Uvod v Python: 9 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:03

Python je zelo uporaben in prilagodljiv računalniški programski jezik, ki ga je ustvaril Guido van Rossum. Python je tudi aplikacija na Raspberry Pi, ki interpretira kodo, ki jo vnesete, v nekaj, kar Raspberry Pi lahko razume in uporabi. Na namiznem računalniku bi morali namestiti Python, ki pa je že priložen v paketu Raspbian, zato je pripravljen za uporabo.

Morda mislite, da je Python poimenovan po vrsti kače, vendar je bil pravzaprav poimenovan po televizijski oddaji Leteči cirkus Monty Python. Za tiste, ki ne veste, je bila to britanska komična oddaja, ki je bila prvič predvajana v sedemdesetih letih. Vabim vas, da si ogledate skico Ministrstva za neumne hoje:)

Zgornjo sliko je na način Terry Gilliam ustvarila Allison Parten in jo našli pod licenco za dodeljevanje Creative Commons.

V primerjavi z drugimi računalniškimi jeziki je Python enostaven za branje in razumevanje, zaradi česar je odličen za začetnike. Da ne bo pomote, Python je tudi zelo zmogljiv in se uporablja za izdelavo kompleksne, ustvarjalne in komercialne programske opreme. Zaradi teh in drugih razlogov je Python jezik številka ena, s katerim lahko začnete pri pisanju programov za Raspberry Pi (čeprav je mogoče uporabiti več jezikov).

Kot vsak jezik ima tudi Python slovnico s pravili za urejanje besed in ločil. Izraz, ki se uporablja za ta temeljna pravila strukturiranja jezika, se imenuje sintaksa. V tej lekciji bom opozoril na skladnjo Python skupaj s primerno kodo, ki jo lahko preizkusite. V razredu te velikosti je nemogoče pregledati vse, kar lahko Python naredi, toda ta in naslednja lekcija z naslovom Uporabi GPIO -je in Nadaljuj s Pythonom vas bosta pripeljala do prvih programov. Ko boste brali in delali na primerih, boste spoznali nekaj temeljnih načel Pythona in programiranja na splošno.

1. korak: Python 2 ali 3?

Trenutno se uporabljata in poučujeta dve različici Pythona. Čeprav se ne bom spuščal v podrobnosti, kako se razlikujejo, je pomembno vedeti, da obstaja razlika. Če želite to vedeti, si prihranite veliko praskanja po glavi, ko primeri, najdeni na spletu, ne delujejo.

Python 2 naj bi bil uradno upokojen do leta 2020, kot navaja Python Software Foundation. To pravijo na svojem spletnem mestu: "Kot zadnji v seriji 2.x bo imel 2.7 podaljšano obdobje vzdrževanja. Trenutni načrt naj bi ga podpiral vsaj 10 let od prvotne izdaje 2.7. To pomeni, da bo bugfix izide do leta 2020. " Obstaja celo ura za odštevanje, ki je v dobri zabavi ali pa morda ljudje načrtujejo odhod, da dokončajo konec Pythona 2.

V tem razredu uporabljamo oboje. Običajno bi pogledal v prihodnost in uporabil Python 3, vendar se je pri ustvarjanju primerov za ta razred nekaj zgodilo. Del programske opreme, ki sem ga želel uporabiti za končni program Python, še ni bil posodobljen za podporo Python 3. Kar dejansko odlično ponazarja moje stališče o tem, kako je vredno omeniti oba v tem trenutku.

2. korak: Interaktivni skript Vs Python

Pri delu z aplikacijo Python lahko izbirate med dvema načinoma: interaktivnim in skriptnim.

Interaktivni način uporablja lupino Python za razlago kode Python takoj, ko jo vnesete in pritisnete Enter. Odlično je za učenje in preizkušanje delov programa. V tej lekciji bomo obravnavali nekaj načinov dostopa do lupine Python.

Ko pišete skript python, imenovan tudi program, ne uporabljate interaktivne lupine, temveč urejevalnik besedil. Na ta način lahko shranite, uredite in pozneje zaženete več vrstic kode Python, ko to potrebujete.

3. korak: IDLE: Interaktivno

Z nameščeno programsko opremo Python prihaja standardno Pythonovo razvojno okolje, imenovano IDLE (Integrirano okolje DeveLopment). Tu boste začeli pisati svoje prve programe za Python!

IDLE ima dva dela:

1) Okno lupine Python, ki vam omogoča dostop do Pythona v interaktivnem načinu.

2) Urejevalnik datotek, ki vam omogoča ustvarjanje in urejanje obstoječih skriptov Python, imenovan tudi način skripta.

Odprite Python 3 (IDLE) v meniju> Programiranje. Okno, ki ga vidite, se imenuje tolmač Python ali okno lupine. Trije znaki večji od ">>>" se imenujejo poziv. Ko vidite poziv, to pomeni, da Python čaka, da mu poveste, naj nekaj naredi. Dajmo nekaj kode!

Vnesite naslednjo izjavo, če želite povedati mestu, v katerem živite. Živim v San Franciscu, zato je moja izjava:

print ("Pozdravljeni, San Francisco!")

Pritisnite enter in vse, kar vnesete med narekovaje, se natisne v lupini pod pozivom. Stavek print () se razlikuje med Pythonom 2 in Pythonom 3. V oklepaju Python 2 se ne uporabljajo in izgleda tako:

natisni "Pozdravljeni, San Francisco!"

Pravkar ste izvedli osnovni "zdravo, svet" Pythona, vendar z majhnim (super majhnim) zasukom. Ustavimo se tukaj in ugotovimo, kaj ste pravkar vnesli.

Funkcije

Print () je znan kot funkcija. Funkcija zmanjša ponavljanje in pomaga organizirati program tako, da ob vsakem klicu izvede blok kode. Ko vnesete print (), pokličete funkcijo tiskanja, ki nato v ozadju vodi vrstice kode, ki računalniškim navodilom prikaže besede, ki ste jih dali med oklepaje. Print () je vgrajena funkcija, ki jo lahko kadar koli pokličete v Pythonu, vendar lahko napišete tudi svoje funkcije.

Naredimo interakcijo med vami in Pythonom bolj dinamično z dodajanjem uporabniškega vnosa. V novo okno vnesite naslednje:

name = input ("Pozdravljeni, kako vam je ime?")

Funkcija input () vnese uporabniški vnos s tipkovnice in vam daje možnost, da uporabnika pozovete s sporočilom. V tem primeru je to sporočilo pozdrav in vprašanje, ki uporabnika (vas) vpraša, kako vam je ime. Ko pritisnete enter, se bo vprašanje natisnilo in počakalo na vaš odgovor. Pojdi naprej in odgovori s svojim imenom.

Ime = levo od funkcije input () se imenuje spremenljivka.

Spremenljivke

Tako kot funkcije so tudi spremenljivke osrednji element katerega koli programskega jezika. Spremenljivka deluje kot prazen vsebnik, v katerega lahko vnesete del podatkov. Ko spustite podatke, mu date ime, kot da ga pišete na zunanji strani vsebnika. Edinstveno ime, ki mu ga daste, lahko nato uporabite za sklicevanje na podatke v celotnem programu. Spremenljivko lahko poimenujete skoraj vse, vendar mora biti čim bolj opisna. Tako boste program lažje razumeli, če ga boste pozneje prebrali. Podatki, shranjeni v spremenljivki, se lahko spremenijo; primer tega boste videli v naslednji lekciji.

Vaše ime je bilo shranjeno v spremenljivki ime (poskusite jo poklicati drugače). Zdaj lahko uporabite funkcijo ime v funkciji print () in jo dodate v sporočilo z znakom "+":

print ("Lepo te je spoznati," + ime)

Nadaljujmo s pridobivanjem uporabniškega vnosa, shranjevanjem v spremenljivke in tiskanjem podatkov za simulacijo pogovora med vami in računalnikom.

city = input ("V katerem mestu živiš?")

print ("Slišal sem za" + mesto + ". Kaj menite o" + mesto + "," + ime + "?")

Sam klic funkcije input () še vedno čaka na vnos uporabnika, vendar brez tiskanja sporočila.

answer = input ()

Ker računalniki izpolnjujejo naše ponudbe, se bom strinjal z računalnikom. Če želite, se lahko strinjate. To je odlična stvar pri programiranju, odvisno je od vas.

print ("Se strinjam s tabo." + odgovor)

V redu je, če v lupini Python kadar koli vidite napako. Vaši podatki bodo shranjeni v spremenljivkah, dokler ne zaprete seje.

Interaktivna lupina je kot nalašč za testiranje ukazov in ogled, kaj deluje. Vendar program ne shrani, zato ga lahko zaženete pozneje. Sejo lahko shranite, vendar Python shrani tudi pozive, napake in vse ostalo, kar vidite v oknu lupine. Vse to bo povzročilo napake, če boste Python pozneje zagnali kot program.

Če želite eksperimentirati (in kot razredno vajo), dodajte temu programu še dve vrstici, da nadaljujete pogovor med vami in računalnikom. Ustvarite spremenljivko in natisnite izjavo z novo spremenljivko. Naredite posnetek zaslona ali shranite, kar ste naredili, v lupino za referenco. Uporabili ga boste v naslednjem koraku.

4. korak: IDLE: Skript

Za razliko od lupine se uporablja urejevalnik, tako da lahko shranite in uredite svoje programe Python. Čeprav lahko uporabljate več urejevalnikov, ima IDLE enega, zato začnimo s tem.

Ustvarite novo datoteko v IDLE s pritiskom na Ctrl + N ali se pomaknite do Datoteka> Novo.

Upoštevajte, da okno, ki ga vidite, nima poziva »>>>«. Zdaj ste v urejevalniku in ste pripravljeni za pisanje, shranjevanje in zagon programa Python. V lupino zapišite program, ki ste ga ustvarili, in vključite dve novi vrstici, ki ste jih našli v zadnjem razdelku. Kot primer, tukaj je moj zadnji scenarij:

name = input ("Pozdravljeni, kako vam je ime?")

print ("Lepo vas je spoznati," + ime) city = input ("V katerem mestu živite?") print ("Slišal sem za" + mesto + ". Kaj menite o" + mesto + ",” + Ime +"? ") Answer = input () print (" Se strinjam s tabo, " + odgovor) favSpot = input (" Katera je tvoja najljubša točka? ") Print (" Nikoli nisem bil, vendar bi rad pojdi kdaj na " + favSpot)

Shranite ga kot city.py. Privzeta lokacija je vaš domači imenik.

5. korak: Zaženite program Python

Vaš program je shranjen in pripravljen za izvajanje. Obstaja nekaj različnih načinov za zagon programa Python na Raspberry Pi. Gremo čez dve. Izberite enega za zagon programa in naredite posnetek zaslona, ko končate pogovor.

1) Zaženi iz IDLE

Pritisnite F5 ali pojdite navzgor do orodne vrstice in kliknite Run> Run Module. Python bo rezultate natisnil v oknu lupine. Če želite ustaviti program, pritisnite Ctrl+F6 ali pojdite na Shell> Restart Shell.

2) Zaženite iz lupine Linux

Programi, shranjeni v Raspberry Pi, se lahko izvajajo tudi iz zmogljive lupine Linuxa. Če želite zagnati program Python iz ukazne vrstice, mora biti vaš program v trenutnem delovnem imeniku. LXTerminal vas zažene v domačem imeniku pi, kjer se python samodejno shrani, zato bi morali biti že v mapi z datoteko. Če želite preveriti, vnesite:

ls

Moral bi videti vaš shranjeni program city.py.

Če želite zagnati slog ukazne vrstice programa Python, vnesite python3 skupaj z imenom vašega skripta:

python3 city.py

Za skript, napisan v Pythonu 2, bi namesto python3 uporabili python:

python nameOfScript.py

Prva vrstica programa se bo izvajala in čakala, da vnesete svoje ime. Izvajalo se bo od zgoraj navzdol, dokler ne pride do zadnje funkcije print ().

Ustavitev programa Python

Če želite ustaviti izvajani program Python v ukazni vrstici, pritisnite Ctrl + Z.

6. korak: lupina Python + Linux

Čeprav bo Python glavni jezik, ki ga uporabljate za programiranje Raspberry Pi, boste včasih želeli z orodjem ali aplikacijo ukazne vrstice doseči nekaj. Ukazno vrstico in Python lahko kombinirate za uporabo vaših najljubših ukazov z modulom, imenovanim os.

Modul je zbirka vnaprej napisane kode, ki jo lahko uporabite za dodajanje funkcionalnosti svojim programom. Z uporabo modula lahko prihranite tudi težave pri iskanju precej zapletenih stvari. Recimo, da želite slediti planetom in preučevati njihove orbite s svojim Raspberry Pi. Namesto da bi ugotovili zapleteno matematiko za določanjem položaja Sonca, lahko uporabite modul*, ki je to že ugotovil.

Če želite uporabljati os, ga morate najprej uvoziti. Nadaljujte in sledite v lupini Python:

uvoz os

Ukaz, ki ga želite zagnati v lupini Linuxa, naložite v spremenljivko. Tukaj uporabljamo aplikacijo omxplayer za predvajalnik videoposnetkov ukazne vrstice za predvajanje preskusnega videa, ki je priložen Raspbian:

playVideo = "omxplayer /opt/vc/src/hello_pi/hello_video/test.h264"

Z os.system () pošljite ukaz lupine Linuxa:

os.system (playVideo)

* Res obstaja modul Python, ki lahko sledi planetom, imenuje se PyEphem.

7. korak: Fotografirajte in predvajajte zvok s Pythonom

Picamera

Doslej ste z aplikacijo ukazne vrstice Raspistill posneli vrsto fotografij. Na voljo je modul Python, imenovan Picamera, ki ga lahko uporabite namesto tega, ki ima tudi več funkcij, ki bodo v pomoč pri izdelavi končnega programa za foto stojnico. Spodnji koraki lahko zajemajo vaš zaslon, zato ne pozabite, da za ustavitev postopka vnesite Ctrl + F6.

Odprite lupino Python in vnesite naslednje vrstice:

uvozna pikamera

camera = picamera. PiCamera ()

camera.resolution = (640, 480)

camera.start_preview ()

Uporabite predogled v živo za pomoč pri namestitvi fotoaparata, da posnamete fotografijo sebe ali svoje mize. Predogled kamere lahko zavzame večino vašega zaslona. Ponovite prve tri ukaze, nato pojdite na zajem in shranjevanje slike:

camera.capture ('testImage.jpg')

Poskusite spremeniti svetlost fotoaparata z atributom svetlosti. Nastavite ga lahko na poljubno število med 0 in 100, privzeta vrednost pa je 50. Poskusite ga nastaviti na drugo številko in nato posnemite novo fotografijo, ki bo zamenjala prvo:

kamera.svetlost = 60

camera.capture ('testImage.jpg')

Ne pozabite vzeti nekaj časa, da si ogledate dokumentacijo Picamera.

Uporaba os modula

Če želite uporabiti aplikacijo ukazne vrstice, kot je Raspistill, lahko uporabite modul os. Vnesite Cmd + F6, da zaprete postopek in sprostite kamero iz Picamere. Nato vnesite naslednje ukaze:

uvoz os

takePhoto = "raspistill -o testImage.jpg"

os.system (takePhoto)

Pygame.mikser

Preprost in robusten način predvajanja zvočnih datotek je uporaba Pygame. Pygame je niz modulov Python, ki je priložen Raspbianu, zato ga ni treba namestiti.

Pygame je priljubljen in zabaven, zato je okoli njega veliko podpore in razvoja. Preverite primere in dokumentacijo na spletnem mestu. Poleg tega, da se uporablja za ustvarjanje iger, je to preprost način za predvajanje zvokov, prikaz slik in drugo. Za predvajanje zvokov uporabite objekt Sound v modulu pygame.mixer.

Odprite tolmač Python 3 in vnesite naslednje vrstice:

uvozite pygame.mixer

iz pygame.mixerja uvoz zvoka

pygame.mixer.init ()

bas = zvok ('bass3.wav')

bass.play ()

8. korak: Uporaba Pythona zunaj IDLE

Namizni urejevalnikiIDLE je odličen način za začetek pisanja programov Python, vendar vam ga ni treba uporabljati. Program Python lahko ustvarite s katerim koli urejevalnikom besedil, če je na koncu shranjen z.py. IDLE je en primer namiznega grafičnega urejevalnika besedil. Še en, ki je priložen Raspbianu, se imenuje Leafpad. Leafpad najdete pod Dodatki v začetnem meniju.

Urejevalnik ukazne vrstice

Z Nano ste že spoznali urejevalnik besedil ukazne vrstice. Tako kot grafični urejevalnik lahko uporabite nano za ustvarjanje skripta. Ko odprete Nano, shranite novo datoteko s pripono.py. Če ga najprej shranite kot datoteko python, bo urejevalnik med pisanjem zagotovil označevanje sintakse python.

Brez označevanja sintakse pred shranjevanjem imena datoteke s pripono.py.

S poudarjanjem skladnje.

Python tolmač iz ukazne vrstice

IDLE ni edino mesto, kjer lahko uporabite interaktivni tolmač Python. Lahko ga prikličete tudi iz lupine Linuxa! Preprosto vnesite:

python3

Ali za tolmača Python 2:

python

Če želite zapreti tolmač, pritisnite Ctrl + D ali vnesite:

prenehati()

9. korak: Posnetek zaslona programa

Pokažite svoje programske sposobnosti Python! Naložite posnetek zaslona po končanem izvajanju programa city.py in nam povejte, ali ste ga zagnali iz IDLE ali lupine Linux.