Роман Сузи - Язык программирования Python

• Название: Язык программирования Python
• Автор: Роман Сузи
• Жанр: Программирование

Курс посвящен одному из бурно развивающихся и популярных в настоящее время сценарных языков программирования — Python. Язык Python позволяет быстро создавать как прототипы программных систем, так и сами программные системы, помогает в интеграции программного обеспечения для решения производственных задач. Python имеет богатую стандартную библиотеку и большое количество модулей расширения практически для всех нужд отрасли информационных технологий. Благодаря ясному синтаксису изучение языка не составляет большой проблемы. Написанные на нем программы получаются структурированными по форме, и в них легко проследить логику работы. На примере языка Python рассматриваются такие важные понятия как: объектно–ориентированное программирование, функциональное программирование, событийно–управляемые программы (GUI–приложения), форматы представления данных (Unicode, XML и т.п.). Возможность диалогового режима работы интерпретатора Python позволяет существенно сократить время изучения самого языка и перейти к решению задач в соответствующих предметных областях. Python свободно доступен для многих платформ, а написанные на нем программы обычно переносимы между платформами без изменений. Это обстоятельство позволяет применять для изучения языка любую имеющуюся аппаратную платформу.

---

В языке Python набор модулей, посвященных одной проблеме, можно поместить в пакет. Хорошим примером такого пакета является пакет xml, в котором собраны модули для различных аспектов обработки XML.

В программе на Python модуль представлен объектом–модулем, атрибутами которого являются имена, определенные в модуле:

>>> import datetime

>>> d1 = datetime.date(2004, 11, 20)

В данном примере импортируется модуль datetime. В результате работы оператора import в текущем пространстве имен появляется объект с именем datetime.

Модули для использования в программах на языке Python по своему происхождению делятся на обычные (написанные на Python) и модули расширения, написанные на другом языке программирования (как правило, на C). С точки зрения пользователя они могут отличаться разве что быстродействием. Бывает, что в стандартной библиотеке есть два варианта модуля: на Python и на C. Таковы, например, модули pickle и cPickle. Обычно модули на Python в чем–то гибче, чем модули расширения.

Модули в Python

Модуль оформляется в виде отдельного файла с исходным кодом. Стандартные модули находятся в каталоге, где их может найти соответствующий интерпретатор языка. Пути к каталогам, в которых Python ищет модули, можно увидеть в значении переменной sys.path:

>>> sys.path

['', '/usr/local/lib/python23.zip', '/usr/local/lib/python2.3',

'/usr/local/lib/python2.3/plat–linux2', '/usr/local/lib/python2.3/lib–tk',

'/usr/local/lib/python2.3/lib–dynload',

'/usr/local/lib/python2.3/site–packages']

В последних версиях Python модули можно помещать и в zip–архивы для более компактного хранения (по аналогии с jar–архивами в Java).

При запуске программы поиск модулей также идет в текущем каталоге. (Нужно внимательно называть собственные модули, чтобы не было конфликта имен со стандартными или дополнительно установленными модулями.)

Подключение модуля к программе на Python осуществляется с помощью оператора import. У него есть две формы: import и from–import:

import os

import pre as re

from sys import argv, environ

from string import *

С помощью первой формы с текущей областью видимости связывается только имя, ссылающееся на объект модуля, а при использовании второй — указанные имена (или все имена, если применена *) объектов модуля связываются с текущей областью видимости. При импорте можно изменить имя, с которым объект будет связан, с помощью as. В первом случае пространство имен модуля остается в отдельном имени и для доступа к конкретному имени из модуля нужно применять точку. Во втором случае имена используются так, как если бы они были определены в текущем модуле:

os.system("dir")

digits = re.compile("\d+")

print argv[0], environ

Повторный импорт модуля происходит гораздо быстрее, так как модули кэшируются интерпретатором. Загруженный модуль можно загрузить еще раз (например, если модуль изменился на диске) с помощью функции reload():

import mymodule

...

reload(mymodule)

Однако в этом случае все объекты, являющиеся экземплярами классов из старого варианта модуля, не изменят своего поведения.

При работе с модулями есть и другие тонкости. Например, сам процесс импорта модуля можно переопределить. Подробнее об этом можно узнать в оригинальной документации.

Встроенные функции

В среде Python без дополнительных операций импорта доступно более сотни встроенных объектов, в основном, функций и исключений. Для удобства функции условно разделены по категориям:

1. Функции преобразования типов и классы: coerce, str, repr, int, list, tuple, long, float, complex, dict, super, file, bool, object

2. Числовые и строковые функции: abs, divmod, ord, pow, len, chr, unichr, hex, oct, cmp, round, unicode

3. Функции обработки данных: apply, map, filter, reduce, zip, range, xrange, max, min, iter, enumerate, sum

4. Функции определения свойств: hash, id, callable, issubclass, isinstance, type

5. Функции для доступа к внутренним структурам: locals, globals, vars, intern, dir

6. Функции компиляции и исполнения: eval, execfile, reload, __import__, compile

7. Функции ввода–вывода: input, raw_input, open

8. Функции для работы с атрибутами: getattr, setattr, delattr, hasattr

9. Функции-«украшатели» методов классов: staticmethod, classmethod, property

10. Прочие функции: buffer, slice

Совет:

Уточнить назначение функции, ее аргументов и результата можно в интерактивной сессии интерпретатора Python:

>>> help(len)

Help on built–in function len:

len(...)

len(object) -> integer

Return the number of items of a sequence or mapping.

Или так:

>>> print len.__doc__

len(object) -> integer

Return the number of items of a sequence or mapping.

Функции преобразования типов и классы

Функции и классы из этой категории служат для преобразования типов данных. В старых версиях Python для преобразования к нужному типу использовалась одноименная функция. В новых версиях Python роль таких функций играют имена встроенных классов (однако семантика не изменилась). Для понимания сути достаточно небольшого примера:

>>> int(23.5)

23

>>> float('12.345')

12.345000000000001

>>> dict([('a', 2), ('b', 3)])

{'a': 2, 'b': 3}

>>> object

<type 'object'>

>>> class MyObject(object):

... pass

...

Числовые и строковые функции

Функции работают с числовыми или строковыми аргументами. В следующей таблице даны описания этих функций.

abs(x) Модуль числа x. Результат: |x|. divmod(x, y) Частное и остаток от деления. Результат: (частное, остаток). pow(x, y[, m]) Возведение x в степень y по модулю m. Результат: x**y % m. round(n[, z]) Округление чисел до заданного знака после (или до) точки. ord(s) Функция возвращает код (или Unicode) заданного ей символа в односимвольной строке. chr(n) Возвращает строку с символом с заданным кодом. len(s) Возвращает число элементов последовательности или отображения. oct(n), hex(n) Функции возвращают строку с восьмеричным или шестнадцатеричным представлением целого числа n. cmp(x, y) Сравнение двух значений. Результат: отрицательный, ноль или положительный, в зависимости от результата сравнения. unichr(n) Возвращает односимвольную Unicode–строку с символом с кодом n. unicode(s, [, encoding[, errors]]) Создает Unicode–объект, соответствующий строке s в заданной кодировке encoding. Ошибки кодирования обрабатываются в соответствии с errors, который может принимать значения: 'strict' (строгое преобразование), 'replace' (с заменой несуществующих символов) или 'ignore' (игнорировать несуществующие символы). По умолчанию: encoding='utf–8', errors='strict'.

Следующий пример строит таблицу кодировки кириллических букв в Unicode:

print "Таблица Unicode (русские буквы)".center(18*4)

i = 0

for c in "АБВГДЕЖЗИЙКЛМНОПРСТУФХЦЧШЩЪЫЬЭЮЯ"\

         "абвгдежзийклмнопрстуфхцчшщъыьэюя":

 u = unicode(c, 'koi8–r')

 print "%3i: %1s %s" % (ord(u), c, `u`),

 i += 1

  if i % 4 == 0:

   print

Функции обработки данных

Эти функции подробнее будут рассмотрены в лекции по функциональному программированию. Пример с функциями range() и enumerate():

>>> for i, c in enumerate("ABC"):

... print i, c

...

0 A

1 B

2 C

>>> print range(4, 20, 2)

[4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18]