Первые шаги¶

Давайте посмотрим, как создать традиционную программу “Hello World” на Python. Это научит вас писать, сохранять и выполнять программы на Python.

Существует два способа запуска программ на Python: использование интерактивного приглашения интерпретатора и использование файла с текстом программы. Сейчас мы увидим, как пользоваться обоими методами.

Использование командной строки интерпретатора¶

Откройте окно терминала (как было описано в главе Установка ) и запустите интерпретатор Python, введя команду python3 и нажав Enter .

Пользователи Windows могут запустить интерпретатор в командной строке, если установили переменную PATH надлежащим образом. Чтобы открыть командную строку в Windows, зайдите в меню “Пуск” и нажмите “Выполнить. ”. В появившемся диалоговом окне введите “cmd” и нажмите Enter ; теперь у вас будет всё необходимое для начала работы с python в командной строке DOS.

Если вы используете IDLE, нажмите “Пуск” –> “Программы” –> “Python 3.0” –> “IDLE (Python GUI)”.

Как только вы запустили python3 , вы должны увидеть >>> в начале строки, где вы можете что-то набирать. Это и называется командной строкой интерпретатора Python.

Теперь введите print(‘Hello World’) и нажмите клавишу Enter . В результате должны появиться слова “Hello World”.

Вот пример того, что вы можете увидеть на экране, если будете использовать компьютер с Mac OS X. Информация о версии Python может отличаться в зависимости от компьютера, но часть, начинающаяся с приглашения (т.е. от >>> и далее) должна быть одинаковой на всех операционных системах.

Обратите внимание, что Python выдаёт результат работы строки немедленно! Вы только что ввели одиночный “оператор” Python. print используется для того, чтобы (что неудивительно[1] ) напечатать любое переданное в него значение. В данном случае мы передали в него текст “Hello World”, который и был напечатан на экране.

Как выйти из командной строки интерпретатора

Если вы используете IDLE или оболочку GNU/Linux или BSD, вы можете выйти из командной строки интерпретатора нажатием Ctrl-D или введя команду exit() (примечание: не забудьте написать скобки, “()”), а затем нажав клавишу Enter . Если вы используете командную строку Windows, нажмите Ctrl-Z , а затем нажмите клавишу Enter .

Выбор редактора¶

Поскольку мы не можем набирать программу в командной строке интерпретатора каждый раз, когда нам нужно что-то запустить, нам понадобится сохранять программы в файлах, чтобы потом иметь возможность запускать их сколько угодно раз.

Прежде чем приступить к написанию программ на Python в файлах, нам нужен редактор для работы с файлами программ. Выбор редактора крайне важен. Подходить к выбору редактора следует так же, как и к выбору личного автомобиля. Хороший редактор поможет вам легко писать программы на Python, делая ваше путешествие более комфортным, а также позволяя быстрее и безопаснее достичь вашей цели.

Одно из самых основных требований – это подсветка синтаксиса, когда разные элементы программы на Python раскрашены так, чтобы вы могли легко видеть вашу программу и ход её выполнения.

Если вы не знаете, с чего начать, я бы порекомендовал воспользоваться программой Komodo Edit, которая доступна для Windows, Mac OS X и GNU/Linux.

Если вы пользуетесь Windows, Не используйте Блокнот – это плохой выбор, поскольку он не обладает функцией подсветки синтаксиса, а также не позволяет автоматически вставлять отступы, что очень важно в нашем случае, как мы увидим позже. Хорошие редакторы, как Komodo Edit, позволяют делать это автоматически.

Опытные программисты, должно быть, уже используют Vim или Emacs. Не стоит даже и говорить, что это два наиболее мощных редактора, и вы только выиграете от их использования для написания программ на Python. Лично я пользуюсь ими обоими для большинства своих программ, и даже написал книгу о Vim. Я настоятельно рекомендую вам решиться и потратить время на изучение Vim или Emacs, поскольку это будет приносить вам пользу долгие годы. Однако, как я уже писал выше, новички могут пока просто остановиться на Komodo Edit и сосредоточиться на изучении Python, а не текстового редактора.

Я повторюсь ещё раз: обязательно выберите подходящий редактор – это сделает написание программ на Python более простым и занимательным.

Для пользователей Vim

Для пользователей Emacs

Использование программных файлов¶

А теперь давайте вернёмся к программированию. Существует такая традиция, что какой бы язык программирования вы ни начинали учить, первой вашей программой должна быть программа “Привет, Мир!”. Это программа, которая просто выводит надпись “Привет, Мир!”. Как сказал Simon Cozens[2], это “традиционное заклинание богов программирования, которое поможет вам лучше изучить язык”.

Запустите выбранный вами редактор, введите следующую программу и сохраните её под именем helloworld.py .

Если вы пользуетесь Komodo Edit, нажмите “Файл” –> “Новый” –> “Новый файл”, введите строку:

В Komodo Edit нажмите “Файл” –> “Сохранить” для сохранения файла.

Куда сохранить файл? В любую папку, расположение которой вы знаете. Если вы не понимаете, что это значит, то создайте новую папку и используйте её для всех ваших программ на Python:

• C:\py в Windows
• /tmp/py в GNU/Linux
• /tmp/py в Mac OS X

Чтобы создать папку, воспользуйтесь командой mkdir в терминале. Например, mkdir /tmp/py .

Не забывайте указывать расширение файла .py . Например, “ file.py ”.

В Komodo Edit нажмите “Инструменты” –> “Запуск команды”, наберите python3 helloworld.py и нажмите “Выполнить”. Вы должны увидеть вывод, показанный на скриншоте ниже.

Но всё-таки лучше редактировать программу в Komodo Edit, а запускать в терминале:

1. Откройте терминал, как описано в главе Установка .
2. Перейдите в каталог, в котором вы сохранили файл. Например, cd /tmp/py .
3. Запустите программу, введя команду python3 helloworld.py .

Вывод программы показан ниже.

Если у вас получился такой же вывод, поздравляю! – вы успешно выполнили вашу первую программу на Python. Вы только что совершили самый сложный шаг в обучении программированию, заключающийся в написании своей первой программы!

Если вы получите сообщение об ошибке, введите вышеуказанную программу в точности так, как показано здесь, и запустите снова. Обратите внимание, что Python различает регистр букв, то есть print – это не то же самое, что Print (обратите внимание на букву p в нижнем регистре в первом случае и на букву P в верхнем регистре во втором). Также убедитесь, что перед первым символом в строке нет пробелов или символов табуляции – позже мы увидим, почему это важно.

Как это работает

Исполнимые программы на Python¶

Это касается только пользователей GNU/Linux и Unix, но пользователям Windows тоже будет полезно об этом знать.

Каждый раз, когда нам нужно запустить программу на Python, нам приходится в явном виде запускать python3 foo.py . Но почему бы нам не запускать её точно так же, как и все другие программы? Этого можно достичь при помощи так называемого hashbang.

Добавьте строку, указанную ниже, в самое начало вашей программы:

Теперь ваша программа должна выглядеть так:

Теперь необходимо установить программе атрибут исполнимости, используя команду chmod , а затем выполнить программу.

Команда chmod здесь используется для изменения режима файла[3] добавлением атрибута исполнимости для всех пользователей в системе[4].

После этого мы можем запускать программу напрямую, потому что наша операционная система запустит /usr/bin/env , который, в свою очередь, найдёт Python 3, а значит, сможет запустить наш файл.

Здесь “ ./ ” обозначает, что программа находится в текущем каталоге.

Ради интереса можете даже переименовать файл в просто “ helloworld ” и запустить его как ./helloworld , и это также сработает, поскольку система знает, что запускать программу нужно интерпретатором, положение которого указано в первой строке файла программы.

Но до сих пор мы могли выполнять свою программу только если знали полный путь к ней. А что, если нам нужно запускать эту программу из любого каталога? Это можно организовать, расположив свою программу в одном из каталогов, перечисленных в переменной окружения PATH .

При попытке запуска какой-либо программы система ищет её в каталогах, перечисленных в переменной окружения PATH , и запускает. Таким образом, мы можем сделать программу доступной из любого места, скопировав её в один из каталогов, перечисленных в PATH .

Мы можем вывести на экран значение переменной PATH при помощи команды echo , добавив перед именем переменной символ $ , чтобы указать оболочке, что мы хотим получить значение этой переменной. Мы видим, что /home/swaroop/bin – один из каталогов в переменной PATH, где swaroop – это имя пользователя, которое я использую в своей системе. В вашей системе, скорее всего, будет аналогичный каталог для вашего пользователя.

Вы также можете добавить какой-либо каталог к переменной PATH – это можно сделать, выполнив PATH=$PATH:/home/swaroop/mydir , где ‘/home/swaroop/mydir’ – это каталог, который я хочу добавить к переменной PATH .

Этот метод полезен для написания сценариев, которые будут доступны для запуска в любой момент из любого места. По сути, это равносильно созданию собственных команд, как cd или любой другой, которые часто используются в терминале GNU/Linux или приглашении DOS.

Когда речь идёт о Python, слова “программа” или “сценарий (скрипт)” обозначают одно и то же.

Получение помощи¶

Для быстрого получения информации о любой функции или операторе Python служит встроенная функция help . Это особенно удобно при использовании командной строки интерпретатора. К примеру, выполните help(print) – это покажет справку по функции print , которая используется для вывода на экран.

Для выхода из справки нажмите q .

Аналогичным образом можно получить информацию почти о чём угодно в Python. При помощи функции help() можно даже получить описание самой функции help !

Если вас интересует информация об операторах, как например, return , их необходимо указывать в кавычках (например, help(‘return’) ), чтобы Python понял, чего мы хотим.

Резюме¶

Теперь вы умеете с лёгкостью писать, сохранять и запускать программы на Python.

И поскольку сейчас вы уже используете Python, давайте узнаем больше о его основных принципах.

Как запустить скрипт на Python

Каждый разработчик на Python должен знать, как запускать скрипты, потому что это единственный способ проверить работоспособность написанного кода. Чтобы запустить скрипт, программист может использовать:

• Командную строку (терминал).
• Интерактивный режим Python.
• Текстовый редактор или полноценную IDE.
• Менеджер файлов операционной системы (запуск через графический интерфейс).

Каждый способ имеет свои особенности, поэтому его выбор зависит не только от предпочтений или привычек, но и от того, в какой степени программист хочет контролировать параметры запуска скрипта.

Интерпретатор и его установка

Интерпретатор — это программное обеспечение, которое позволяет запускать скрипты Python. С технической точки зрения интерпретатор является связующим слоем между кодом на Python и машинным кодом.

Интерпретатор используется каждый раз, когда программист запускает код: в интерактивном режиме, через командную строку, всегда.

Если же у вас старая версия Windows и предыдущий вариант не работает, то надо зайти на официальный сайт Python, скачать и запустить установочный файл и следовать инструкциям по установке. Не забудьте при установке выставить галку, чтобы Python был добавлен в Windows PATH.

В Linux обычно ничего устанавливать не требуется, так как Pyton включают в его дистрибутив.

Интерактивный запуск кода Python

Для работы с маленькими кусками кода программисты часто используют режим интерактивного сеанса. В этом режиме введенный код на Python сразу интерпретируется и исполняется. То есть не нужно создавать файл и запускать его.

Чтобы войти в интерактивный режим в Windows, можно использовать один из нескольких способов:

• Из меню пуск запустите командную строку «cmd». Затем выполните в ней команду «python». После этого должная отобразиться версия интерпретатора, дата, время и другая информация. Также должны появится несколько символов «>», которые показывают, что можно вводить команды.
• Нажмите сочетание клавиш + , откроется окно «Выполнить». Введите «python». Должна открыться командная строка с запущенным интерактивным сеансом. В ней также должна быть отображена информация о версии, дате и времени, а также символы «>».
• Возможность работы в интерактивном сеансе также встроена в IDLE. Её можно запустить из меню пуск, набрав в поиске «IDLE» и кликнув по найденному значку. После этого сразу откроется интерактивный сеанс. Преимуществом использования IDLE является подсветка синтаксиса.

Чтобы запустить интерактивный сеанс в Linux, необходимо выполнить в терминале команду «python3» или «python2».

Для выхода из интерактивного режима используются комбинации клавиш: + и после этого нажмите . Или можно просто прописать в командной строке quit() или exit().

Примеры работы в интерактивном сеансе

Интерактивный сеанс является необходимым и важным инструментом. С его помощью программист может быстро проверить код, в работе которого он не уверен.

Код исполняется сразу после ввода, однако это не значит, что в терминале можно использовать только однострочные операции, например:

В командной строке также можно писать функции, циклы, условия. Кроме того, в интерактивном сеансе можно импортировать модули.

Командная строка автоматически определяет, когда нужно написать многострочную инструкцию, например, если программист хочет объявить функцию, он пишет:

«>>>» — это просто отображаемый в командной строке символ, свидетельствующий о возможности ввода. Многоточие показывает, что ввод не закончен, тем самым разрешая программисту писать сложные конструкции в несколько строк.

Следующая команда вызывает только что созданную функцию:

Индикаторы ввода остались на этой же строке, потому что мы установили разделитесь функции print с помощью аргумента end = » » .

Запуск скрипта Python через командную строку

Интерактивный сеанс позволяет тестировать код, но как только он завершится, весь код потеряется.

Поэтому большая часть кода пишется с использованием текстовых файлов, которые имеют расширение «.py». Они могут быть созданы с помощью любого текстового редактора, подойдет даже обычный блокнот.

Предположим, что наш скрипт выводит на экран надпись «Hello World!», то есть код будет следующим:

Запишем его в файл world.py. Запустить его через командную строку можно несколькими способами.

Команда «python» и запуск по имени

Самый простой и практичный запуск скриптов — использовать команду «python». Нужно открыть командную строку и написать «python имя_скрипта». Важно, чтобы скрипт находился либо в директории, из которой запущена командная строка, либо в каталоге, прописанном в переменной среды PATH. Тогда запуск пройдет успешно:

Если на компьютере установлены две версии Python, (а на Linux обычно так и есть) следует использовать команды «python3» и «python2» для вызова соответствующей версии.

В последних версиях Windows можно запустить скрипт Python просто введя его имя:

В этом случае запустится новая консоль, выведется в неё сообщение и закроется. Мы ничего не успеем увидеть. Чтобы этого не было, можно в конец файла добавить input(), чтобы скрипт ожидал ввода пользователя.

Такой запуск возможен благодаря тому, что Windows автоматически определяет, какую программу (в данном случае интерпретатор Python) использовать для запуска файла.

В Linux также можно воспользоваться этим способом, но в начале скрипта Python в первой строке должен быть указан полный путь к интерпретатору:

После этого нужно разрешить запуск файла (сделать его исполняемым).

Теперь достаточно просто запустить скрипт, введя в терминал его имя, перед которым добавить «./»:

Запуск модуля

Иногда возникает необходимость запустить модуль, как скрипт. Однако при использовании обычного способа командная строка выдает предупреждение о том, что файл нельзя открыть.

Чтобы запустить модуль, как исполняемый файл, нужно воспользоваться командой:

Перенаправление вывода

Если результаты выполнения скрипта нужно где-то сохранить, чтобы использовать их в последующих операциях, программист может перенаправить вывод из консоли в, например, файл. Для этого используется оператор «>». Вернём содержимое нашего файла world.py в изначальный вариант:

Теперь запустим. Полная команда выглядит так:

Здесь output.txt – это текстовый файл, в который записывается результат выполнения скрипта.

Операция может использоваться как в операционной системе Windows, так и в Unix-подобных системах. Если файла, в который должен вывестись результат, не существует, система создаст его автоматически.

При использовании оператора «>» содержимое файла, в который выводятся данные, полностью перезаписывается. Если уже имеющиеся данные нужно сохранить, используют оператор «>>».

Например, у нас уже есть файл output.txt со строкой приветствия (после того как мы его создали предыдущей командой). Теперь допишем в него ещё одну строку:

Таким образом можно последовательно запустить несколько раз этот скрипт и в файл будут дописываться всё новые строки приветствия.

Использование IDLE

IDLE – это официальная интегрированная среда разработки, поставляемая вместе с интерпретатором Python.

Она позволяет работать в интерактивном режиме, писать и запускать скрипты. Кроме того, IDLE поддерживает подсветку синтаксиса и отладку.

Работа в интерактивном режиме не отличается от того, что было описано для командной строки Windows и терминала Linux. Программист пишет код, который сразу исполняется интерпретатором.

Запуск скрипта

Чтобы запустить скрипт в IDLE, сначала нужно открыть его с помощью «File – Open» или с помощью клавиш + . Затем его необходимо запустить с помощью «Run – Run Module» или с помощью клавиши .

При запуске скрипта можно указать пользовательский параметры, для этого используйте «Run – Run… Customized» или комбинация клавиш + . В поле «Command Line Arguments for sys.argv» прописываются нужные аргументы.

Запуск скрипта из интерактивного режима

Иногда при работе в интерактивном режиме возникает необходимость проверить код какого-либо скрипта. Не обязательно использовать терминал или отдельно открывать скрипт в IDLE, его можно запустить прямо из интерактивного сеанса различными способами.

import

При импорте модуля в скрипт выполняется весь содержащийся в нём код. Если модуль содержит только объявления функций и классов и присвоение значений, программист ничего не увидит. Но если модуль выводит что-то на экран, работает с файлами, то это отобразится при импорте.

Таким образом можно импортировать модуль в интерактивном режиме, чтобы увидеть результаты его выполнения, однако сделать это можно только один раз, потому что при последующих импортах в пределах одного сеанса ничего не произойдет, так как при каждом новом импорте интерпретатор обращается к модулю, записанному в кэш, а не к реальному файлу.

Здесь импортировал библиотеку sys для того чтобы в пути прописать полный путь до моего модуля. Видно, что приветствие отображается только после первой попытки импорта моего модуля.

Оператор exec() сначала читает содержимое модуля, затем отправляет его в функцию, которая выполняет код.

Синтаксис выглядит так:

Запуск скриптов из текстового редактора или IDE

Если программист работает над крупным проектом, ему не достаточно стандартной IDLE и блокнота. В этом случае используется либо текстовый редактор, либо полноценная среда разработки IDE.

Для большинства текстовых редакторов разработаны плагины, позволяющие запускать скрипты Python одним кликом мыши. Сейчас очень популярен текстовый редактор VS Code. Вот здесь можно описано как с ним работать.

Большинство IDE поддерживают запуск скриптов по умолчанию. Обычно это делается с помощью встроенной в панель инструментов кнопки «Запуск/отладка». Эту функцию поддерживают такие IDE, как Eclipse, PyCharm, Eric, NetBeans и другие.

Запуск скриптов через менеджер файлов

В любой операционной системе с графическим интерфейсом можно запустить скрипт Python двойным кликом по файлу. Однако здесь есть свои нюансы, во-первых, система должна связывать расширение «.py» с интерпретатором Python, во-вторых, такой способ ограничивает программиста, не позволяя указать дополнительные параметры.

Этот способ можно использовать не только в Windows, но и Unix-подобных системах. Однако после запуска окно консоли будет сразу закрываться. Чтобы решить эту проблему, в конце скрипта добавляется оператор input(), таким образом консоль не закроется, пока не получит ввод от пользователя.

Ещё одной проблемой является невозможность обнаружения и отладки ошибок. Даже если программист добавил оператор input(), при возникновении ошибки в процессе выполнения скрипта консоль закроется.

Это самый ненадёжный способ, который накладывает на программиста много ограничений. Лучше отказаться от идеи пользоваться файловым менеджером во время отладки скриптов и вернуться к стандартным способам запуска через командную строку.