Ngôn ngữ lập trình là ngôn ngữ nhân tạo được thiết kế để truyền đạt hướng dẫn cho máy, thường là máy tính. Ngôn ngữ lập trình được sử dụng để tạo ra các chương trình [i. e. bộ hướng dẫn] điều khiển hành vi của máy và/hoặc để thể hiện thuật toán một cách chính xác. Các ngôn ngữ lập trình sử dụng các nguyên tắc chung giống nhau, vì vậy sau khi học bất kỳ ngôn ngữ nào, bạn sẽ dễ dàng nắm bắt ngôn ngữ khác
Phần mềm nguồn mở
Trước khi bước vào thế giới lập trình sử dụng các công cụ nguồn mở, người ta nên cố gắng hiểu định nghĩa về phần mềm nguồn mở được đưa ra bởi “Open Source Initiative” [viết tắt là . OSI là một tập đoàn phi lợi nhuận có phạm vi toàn cầu, được thành lập để giáo dục và ủng hộ các lợi ích của phần mềm nguồn mở, đồng thời xây dựng cầu nối giữa các nhóm khác nhau trong cộng đồng nguồn mở.
Phần mềm nguồn mở được định nghĩa là phần mềm có mã nguồn được cung cấp theo giấy phép cho phép sửa đổi và phân phối lại phần mềm theo ý muốn. Đôi khi có sự phân biệt giữa phần mềm mã nguồn mở và phần mềm tự do do GNU đưa ra [http. //www. gnu. tổ chức/]. Các điều khoản phân phối chi tiết của phần mềm nguồn mở do OSI đưa ra được đưa ra trên liên kết trang web. http. //mã nguồn mở. tổ chức/.
Python
Python là ngôn ngữ lập trình mục đích chung cấp cao được sử dụng trong nhiều miền ứng dụng. Python có sự kết hợp phù hợp giữa hiệu suất và các tính năng làm sáng tỏ việc viết chương trình. Một số tính năng của Python được liệt kê bên dưới.
- Nó là một cách đơn giản và dễ học
- Việc triển khai Python theo giấy phép nguồn mở giúp nó có thể sử dụng và phân phối tự do, ngay cả đối với mục đích thương mại
- Nó hoạt động trên nhiều nền tảng như Windows, Linux, v.v.
- Đó là một ngôn ngữ được giải thích
- Nó là một ngôn ngữ hướng đối tượng
- Có thể nhúng trong các ứng dụng dưới dạng giao diện tập lệnh
- Python có một bộ gói toàn diện để hoàn thành các nhiệm vụ khác nhau
Python là một ngôn ngữ được giải thích, trái ngược với ngôn ngữ được biên dịch, mặc dù sự khác biệt không rõ ràng do sự hiện diện của trình biên dịch bytecode [nằm ngoài phạm vi của cuốn sách này]. Mã nguồn Python được biên dịch thành mã byte, do đó, việc thực thi cùng một tệp sẽ nhanh hơn lần thứ hai [có thể tránh được việc biên dịch lại từ mã nguồn sang mã byte]. Các ngôn ngữ được thông dịch thường có chu kỳ phát triển/gỡ lỗi ngắn hơn so với các ngôn ngữ được biên dịch và các chương trình của chúng cũng thường chạy chậm. Xin lưu ý rằng, Python sử dụng bộ ký tự ASCII 7 bit cho văn bản chương trình
Bạn luôn có thể tìm thấy các bản phát hành ổn định mới nhất trên trang web của Python [http. //www. con trăn. tổ chức/]. Có hai phiên bản Python sẵn sàng sản xuất được đề xuất tại thời điểm này, vì hiện tại có hai nhánh phát hành ổn định. 2. x và 3. x. Trăn 3. x có thể ít hữu ích hơn 2. x, vì hiện tại có nhiều phần mềm bên thứ ba dành cho Python 2 hơn Python 3. Mã Python 2 nói chung sẽ không chạy không thay đổi trong Python 3. Cuốn sách này tập trung vào Python phiên bản 2. 7. 6
Python tuân theo phương pháp lập trình mô-đun, đây là một kỹ thuật thiết kế phần mềm nhấn mạnh việc tách chức năng của chương trình thành các mô-đun độc lập, có thể thay đổi lẫn nhau, sao cho mỗi mô-đun chứa mọi thứ cần thiết để chỉ thực thi một khía cạnh của chức năng mong muốn. Về mặt khái niệm, các mô-đun thể hiện sự tách biệt các mối quan tâm và cải thiện khả năng bảo trì bằng cách thực thi các ranh giới logic giữa các thành phần. Thông tin thêm về mô-đun được cung cấp trong chương 5
Các phiên bản Python được đánh số theo định dạng A. B. C hoặc A. B, trong đó A là số phiên bản chính và nó chỉ được tăng lên khi có những thay đổi lớn về ngôn ngữ;
Pythonic
“Pythonic” là một ý tưởng/cách tiếp cận viết chương trình hơi khác, thường không được áp dụng trong các ngôn ngữ lập trình khác. Ví dụ: để lặp tất cả các phần tử của một iterable bằng cách sử dụng câu lệnh for, thường thì cách tiếp cận sau được tuân theo.
food=['pizza','burger','noodles'] for i in range[len[food]]: print[food[i]]
Một cách tiếp cận Pythonic sạch hơn là
food=['pizza','burger','noodles'] for piece in food: print[piece]
Lịch sử
Python được tạo ra vào đầu những năm 1990 bởi Guido van Rossum tại Centrum Wiskunde & Informatica [CWI, tham khảo http. //www. cwi. nl/] ở Hà Lan với tư cách là người kế thừa ngôn ngữ có tên là “ABC”. Guido vẫn là tác giả chính của Python, mặc dù nó bao gồm nhiều đóng góp từ những người khác. Khi bắt đầu thực hiện Python, Guido van Rossum cũng đang đọc các kịch bản đã xuất bản từ “Monty Python’s Flying Circus”, một bộ phim hài của BBC từ những năm 1970. Van Rossum nghĩ rằng anh ấy cần một cái tên ngắn gọn, độc đáo và hơi bí ẩn, vì vậy anh ấy quyết định gọi ngôn ngữ này là “Python”. Năm 1995, Guido tiếp tục công việc của mình về Python tại Tổng công ty Sáng kiến Nghiên cứu Quốc gia [CNRI, truy cập http. //www. cnri. khởi động lại. va. us/] ở Reston, Virginia, nơi ông đã phát hành một số phiên bản của phần mềm. Vào tháng 5 năm 2000, Guido và nhóm phát triển lõi Python chuyển sang “BeOpen. com” để thành lập nhóm BeOpen PythonLabs. Vào tháng 10 cùng năm, nhóm PythonLabs chuyển sang Digital Creations [nay là Zope Corporation, hãy truy cập http. //www. zope. com/]. Năm 2001, Python Software Foundation [PSF, tham khảo http. //www. con trăn. org/psf/] được thành lập, một tổ chức phi lợi nhuận được tạo riêng để sở hữu tài sản trí tuệ liên quan đến Python. Tập đoàn Zope là thành viên tài trợ của PSF.
Tài liệu
Python 2 chính thức. 7. 6 tài liệu có thể được truy cập từ liên kết trang web. http. // tài liệu. con trăn. Tổ chức/2/. Để tải xuống kho lưu trữ chứa tất cả các tài liệu cho phiên bản 2. 7. 6 của Python ở một trong các định dạng khác nhau [văn bản thuần túy, PDF, HTML], theo liên kết. http. // tài liệu. con trăn. Tổ chức/2/tải xuống. html.
Môi trường phát triển tích hợp
Môi trường phát triển tích hợp [IDE] là một ứng dụng cung cấp các phương tiện toàn diện để phát triển phần mềm. Một IDE thường bao gồm trình soạn thảo mã nguồn, trình biên dịch và/hoặc trình thông dịch và trình gỡ lỗi.
IDLE
IDLE là một IDE và là môi trường trình biên dịch và trình thông dịch cơ bản đi kèm với bản phân phối tiêu chuẩn của Python. IDLE được xây dựng bằng bộ công cụ GUI “Tkinter” và có các tính năng sau.
- Được mã hóa bằng Python, sử dụng bộ công cụ Tkinter GUI
- Đa nền tảng tôi. e. hoạt động trên Windows và Unix
- Có trình chỉnh sửa mã nguồn với nhiều tính năng hoàn tác, đánh dấu văn bản, thụt lề thông minh, mẹo gọi và nhiều tính năng khác [xem trong hình 1-2]
- Có cửa sổ trình bao Python, còn được gọi là “trình thông dịch tương tác” [hiển thị trong hình 1-1]
Spyder
“Spyder” [trước đây gọi là “Pydee”] là viết tắt của “Scientific Python Development EnviRonment” [được hiển thị trong hình 1-3] và là một IDE mạnh mẽ dành cho . IDE này cũng có hỗ trợ “IPython” [trình thông dịch Python tương tác nâng cao] và các thư viện Python phổ biến như NumPy, Matplotlib [âm mưu 2D/3D tương tác], v.v. Một số tính năng chính là.
- Tô màu cú pháp [hoặc đánh dấu]
- Trình trợ giúp gõ như tự động chèn dấu ngoặc đơn đóng, v.v.
- Hỗ trợ trình thông dịch IPython
- Chứa cửa sổ lệnh đầu cuối cơ bản
Spyder chạy trên tất cả các nền tảng chính [Windows, Mac OSX, Linux] và cách dễ nhất để cài đặt Spyder trong Windows là thông qua gói Python[x,y] [hãy truy cập http. //www. pythonxy. com].
Các biểu thức/mã thảo luận trong cuốn sách này được viết và thử nghiệm trong Spyder IDE.
Tải xuống và cài đặt Python
Có nhiều cách khác nhau để cài đặt Python, cách tốt nhất phụ thuộc vào hệ điều hành mà một người đang sử dụng, hệ điều hành nào đã được cài đặt và cách người đó dự định cài đặt . Để tránh lội qua tất cả các chi tiết, cách tiếp cận đơn giản nhất là sử dụng một trong các bản phân phối Python được đóng gói sẵn cung cấp các thư viện cần thiết tích hợp sẵn. Một lựa chọn tuyệt vời cho người dùng hệ điều hành Windows là cài đặt bằng tệp nhị phân có thể tải xuống từ trang web chính thức của Python [http. //www. trăn, tổ chức/tải xuống/].
Người ta có thể cài đặt IDLE và Spyder trong hệ điều hành Ubuntu [Linux] bằng cách thực hiện các lệnh sau trong thiết bị đầu cuối [như trong hình 1-4].
sudo apt-get install idle-python2.7 spyder
Chúng có thể được cài đặt độc lập bằng các lệnh riêng biệt
sudo apt-get install idle-python2.7 sudo apt-get install spyder
Python[x,y]
“Python[x,y]” là phần mềm phát triển khoa học và kỹ thuật miễn phí để tính toán số, phân tích dữ liệu và trực quan hóa dữ liệu dựa trên ngôn ngữ lập trình Python . 7. 6. 0] được thể hiện trong hình 1-5. Có thể tải xuống tệp thực thi của Python[x,y] và sau đó cài đặt từ liên kết trang web. http. //mã số. Google. eom/p/pythonxy/. Các tính năng chính của Python[x,y] là.
- Đi kèm với các thư viện Python định hướng khoa học và các công cụ môi trường phát triển
- Tài liệu mở rộng về các gói Python khác nhau
- Cung cấp chương trình thiết lập tất cả trong một để người dùng có thể cài đặt hoặc gỡ cài đặt tất cả các gói và tính năng này chỉ bằng cách nhấp vào một nút
Đối tượng
“Đối tượng” [còn được gọi là “tên”] là sự trừu tượng hóa dữ liệu của Python. Tất cả dữ liệu trong chương trình Python được biểu diễn bằng đối tượng hoặc bằng quan hệ giữa các đối tượng. Mỗi đối tượng có một danh tính, một loại và một giá trị. Danh tính của một đối tượng không bao giờ thay đổi khi nó đã được tạo; . Hàm id[] trả về một số nguyên đại diện cho danh tính của nó [hiện được triển khai làm địa chỉ của nó]. Kiểu của một đối tượng xác định các hoạt động mà đối tượng hỗ trợ và cũng xác định các giá trị có thể có cho các đối tượng thuộc kiểu đó. Loại của đối tượng cũng không thể thay đổi và hàm type[] trả về loại của đối tượng. Giá trị của một số đối tượng có thể thay đổi. Các đối tượng có giá trị có thể thay đổi được gọi là "có thể thay đổi"; . Trong ví dụ bên dưới, đối tượng a có số nhận dạng 31082544, nhập int và giá trị 5.
>>> a=5 >>> id[a] 31082544 >>> type[a]
Một số đối tượng chứa tham chiếu đến các đối tượng khác; . Ví dụ về vùng chứa là bộ dữ liệu, danh sách và từ điển. Giá trị của một đối tượng vùng chứa bất biến chứa tham chiếu đến một đối tượng có thể thay đổi có thể thay đổi khi giá trị của đối tượng sau thay đổi; . Vì vậy, tính bất biến không hoàn toàn giống với việc có một giá trị không thể thay đổi.
Một đối tượng có [các] thuộc tính, được tham chiếu bằng các biểu thức chấm. Ví dụ: nếu một đối tượng abc có thuộc tính pq, thì nó sẽ được tham chiếu là abc. pq. Trong ví dụ sau, upper[] là một thuộc tính của đối tượng var.
>>> var='hello' >>> var.upper[] 'HELLO'
Trong ví dụ trên, upper[] là hàm trên đối tượng var nào đó, và hàm này được gọi là “phương thức”. Thông tin thêm về “phương pháp” được đưa ra trong chương 6
Chế độ tương tác
Một trong những tính năng hữu ích nhất của Python là trình thông dịch tương tác của nó. Nó cho phép kiểm tra các ý tưởng rất nhanh mà không cần tạo các tệp kiểm tra, như thường thấy ở hầu hết các ngôn ngữ lập trình. Tuy nhiên, trình thông dịch được cung cấp cùng với bản phân phối Python tiêu chuẩn có phần hạn chế để sử dụng tương tác mở rộng. IPython là một lựa chọn tốt cho môi trường toàn diện cho tính toán tương tác và khám phá.
Để bắt đầu chế độ tương tác, hãy khởi chạy Python không có đối số [có thể bằng cách chọn nó từ menu chính của máy tính]. Đó là một cách rất hiệu quả để thử nghiệm các ý tưởng mới hoặc kiểm tra các mô-đun và gói.
Chế độ tương tác nhắc lệnh tiếp theo với “dấu nhắc chính”, thường là ba dấu lớn hơn [>>>]; . Trình thông dịch in một thông báo chào mừng cho biết số phiên bản của nó và một số thông tin bổ sung trước khi in lời nhắc đầu tiên.
$ python Python 2.7 [#1, Feb 28 2010, 00:02:06] Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information. >>>
Cần có các dòng tiếp tục khi nhập câu lệnh nhiều dòng. Ví dụ, hãy xem câu lệnh if này
>>> the_world_is_flat = 1 >>> if the_world_is_flat: ....... print["Be careful not to fall off!"] ........ Be careful not to fall off!
Gọi trình thông dịch Python
Trong các nền tảng Unix/Linux, trình thông dịch Python thường được cài đặt tại /usr/local/bin/python. Có thể khởi động trình thông dịch bằng cách gõ lệnh sau [lệnh tương tự cho MS Windows]
trong trình bao. Vì việc lựa chọn thư mục chứa trình thông dịch là một tùy chọn cài đặt, nên có thể có những nơi khác [e. g. , /usr/local/python là một vị trí thay thế phổ biến].
Trên máy Windows, bản cài đặt Python có tại đường dẫn C. Tuy nhiên, \Python27 có thể thay đổi điều này khi chạy trình cài đặt. Để thêm thư mục này vào biến môi trường Path, gõ lệnh sau vào dấu nhắc lệnh của MS DOS.
set path=%path%;C:\python27
Nhập ký tự cuối tệp [Control-D trên Unix, Control-Z trên Windows] tại dấu nhắc chính khiến trình thông dịch thoát. Nếu không được, bạn có thể thoát khỏi trình thông dịch bằng cách gõ lệnh sau
food=['pizza','burger','noodles'] for piece in food: print[piece]0
Chế độ tập lệnh
Nếu trình thông dịch Python bị đóng và sau đó được gọi lại, các định nghĩa đã được tạo [hàm, biến, v.v. ] bị mất. Vì vậy, để viết một chương trình dài, người lập trình nên sử dụng một trình soạn thảo văn bản để chuẩn bị đầu vào cho trình thông dịch và chạy nó với tệp đó làm đầu vào. Điều này được gọi là tạo một “kịch bản”. Hầu hết các ví dụ trong cuốn sách này được thảo luận bằng cách sử dụng chế độ tương tác, nhưng một số tập lệnh cũng được kết hợp.
Chương trình đầu tiên
Phần này sẽ trình bày cách viết một chương trình Python đơn giản, in ra dòng chữ “Xin chào thế giới”. Nhập các dòng sau vào trình soạn thảo văn bản IDLE và lưu nó với tên “HelloWorld. py”.
food=['pizza','burger','noodles'] for piece in food: print[piece]1
Dòng đầu tiên được gọi là “dòng shebang” hoặc “dòng hashbang” [thêm thông tin trong phần tiếp theo]. Dòng thứ hai cho đầu ra. "Chào thế giới". Có nhiều cách để chạy chương trình Python. Cách tiếp cận đơn giản nhất là nhấn phím chức năng F5 sau khi lưu chương trình trong trình soạn thảo văn bản IDLE. Đầu ra được hiển thị dưới đây
food=['pizza','burger','noodles'] for piece in food: print[piece]2
Thực thi tập lệnh Python
Như đã thảo luận trong phần trước, tập lệnh Python có thể được thực thi bằng phím chức năng F5, từ IDE của Python. Nó cũng có thể được thực thi bằng dấu nhắc lệnh bằng cách gõ lệnh sau.
food=['pizza','burger','noodles'] for piece in food: print[piece]3
Trên các nền tảng khác nhau, việc thực thi các tập lệnh Python [ngoài việc chạy từ bên trong IDE của Python] có thể được thực hiện như sau
Linux
Trên hệ thống Unix/Linux, tập lệnh Python có thể được thực thi trực tiếp, giống như tập lệnh shell, bằng cách đưa biểu thức sau vào dòng đầu tiên của tập lệnh [giả sử rằng trình thông dịch là .
food=['pizza','burger','noodles'] for piece in food: print[piece]4
Các '#. ' phải là hai ký tự đầu tiên của tệp. Lưu ý rằng ký tự băm hoặc thăng '#' được sử dụng để bắt đầu nhận xét trong Python. Tập lệnh có thể được cung cấp chế độ/quyền thực thi, sử dụng lệnh chmod