Въведение в Python: 9 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:51

Python е много полезен и гъвкав език за компютърно програмиране, създаден от Guido van Rossum. Python също е приложение на Raspberry Pi, което интерпретира кода, който пишете, в нещо, което Raspberry Pi може да разбере и използва. На вашия настолен компютър ще трябва да инсталирате Python, но той вече е в комплект с Raspbian, така че е готов за използване.

Може би си мислите, че Python е кръстен на вида змия, но всъщност е кръстен на телевизионното предаване „Летящ цирк на Монти Пайтън“. За тези от вас, които не знаят, това беше британско комедийно шоу, излъчено за първи път през 70 -те години. Препоръчвам ви да гледате скицата на Министерството на глупавите разходки:)

Горното изображение е създадено по начин на Тери Гилиъм от Allison Parten и е намерено под лиценза за приписване на Creative Commons.

В сравнение с други компютърни езици, Python е лесен за четене и разбиране, което го прави чудесен за начинаещи. Но не се заблуждавайте, Python също е много мощен и се използва за създаване на сложен, креативен и търговски софтуер. Тези и други причини правят Python език номер едно, с който да започнете, когато пишете програми за Raspberry Pi (въпреки че могат да се използват няколко езика).

Както всеки език, Python има граматика с правила за подреждане на думи и пунктуация. Терминът, използван за тези основни правила за структуриране на език, се нарича синтаксис. Ще посоча синтаксиса на Python през целия урок, заедно с примерен код, който можете да изпробвате. В клас с този размер е невъзможно да се премине през всичко, което Python може да направи, но този и следващият урок, озаглавен Използване на GPIO и Продължете с Python, ще ви помогнат да започнете с първите си програми. Докато четете и работите с примерите, ще научите за някои от основните принципи на Python и програмирането като цяло.

Стъпка 1: Python 2 или 3?

В момента има две версии на Python, които се използват и преподават. Въпреки че няма да навлизам в начина, по който са различни, е важно да се знае, че има разлика. Да знаете това означава да си спестите много чесане на главата, когато примерите, намерени онлайн, не работят.

Очаква се Python 2 да бъде официално пенсиониран до 2020 г., както е посочено от софтуерната фондация Python. Те казват това на своя сайт: „Тъй като е последната от поредицата 2.x, 2.7 ще има продължителен период на поддръжка. Настоящият план е да го поддържа поне 10 години от първоначалната версия 2.7. Това означава, че ще има bugfix излиза до 2020 г. Има дори часовник за обратно броене, който се забавлява или може би хората могат да планират заминаващо парти, за да финализират края на Python 2.

В този клас използваме и двете. Обикновено щях да гледам в бъдещето и да използвам Python 3, но нещо се случи, докато създавах примери за този клас. Една част от софтуера, който исках да използвам за последната програма на Python, все още не беше актуализирана, за да поддържа Python 3. Което всъщност перфектно илюстрира моята гледна точка как си струва да спомена и двете в момента.

Стъпка 2: Python Interactive Vs Script

Когато работите с приложението Python, имате два режима за избор: интерактивен и скрипт.

Интерактивният режим използва черупката на Python, за да интерпретира кода на Python незабавно, след като бъде въведен и натиснете Enter. Това е чудесно за изучаване и тестване на части от програма. Ще разгледаме няколко начина за достъп до черупката на Python в този урок.

Когато пишете скрипт на python, наричан още програма, не използвате интерактивната обвивка, а текстов редактор. По този начин можете да запишете, редактирате и по -късно да изпълните няколко реда код на Python, когато имате нужда.

Стъпка 3: IDLE: Интерактивен

С инсталирания софтуер на Python идва стандартната среда за разработка на Python, наречена IDLE (Integrated DeveLopment Environment). Тук ще започнете да пишете първите си програми на Python!

Има две части на IDLE:

1) Прозорецът на черупката на Python, който ви дава достъп до Python в интерактивен режим.

2) Редактор на файлове, който ви позволява да създавате и редактирате съществуващи скриптове на Python, наричан още режим на скрипт.

Отворете Python 3 (IDLE) от Меню> Програмиране. Прозорецът, който виждате, се нарича интерпретатор на Python или прозорец на черупка. Трите знака по-големи от ">>>" се наричат подкана. Когато видите подкана, това означава, че Python чака да му кажете да направи нещо. Нека му дадем някакъв код!

Въведете следното изявление, за да извикате града, в който живеете. Аз живея в Сан Франциско, така че моето изявление да бъде:

print ("Здравей, Сан Франциско!")

Натиснете enter и всичко, което поставите между кавичките, ще се отпечата в черупката под подканата. Изразът print () се различава между Python 2 и Python 3. В Python 2 скобите не се използват и изглежда така:

отпечатайте "Здравей, Сан Франциско!"

Току -що изпълнихте основния „здравей, свят“на Python, но с малък (супер малък) обрат. Нека спрем до тук и да определим какво точно сте въвели.

Функции

Print () е известен като функция. Функция намалява повторението и помага да се поддържа програма организирана чрез изпълнение на блок код при всяко извикване. Когато въвеждате print (), извиквате функцията за печат, която след това изпълнява реда от код зад кулисите, която дава на компютъра инструкции да показва думите, които поставяте между скобите. Print () е вградена функция, която можете да извикате по всяко време в Python, но можете да напишете и свои собствени функции.

Нека направим взаимодействието между вас и Python по -динамично, като добавим потребителски вход. В нов прозорец въведете следното:

name = input ("Здравейте, как се казвате?")

Функцията input () взема въвеждане от потребителя от клавиатурата и ви дава възможност да подканите потребителя със съобщение. В този случай това съобщение е поздрав и въпрос, който пита потребителя (вас) как се казвате. След като натиснете Enter, въпросът ще се отпечата и ще изчака отговора ви. Продължете и отговорете с името си.

Името = вляво от функцията input () се нарича променлива.

Променливи

Подобно на функциите, променливите също са основен елемент на всеки език за програмиране. Променлива действа като празен контейнер, в който можете да поставите част от данните. Когато пуснете данни, вие й давате име, сякаш я пишете от външната страна на контейнера. Уникалното име, което му давате, може след това да се използва за справка с данните вътре във вашата програма. Можете да назовете променлива почти всичко, но тя трябва да бъде възможно най -описателна. Това прави програмата ви по -лесна за разбиране, когато я прочетете по -късно. Данните, съхранявани в променлива, могат да се променят; ще видите пример за това в следващия урок.

Вашето име е съхранено в променливата, наречена name (опитайте да я наречете нещо друго). Вече можете да използвате променливата name във функцията print () и да я добавите към съобщение, като използвате знака "+":

print („Радвам се да се запознаем“, + име)

Нека продължим да практикуваме получаването на потребителски данни, съхраняването им в променливи и отпечатването на данните, за да симулираме разговор между вас и вашия компютър.

city = input ("В кой град живеете?")

print („Чувал съм за„ + град + “. Какво мислите за„ + град + “,„ + име + “?“)

Извикването на функцията input () самостоятелно все още чака въвеждане от потребителя, но го прави без да отпечата съобщение.

отговор = вход ()

Тъй като компютрите отговарят на нашите изисквания, ще накарам компютъра да се съгласи. Можете да го накарате да не се съгласи, ако желаете. Това е страхотното нещо при програмирането, зависи от вас.

print ("Съгласен съм с теб." + отговор)

Всичко е наред, ако видите грешка по всяко време в черупката на Python. Вашите данни ще останат съхранени във вашите променливи, докато не затворите сесията.

Интерактивната обвивка е идеална за тестване на команди и да видите какво работи. Но това не запазва вашата програма, така че можете да я стартирате по -късно. Вашата сесия може да бъде запазена, но Python също запазва подканите, грешките и всичко останало, което виждате в прозореца на обвивката. Всичко това ще доведе до грешки, ако се опитате по -късно Python да го стартира като програма.

За да експериментирате (и като упражнение в клас), добавете още два реда към тази програма, за да продължите разговора между вас и вашия компютър. Създайте променлива и отпечатайте изявление, използвайки новата си променлива. Направете екранна снимка или запазете направеното в черупката за справка. Ще го използвате в следващата стъпка.

Стъпка 4: IDLE: Скрипт

За разлика от черупката, се използва редактор, така че можете да запазвате и редактирате вашите програми на Python. Въпреки че има няколко редактора, които можете да използвате, IDLE идва с един, така че нека започнем с това.

Създайте нов файл в IDLE, като натиснете Ctrl + N или отидете до Файл> Нов.

Забележете как прозорецът, който виждате, няма подкана ">>>". Вече сте в редактора и сте готови да пишете, запазвате и стартирате програма на Python. Напишете програмата, която сте създали в черупката, включително двата нови реда, които измислихте в последния раздел. Като пример, ето моят последен сценарий:

name = input ("Здравейте, как се казвате?")

print ("Приятно ми е", + име) city = input ("В кой град живеете?") print ("Чувал съм за" + city + ". Какво мислите за" + city + “,” + Име +"? ") Answer = input () print (" Съгласен съм с вас ", + answer) favSpot = input (" Кое е любимото ви място? ") Print (" Никога не съм бил, но бих искал да отидете по някое време на „ + favSpot)

Запазете го като city.py. Местоположението по подразбиране е вашата домашна директория.

Стъпка 5: Стартиране на програма на Python

Вашата програма е запазена и готова за изпълнение. Има няколко различни начина за стартиране на Python програма на Raspberry Pi. Нека преминем над две. Изберете такъв, за да стартирате програмата си и направете екранна снимка, след като приключите разговора.

1) Стартирайте от IDLE

Натиснете F5 или отидете нагоре към лентата с инструменти и щракнете върху Run> Run Module. Python ще отпечата резултатите в прозореца на черупката. За да спрете програмата, натиснете Ctrl+F6 или отидете на Shell> Restart Shell.

2) Стартирайте от Linux Shell

Програмите, запазени в Raspberry Pi, могат да се изпълняват и от мощната Linux обвивка. За да стартирате програма на Python от командния ред, програмата ви трябва да е в текущата работна директория. LXTerminal ви стартира в началната директория на pi, където python автоматично записва, така че вече трябва да сте в папката с вашия файл. За да проверите, въведете:

ls

Трябва да видите вашата запазена програма city.py в списъка.

За да изпълните стил на командния ред на Python, въведете python3 плюс името на вашия скрипт:

python3 city.py

За скрипт, написан на Python 2, бихте използвали python вместо python3:

python nameOfScript.py

Първият ред на програмата ще се изпълни, като чака да въведете вашето име. Той ще продължи да се изпълнява отгоре надолу, докато стигне до последната функция print ().

Спиране на програма на Python

За да спрете работеща програма Python в командния ред, натиснете Ctrl + Z.

Стъпка 6: Python + Linux Shell

Въпреки че Python ще бъде основният език, който използвате за програмиране на Raspberry Pi, понякога ще искате да използвате инструмент или приложение от командния ред, за да постигнете нещо. Можете да комбинирате командния ред и Python, за да използвате любимите си команди, като използвате модул, наречен os.

Модулът е колекция от предварително написан код, който можете да използвате, за да добавите функционалност към вашите програми. Използването на модул също може да ви спести неприятностите да разберете как да напишете някои доста сложни неща. Например, кажете, че искате да проследявате планети и да изучавате техните орбити с вашия Raspberry Pi. Вместо да разберете сложната математика зад определянето на позицията на Слънцето, можете да използвате модул*, който вече е разбрал това.

За да използвате os, първо трябва да го импортирате. Продължете и следвайте в черупката на Python:

внос os

Заредете команда, която искате да изпълните в обвивката на Linux, в променлива. Тук използваме приложението за видеоплейър от командния ред omxplayer за възпроизвеждане на тестово видео, което се доставя с Raspbian:

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

Използвайте os.system (), за да изпратите командата на черупката на Linux:

os.system (playVideo)

* Наистина има модул на Python, който може да проследява планетите, той се нарича PyEphem.

Стъпка 7: Направете снимка и пуснете аудио с Python

Пикамера

Досега сте използвали Raspistill приложение от командния ред, за да направите серия от снимки. Наличен е модул Python, наречен Picamera, който можете да използвате вместо него, който също има повече функции, които ще бъдат полезни при изграждането на последната програма за фото кабина. Стъпките по -долу може да покрият екрана ви, така че имайте предвид, че за да спрете процеса, въведете Ctrl + F6.

Отворете черупката на Python и въведете следните редове:

внос пикамера

камера = пикамера. PiCamera ()

camera.resolution = (640, 480)

camera.start_preview ()

Използвайте визуализацията на живо, за да помогнете при позиционирането на камерата, за да заснемете снимка на себе си или на бюрото си. Визуализацията на камерата може да поеме по -голямата част от екрана ви. Повторете първите три команди, след което преминете към заснемане и запазване на изображение:

camera.capture ('testImage.jpg')

Опитайте да промените яркостта на камерата, като използвате атрибута за яркост. Може да бъде зададено на произволно число между 0 и 100, а по подразбиране е 50. Опитайте да го зададете на друг номер, след което заснемете нова снимка, за да замените първата:

camera.brightness = 60

camera.capture ('testImage.jpg')

Не забравяйте да отделите малко време, за да разгледате документацията на Picamera.

Използване на os модул

Ако искате да използвате приложение от командния ред като Raspistill, можете да използвате модула os. Въведете Cmd + F6, за да излезете от стартиращия процес и да освободите камерата от Picamera. След това въведете следните команди:

внос os

takePhoto = "raspistill -o testImage.jpg"

os.system (takePhoto)

Pygame.mixer

Един прост и стабилен начин за възпроизвеждане на звукови файлове е да използвате Pygame. Pygame е набор от модули на Python, които се доставят в комплект с Raspbian, така че няма нужда да го инсталирате.

Pygame е популярен и забавен, така че има много подкрепа и развитие около него. Не забравяйте да разгледате уебсайта за примери и документация. Освен че се използва за създаване на игри, това е лесен начин за възпроизвеждане на звуци, показване на изображения и др. За възпроизвеждане на звуци използвайте обекта Sound в модула pygame.mixer.

Отворете интерпретатора на Python 3 и въведете следните редове:

импортирайте pygame.mixer

от pygame.mixer импортиране на звук

pygame.mixer.init ()

бас = звук ('bass3.wav')

bass.play ()

Стъпка 8: Използване на Python извън IDLE

Desktop EditorsIDLE е чудесен начин да започнете да пишете програми на Python, но не е нужно да го използвате. Можете да създадете програма на Python с помощта на всеки текстов редактор, стига да е записана с.py в края. IDLE е един пример за графичен текстов редактор за настолни компютри. Друг, който идва в комплект с Raspbian, се нарича Leafpad. Можете да намерите Leafpad под Аксесоари в менюто "Старт".

Редактор на командния ред

Вече сте запознати с текстовия редактор на командния ред Nano. Точно като графичен редактор, можете да използвате nano за създаване на скрипт. След отваряне на Nano запазете новия файл със суфикса.py. Запазването му първо като python файл ще гарантира, че редакторът осигурява подчертаване на синтаксиса на python, докато пишете.

Без подчертаване на синтаксис, преди да запазите името на файла с.py суфикс.

С подчертаване на синтаксиса.

Python интерпретатор от командния ред

IDLE не е единственото място, където можете да използвате интерактивния интерпретатор на Python. Може да се извика и от черупката на Linux! Просто въведете:

python3

Или за интерпретатора на Python 2:

python

За да излезете от преводача, натиснете Ctrl + D или въведете:

напусни ()

Стъпка 9: Екранна снимка на програмата

Покажете своите възможности за програмиране на Python! Качете екранна снимка, след като последната програма city.py приключи с работата си и ни кажете дали сте я стартирали от IDLE или от черупката на Linux.