Изучаем Python

Выбор имен и использование переменных

При работе с переменными в языке Python необходимо соблюдать некоторые правила и рекомендации. Нарушение правил приведет к ошибке; рекомендации всего лишь помогают писать более понятный и удобочитаемый код. Работая с переменными, помните о следующем.

• Имена переменных могут состоять только из букв, цифр и символов подчеркивания. Они могут начинаться с буквы или символа подчеркивания, но не с цифры. Например, переменной можно присвоить имя message_1, но не 1_message.

• Пробелы в именах переменных запрещены, а для разделения слов в именах переменных используются символы подчеркивания. Например, имя greeting_message допустимо, а имя greeting message вызовет ошибку.

• Не используйте имена функций и ключевые слова Python в качестве имен переменных; иначе говоря, не используйте слова, которые зарезервированы в Python для конкретной цели, например слово print (см. раздел «Ключевые слова и встроенные функции Python», с. <469>).

• Имена переменных должны быть короткими, но содержательными. Например, имя name лучше n, имя student_name лучше s_n, а имя name_length лучше length_of_persons_name.

• Будьте внимательны при использовании строчной буквы l и прописной буквы O, потому что они похожи на цифры 1 и 0.

Вероятно, вы не сразу научитесь создавать хорошие имена переменных, особенно когда ваши программы станут более сложными и интересными. Но когда вы начнете писать свои программы и читать код, написанный другими разработчиками, ваши имена переменных станут более содержательными.

примечание

Пока ограничьтесь именами переменных, записанными в нижнем регистре. Использование символов верхнего регистра не приведет к ошибке, и все же пока лучше обойтись без них.

Предотвращение ошибок в именах при использовании переменных

Каждый программист совершает ошибки, а большинство программистов ошибается ежедневно. И хотя даже опытный программист не застрахован от ошибок, он знает, как эффективно реагировать на них. Рассмотрим типичную ошибку, которую вы довольно часто будете совершать на первых порах, и выясним, как ее исправить.

Для начала напишем код с намеренно внесенной ошибкой. Введите следующий фрагмент (неправильно написанное слово mesage выделено жирным шрифтом):

message = "Hello Python Crash Course reader!"

print(mesage)

Когда в программе происходит ошибка, интерпретатор Python всеми силами старается помочь вам в поиске причины. Если программа не выполняется нормально, интерпретатор предоставляет данные трассировки — информацию о том, в каком месте кода находился интерпретатор при возникновении проблем. Ниже приведен пример трассировки, которую выдает Python после случайной опечатки в имени переменной:

Traceback (most recent call last):

(1) File "hello_world.py", line 2, in

(2) . . print(mesage)

(3) NameError: name 'mesage' is not defined

Строка (1) сообщает, что ошибка произошла в строке 2 файла hello_world.py. Интерпретатор выводит номер строки, чтобы вам было проще найти ошибку (2), и сообщает тип обнаруженной ошибки (3). В данном случае была обнаружена ошибка в имени: переменная с указанным именем (mesage) не определена. Другими словами, Python не распознает имя переменной. Обычно такие ошибки возникают в том случае, если вы забыли присвоить значение переменной перед ее использованием или ошиблись при вводе имени.

Конечно, в данном примере в имени переменной во второй строке пропущена буква s. Интерпретатор Python не проверяет код на наличие опечаток, но следит за тем, чтобы имена переменных записывались одинаково. Например, вот что происходит, если имя message будет неправильно записано еще в одном месте кода:

mesage = "Hello Python Crash Course reader!"

print(mesage)

На этот раз программа выполняется успешно!

Hello Python Crash Course reader!

Компьютеры не отличаются гибкостью, но орфография их совершенно не волнует. Как следствие, вам не нужно следить за тем, чтобы в именах переменных идеально соблюдались правила орфографии английского языка.

Многие ошибки программирования сводятся к простым опечаткам – случайной замене одного символа в одной строке программы. Если вы потратили много времени на поиск одной из таких ошибок, знайте, что вы не одиноки. Многие опытные и талантливые программисты тратят долгие часы на поиск подобных мелких ошибок. Нечто подобное будет часто происходить в ходе вашей работы – поэтому просто посмейтесь и идите дальше.

примечание

Как лучше всего освоить новые концепции программирования? Попытайтесь использовать их в своей программе. Если в ходе работы над упражнением вы зайдете в тупик, попробуйте на какое-то время заняться чем-нибудь другим. Если это не поможет, перечитайте соответствующую часть этой главы. Если и это не помогло, обращайтесь к рекомендациям из приложения В.

Упражнения

Напишите отдельную программу для выполнения каждого из следующих упражнений. Сохраните каждую программу в файле, имя которого подчиняется стандартным правилам Python по использованию строчных букв и символов подчеркивания – например, simple_message.py и simple_messages.py.

2-1. Простое сообщение: сохраните текстовое сообщение в переменной и выведите его на экран.

2-2. Простые сообщения: сохраните сообщение в переменной и выведите это сообщение. Затем замените значение переменной другим сообщением и выведите новое сообщение.

Изменение регистра символов в строках

Одна из простейших операций, выполняемых со строками, – изменение регистра символов. Взгляните на следующий фрагмент кода и попробуйте определить, что в нем происходит:

name.py

name = "ada lovelace"

print(name.title())

Сохраните файл с именем name.py и запустите его. Вывод программы должен выглядеть так:

Ada Lovelace

В этом примере в переменной name сохраняется строка, состоящая из букв нижнего регистра "ada lovelace". За именем переменной в команде print() следует вызов метода title(). Метод представляет собой действие, которое Python выполняет с данными. Точка (.) после name в конструкции name.title() приказывает Python применить метод title() к переменной name. За именем метода всегда следует пара круглых скобок, потому что методам для выполнения их работы часто требуется дополнительная информация. Эта информация указывается в скобках. Функции title() дополнительная информация не нужна, поэтому в круглых скобках ничего нет.

Метод title() преобразует первый символ каждого слова в строке к верхнему регистру, тогда как все остальные символы выводятся в нижнем регистре. Например, данная возможность может быть полезна, если в вашей программе входные значения Ada, ADA и ada должны рассматриваться как одно и то же имя, и все они должны отображаться в виде Ada.

Для работы с регистром также существуют другие полезные методы. Например, все символы строки можно преобразовать к верхнему или нижнему регистру:

name = "Ada Lovelace"

print(name.upper())

print(name.lower())

Программа выводит следующий результат:

ADA LOVELACE

ada lovelace

Метод lower() особенно полезен для хранения данных. Нередко программист не может рассчитывать на то, что пользователи введут все данные с точным соблюдением регистра, поэтому строки перед сохранением преобразуются к нижнему регистру. Затем, когда потребуется вывести информацию, используется регистр, наиболее подходящий для каждой строки.

Конкатенация

Также часто возникает необходимость в объединении строк. Представьте, что имя и фамилия хранятся в разных переменных и вы хотите объединить их для вывода полного имени:

first_name = "ada"

last_name = "lovelace"

(1) full_name = first_name + " " + last_name

print(full_name)

Для объединения строк в Python используется знак «плюс» (+). В приведенном примере полное имя строится объединением first_name, пробел и last_name (1) :

ada lovelace

Такой способ объединения строк называется конкатенацией. Вы можете использовать конкатенацию для построения сложных сообщений с информацией, хранящейся в переменных. Рассмотрим пример:

first_name = "ada"

last_name = "lovelace"

full_name = first_name + " " + last_name

(1) print("Hello, " + full_name.title() + "!")

Полное имя используется в точке (1) для вывода приветственного сообщения, а метод title() обеспечивает правильное форматирование имени. Этот фрагмент возвращает простое, хорошо отформатированное сообщение:

Hello, Ada Lovelace!

Конкатенацией также можно воспользоваться для построения сообщения, которое затем сохраняется в переменной:

first_name = "ada"

last_name = "lovelace"

full_name = first_name + " " + last_name

(1) message = "Hello, " + full_name.title() + "!"

(2) print(message)

Этот код также выводит сообщение “Hello, Ada Lovelace!”, но сохранение текста сообщения в переменной (1) существенно упрощает завершающую команду ­печати (2).

Табуляции и разрывы строк

В программировании термином «пропуск» (whitespace) называются такие непечатаемые символы, как пробелы, табуляции и символы конца строки. Пропуски структурируют текст, чтобы пользователю было удобнее читать его.

Для включения в текст позиции табуляции используется комбинация символов \t, как в точке (1) :

>>> print("Python")

Python

(1) >>> print("\tPython")

. .Python

Разрывы строк добавляются с помощью комбинации символов \n:

>>> print("Languages:\nPython\nC\nJavaScript")

Languages:

Python

C

JavaScript

Табуляции и разрывы строк могут сочетаться в тексте. Скажем, последовательность "\n\t" приказывает Python начать текст с новой строки, в начале которой располагается табуляция.

Следующий пример демонстрирует вывод одного сообщения с разбиением на ­четыре строки:

>>> print("Languages:\n\tPython\n\tC\n\tJavaScript")

Languages:

. .Python

. .C

. .JavaScript

Разрывы строк и табуляции часто встречаются в двух следующих главах, когда наши программы начнут выводить относительно длинный текст.

Удаление пропусков

Лишние пропуски могут вызвать путаницу в программах. Для программиста строки 'python' и 'python ' внешне неотличимы, но для программы это совершенно разные строки. Python видит лишний пробел в 'python ' и считает, что он действительно важен — до тех пор, пока вы не сообщите о противоположном.

Обращайте внимание на пропуски, потому что в программах часто приходится сравнивать строки, чтобы проверить на совпадение их содержимое. Типичный пример — проверка имен пользователей при входе на сайт. Лишние пропуски могут создавать путаницу и в более простых ситуациях. К счастью, Python позволяет легко удалить лишние пропуски из данных, введенных пользователем.

Python может искать лишние пропуски у левого и правого края строки. Чтобы убедиться в том, что у правого края (в конце) строки нет пропусков, вызовите метод rstrip().

(1) >>> favorite_language = 'python '

(2)>>> favorite_language

'python '

(3)>>> favorite_language.rstrip()

'python'

(4)>>> favorite_language

'python '

Значение, хранящееся в переменной favorite_language в точке (1) , содержит лишние пропуски в конце строки. Когда вы приказываете Python вывести это значение в терминальном сеансе, вы видите пробел в конце значения (2). Когда метод rstrip() работает с переменной favorite_language в точке (3), этот лишний пробел удаляется. Впрочем, удаление лишь временное: если снова запросить значение favorite_language, мы видим, что строка не отличается от исходной, включая лишний пропуск (4).

Чтобы навсегда исключить пропуск из строки, следует записать усеченное значение обратно в переменную:

>>> favorite_language = 'python '

(1) >>> favorite_language = favorite_language.rstrip()

>>> favorite_language

'python'

Сначала пропуски удаляются в конце строки, а потом значение записывается в исходную переменную (1) . Операция изменения значения переменной с последующим его сохранением в исходной переменной часто выполняется в программировании. Так значение переменной может изменяться в ходе выполнения программы или в ответ на действия пользователя.

Пропуски также можно удалить у левого края (в начале) строки при помощи метода lstrip(), а метод strip() удаляет пропуски с обоих концов:

(1) >>> favorite_language = ' python '

(2)>>> favorite_language.rstrip()

' python'

(3)>>> favorite_language.lstrip()

'python '

(4) >>> favorite_language.strip()

'python'

В этом примере исходное значение содержит пропуски в начале и в конце (1) . Затем пропуски удаляются у правого края (2), у левого края (3) и с обоих концов строки (4). Поэкспериментируйте с функциями удаления пропусков, это поможет вам освоиться с работой со строками. На практике эти функции чаще всего применяются для «очистки» пользовательского ввода перед его сохранением в программе.

Предотвращение синтаксических ошибок в строках

Синтаксические ошибки встречаются в программах более или менее регулярно. Синтаксическая ошибка происходит тогда, когда Python не распознает часть вашей программы как действительный код Python. Например, если заключить апостроф в одиночные кавычки, случится ошибка. Это происходит из-за того, что Python интерпретирует все символы от первой одиночной кавычки до апострофа как строку. После этого Python пытается интерпретировать остаток текста строки как код Python, что порождает ошибки.

Разберемся, как же правильно использовать одиночные или двойные кавычки. Сохраните следующую программу в файле apostrophe.py и запустите ее:

apostrophe.py

message = "One of Python's strengths is its diverse community."

print(message)

Апостроф находится в строке, заключенной в двойные кавычки, так что у интерпретатора Python не возникает проблем с правильной интерпретацией следующей строки:

One of Python's strengths is its diverse community.

Однако при использовании одиночных кавычек Python не сможет определить, где должна заканчиваться строка:

message = 'One of Python's strengths is its diverse community.'

print(message)

Программа выводит следующий результат:

. File "apostrophe.py", line 1

. .message = 'One of Python's strengths is its diverse community.'

. . . . . . . . . . . . . .^ (1)

SyntaxError: invalid syntax

Из выходных данных видно, что ошибка происходит в позиции (1) сразу же после второй одиночной кавычки. Эта синтаксическая ошибка указывает, что интерпретатор не распознает какую-то конструкцию как действительный код Python. Ошибки могут возникать по разным причинам; я буду выделять наиболее распространенные источники по мере того, как они будут встречаться нам.

Синтаксические ошибки будут часто досаждать вам, пока вы учитесь писать правильный код Python. Кроме того, ошибки этой категории также являются наиболее расплывчатыми и неконкретными, поэтому их особенно трудно находить и исправлять. Если вы зайдете в тупик из-за особенно коварной ошибки, обращайтесь к рекомендациям в приложении В.

примечание

Функция цветового выделения синтаксиса ускоряет выявление некоторых синтаксических ошибок прямо во время написания программы. Если вы увидите, что код Python выделяется как обычный текст (или обычный текст выделяется как код Python), скорее всего, в вашем файле где-то пропущена кавычка.

Вывод в Python 2

В Python 2 команда print имеет немного иной синтаксис:

>>> python2.7

>>> print "Hello Python 2.7 world!"

Hello Python 2.7 world!

В Python 2 выводимый текст не обязательно заключать в круглые скобки. Формально в Python 3 print является функцией, поэтому круглые скобки обязательны. Некоторые команды print в Python 2 содержат круглые скобки, однако их поведение несколько отличается от того, что вы видите в Python 3. Когда вы смотрите на код, написанный на Python 2, с большой вероятностью в одних командах print будут присутствовать круглые скобки, а в других круглых скобок не будет.

Упражнения

Сохраните код каждого из следующих упражнений в отдельном файле с именем name_cases.py. Если у вас возникнут проблемы, сделайте перерыв или обратитесь к рекомендациям в приложении В.

2-3. Личное сообщение: сохраните имя пользователя в переменной и выведите сообщение, предназначенное для конкретного человека. Сообщение должно быть простым, например: “Hello Eric, would you like to learn some Python today?”

2-4. Регистр символов в именах: сохраните имя пользователя в переменной и выведите его в нижнем регистре, в верхнем регистре и с капитализацией начальных букв каждого слова.

2-5. Знаменитая цитата: найдите известное высказывание, которое вам понравилось. Выведите текст цитаты с именем автора. Результат должен выглядеть примерно так (включая кавычки):

Albert Einstein once said, "A person who never made a

mistake never tried anything new."

2-6. Знаменитая цитата 2: повторите упражнение 2-5, но на этот раз сохраните имя автора цитаты в переменной famous_person. Затем составьте сообщение и сохраните его в новой переменной с именем message. Выведите свое сообщение.

2-7. Удаление пропусков: сохраните имя пользователя в переменной. Добавьте в начале и в конце имени несколько пропусков. Проследите за тем, чтобы каждая служебная последовательность , “\t” и “\n”, встречалась по крайней мере один раз.

Выведите имя, чтобы были видны пропуски в начале и конце строки. Затем выведите его снова с использованием каждой из функций удаления пропусков: lstrip(), rstrip() и strip().

Целые числа

В Python с целыми числами можно выполнять операции сложения (+), вычитания (-), умножения (*) и деления(/).

>>> 2 + 3

5

>>> 3 - 2

1

>>> 2 * 3

6

>>> 3 / 2

1.5

В терминальном сеансе Python просто возвращает результат операции. Для представления операции возведения в степень в Python используется сдвоенный знак умножения:

>>> 3 ** 2

9

>>> 3 ** 3

27

>>> 10 ** 6

1000000

В Python также существует определенный порядок операций, что позволяет использовать несколько операций в одном выражении. Круглые скобки используются для изменения порядка операций, чтобы выражение могло вычисляться в нужном порядке. Пример:

>>> 2 + 3*4

14

>>> (2 + 3) * 4

20

Пробелы в этих примерах не влияют на то, как Python вычисляет выражения; они просто помогают быстрее найти приоритетные операции при чтении кода.

Вещественные числа

В Python числа, имеющие дробную часть, называются вещественными (или «числами с плавающей точкой»). Обычно разработчик может просто пользоваться дробными значениями, не особенно задумываясь об их поведении. Просто введите нужные числа, а Python скорее всего сделает именно то, что вы от него хотите:

>>> 0.1 + 0.1

0.2

>>> 0.2 + 0.2

0.4

>>> 2 * 0.1

0.2

>>> 2 * 0.2

0.4

Однако в некоторых ситуациях вдруг оказывается, что результат содержит неожиданно большое количество разрядов в дробной части:

>>> 0.2 + 0.1

0.30000000000000004

>>> 3 * 0.1

0.30000000000000004

Нечто подобное может произойти в любом языке; для беспокойства нет причин. Python пытается подобрать как можно более точное представление результата, что иногда бывает нелегко из-за особенностей внутреннего представления чисел в компьютерах. Пока просто не обращайте внимания на «лишние» разряды; вы ­узнаете, как поступать в подобных ситуациях, когда эта проблема станет актуальной для вас в проектах части II.

Предотвращение ошибок типов с использованием функции str()

Часто значение переменной должно использоваться внутри сообщения. Допустим, вы хотите поздравить пользователя с днем рождения. И вы написали для этого следующий код:

birthday.py

age = 23

message = "Happy " + age + "rd Birthday!"

print(message)

Казалось бы, программа должна вывести простое приветствие: Happy 23rd birthday! Но, если запустить ее, появляется сообщение об ошибке:

Traceback (most recent call last):

File "birthday.py", line 2, in

. .message = "Happy " + age + "rd Birthday!"

(1) TypeError: Can't convert 'int' object to str implicitly

На этот раз произошла ошибка типа. Это означает, что Python не понимает, какую информацию вы используете. В данном примере Python видит, что в точке (1) используется переменная с целочисленным значением (int), но не знает, как следует интерпретировать это значение. Дело в том, что переменная может представлять как число 23, так и пару отдельных символов 2 и 3. При таком использовании целых чисел в строках необходимо явно указать, что целое число должно использоваться как строка из символов. Для этого переменная передается функции str(), преобразующей не-строковые значения к строковому виду:

age = 23

message = "Happy " + str(age) + "rd Birthday!"

print(message)

Теперь Python понимает, что вы хотите преобразовать числовое значение 23 в строку и вывести символы 2 и 3 в составе поздравления. Ожидаемый результат выводится без всяких ошибок:

Happy 23rd Birthday!

В большинстве случаев работа с числами в Python проходит достаточно тривиально. Если вы получаете неожиданные результаты, проверьте, правильно ли Python интерпретирует числовые данные – как числовое значение или как строку.

Целые числа в Python 2

При делении целых чисел Python 2 возвращает несколько иной результат:

>>> python2.7

>>> 3 / 2

1

Вместо 1.5 Python возвращает 1. Результатом деления целых чисел в Python 2 становится целое число с потерей остатка. Обратите внимание: результат не округ­ляется, просто остаток от деления пропадает.

Чтобы избежать этого поведения в Python 2, проследите за тем, чтобы хотя бы одно из двух чисел было вещественным. В этом случае результат также будет вещественным:

>>> 3 / 2

1

>>> 3.0 / 2

1.5

>>> 3 / 2.0

1.5

>>> 3.0 / 2.0

1.5

Такое поведение при делении часто приводит к недоразумениям, когда люди, привыкшие работать с Python 3, начинают использовать Python 2, или наоборот. Если вы используете или пишете код, в котором смешиваются целые и вещественные числа, будьте внимательны.

Упражнения

2-8. Число 8: напишите операции сложения, вычитания, умножения и деления, результатом которых является число 8. Не забудьте заключить операции в команды print, чтобы проверить результат. Вы должны написать четыре строки кода, которые выглядят примерно так:

print(5 + 3)

Результатом должны быть четыре строки, в каждой из которых выводится ­число 8.

2-9. Любимое число: сохраните свое любимое число в переменной. Затем при помощи переменной создайте сообщение для вывода этого числа. Выведите это сообщение.

Как создаются комментарии?

В языке Python признаком комментария является символ «решетка» (#). Интерпретатор Python игнорирует все символы, следующие в коде после # до конца строки. Пример:

comment.py

# Say hello to everyone.

print("Hello Python people!")

Python игнорирует первую строку и выполняет вторую.

Hello Python people!

Какие комментарии следует писать?

Комментарии пишутся прежде всего для того, чтобы объяснить, что должен делать ваш код и как он работает. В ходе работы над проектом вы понимаете, как работают все его компоненты. Но, если вернуться к проекту спустя некоторое время, скорее всего, некоторые подробности будут забыты. Конечно, всегда можно изучить код и разобраться в том, как должны работать его части, но хорошие комментарии с доступным изложением общих принципов работы кода сэкономят немало времени.

Если вы хотите стать профессиональным программистом или участвовать в совместной работе с другими программистами, научитесь писать осмысленные комментарии. В наши дни почти все программы разрабатываются коллективно в группах — либо группами работников одной компании, либо группами энтузиастов, совместно работающих над проектом с открытым кодом. Опытные программисты ожидают увидеть комментарии в коде, поэтому лучше привыкайте добавлять содержательные комментарии прямо сейчас. Написание простых, лаконичных комментариев – одна из самых полезных привычек, необходимых начинающему программисту.

Принимая решение о том, нужно ли писать комментарий или нет, спросите себя, пришлось ли вам перебрать несколько вариантов в поисках разумного решения для некоторой задачи; если ответ будет положительным, напишите комментарий по поводу вашего решения. Удалить лишние комментарии позднее намного проще, чем возвращаться и добавлять комментарии в программу. С этого момента я буду использовать комментарии в примерах для пояснения смысла некоторых частей кода.

Упражнения

2-10. Добавление комментариев: выберите две программы из написанных вами и добавьте в каждую хотя бы один комментарий. Если вы не найдете, что написать в комментариях, потому что программы были слишком просты, добавьте свое имя и текущую дату в начало кода. Затем добавьте одно предложение с описанием того, что делает программа.