заголовка инструкции def определяются имя функции, с которым будет связан объект функции и список из нуля или более аргументов (иногда их называют параметрами) в круглых скобках. Имена аргументов в строке заголовка будут связаны с объектами, передаваемыми в функцию, в точке вызова.

Тело функции часто содержит инструкцию return:

def <name>(arg1, arg2,... argN):

...

return <value>

Инструкция return может располагаться в любом месте в теле функции - она завершает работу функции и передает результат вызывающей программе. Инструкция return содержит объектное выражение, которое дает результат функции. Инструкция return является необязательной - если она отсутствует, работа функции завершается, когда поток управления достигает конца тела функции. С технической точки зрения, функция без инструкции return автоматически возвращает объект None, однако это значение обычно просто игнорируется.

Определение

Ниже приводится фрагмент сеанса работы в интерактивной оболочке, в котором определяется функция с именем times. Эта функция возвращает результат обработки двух аргументов:

>>> def times(x, y): # Создать функцию и связать ее с именем

... return x * y # Тело, выполняемое при вызове функции

...



Когда интерпретатор достигнет инструкции def и выполнит ее, он создаст новый объект функции, в который упакует программный код функции и свяжет объект с именем times

Вызов

После выполнения инструкции def появляется возможность вызвать функцию в программе, добавив круглые скобки после ее имени. В круглых скобках можно указать один или более аргументов, значения которых будут присвоены именам, указанным в заголовке функции:

>>> times(2, 4) #Аргументы в круглых скобках

8

Данное выражение передает функции times два аргумента. Передача аргументов осуществляется за счет выполнения операции присваивания, таким образом, имени x в заголовке функции присваивается значение 2, а имени y - значение 4, после чего запускается тело функции. В данном случае тело функции составляет единственная инструкция return, которая отправляет обратно результат выражения. В данном примере возвращаемый объект был выведен интерактивной оболочкой автоматически (как и в большинстве языков, 2 * 4 в языке Python равно 8), однако если бы результат потребовался позднее, мы могли бы присвоить его переменной. Например:

>>> x = times(3.14, 4) # Сохранить объект результата

>>> x

12.56

Теперь посмотрим, что произойдет, если функции передать объекты совершенно разных типов:



>>> times(`Ni', 4) #Функции не имеют типа

`NiNiNiNi'

На этот раз функция выполнила нечто совершенно иное. Вместо двух чисел в аргументах x и y функции были переданы строка и целое число.

Оператор * может работать как с числами, так и с последовательностями; поскольку в языке Python не требуется объявлять типы переменных, аргументов или возвращаемых значений, мы можем использовать функцию times для умножения чисел и повторения последовательностей. Другими словами, смысл функции times и тип возвращаемого значения определяется аргументами, которые ей передаются.

Это основная идея языка Python (и, возможно, ключ к использованию языка)



Заключение

В заключении можно сказать, что программирование и информационные технологии в совокупности за последние годы сделали большой шаг вперед. Спрос сейчас идет на простоту языка (читабельность кода), скорость набора и функциональность в сумме.

Язык программирования Python- функциональный и понятный даже для детей. С помощью Python можно проводить весело время и заниматься серьёзными делами.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что Python - активно развивающийся и самый перспективный язык программирования, который поддерживает почти все операционные системы. Он простой и удобный в использовании.



Литературный список

1. https://ru.wikipedia.org/wiki/Python.

2. https://khashtamov.com/ru/why-python/.

3. https://younglinux.info/python/for.php.

Размещено на Allbest.ru