Wprowadzenie do Pythona: 9 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:28

Python to bardzo przydatny i elastyczny język programowania komputerowego stworzony przez Guido van Rossuma. Python to także aplikacja na Raspberry Pi, która interpretuje kod, który piszesz, w coś, co Raspberry Pi może zrozumieć i wykorzystać. Na komputerze stacjonarnym musiałbyś zainstalować Pythona, ale jest on już w pakiecie z Raspbianem, więc jest gotowy do użycia.

Możesz pomyśleć, że nazwa Pythona pochodzi od rodzaju węża, ale w rzeczywistości został nazwany po programie telewizyjnym Latający Cyrk Monty Pythona. Dla tych z Was, którzy nie wiedzą, był to brytyjski program komediowy, który po raz pierwszy wyemitowano w latach siedemdziesiątych. Zachęcam do obejrzenia szkicu Ministerstwa Niemądrych Spacerów:)

Powyższy obraz został stworzony w stylu Terry'ego Gilliama przez Allison Parten i został znaleziony na licencji Creative Commons na uznanie autorstwa.

W porównaniu z innymi językami komputerowymi Python jest łatwy do odczytania i zrozumienia, co czyni go doskonałym dla początkujących. Ale nie popełnij błędu, Python jest również bardzo potężny i służy do tworzenia złożonego, kreatywnego i komercyjnego oprogramowania. Te i inne powody sprawiają, że Python jest pierwszym językiem, od którego należy zacząć pisanie programów dla Raspberry Pi (chociaż można używać kilku języków).

Jak każdy język, Python ma gramatykę z zasadami porządkowania słów i interpunkcji. Termin używany dla tych podstawowych zasad konstruowania języka nazywa się składnią. W tej lekcji przedstawię składnię Pythona wraz z przykładowym kodem do wypróbowania. W klasie tej wielkości nie da się przejrzeć wszystkiego, co potrafi Python, ale ta i następna lekcja, zatytułowana Use the GPIOs and Go Further with Python, ułatwią rozpoczęcie pracy z pierwszymi programami. Czytając i pracując nad przykładami, poznasz niektóre z podstawowych zasad Pythona i programowania w ogóle.

Krok 1: Python 2 czy 3?

Obecnie są używane i nauczane dwie wersje Pythona. Chociaż nie będę wdawać się w sedno tego, jak się różnią, ważne jest, aby wiedzieć, że istnieje różnica. Wiedza o tym pozwala oszczędzić sobie wiele drapania się po głowie, gdy przykłady znalezione w Internecie nie działają.

Python 2 ma zostać oficjalnie wycofany do 2020 roku, jak ogłosiła Python Software Foundation. Mówią to na swojej stronie: „Będąc ostatnim z serii 2.x, wersja 2.7 będzie miała wydłużony okres konserwacji. Obecny plan zakłada wspieranie go przez co najmniej 10 lat od początkowego wydania 2.7. Oznacza to, że będzie publikacje naprawiające błędy do 2020 r.” Jest nawet zegar odliczający, który zapewnia dobrą zabawę, a może po to, aby ludzie mogli zaplanować imprezę pożegnalną, aby sfinalizować koniec Pythona 2.

W tej klasie używamy obu. Normalnie patrzyłbym w przyszłość i używał Pythona 3, ale coś się wydarzyło podczas tworzenia przykładów dla tej klasy. Oprogramowanie, którego chciałem użyć do ostatecznego programu w Pythonie, nie zostało jeszcze zaktualizowane do obsługi Pythona 3. Co właściwie doskonale ilustruje mój punkt widzenia, że warto wspomnieć o obu w tej chwili.

Krok 2: Interaktywny skrypt Pythona Vs

Podczas pracy z aplikacją Python masz do wyboru dwa tryby: interaktywny i skryptowy.

Tryb interaktywny używa powłoki Pythona do interpretacji kodu Pythona natychmiast po jego wpisaniu i naciśnięciu Enter. Świetnie nadaje się do nauki i testowania fragmentów programu. W tej lekcji omówimy kilka sposobów uzyskiwania dostępu do powłoki Pythona.

Kiedy piszesz skrypt Pythona, zwany także programem, nie używasz interaktywnej powłoki, ale zamiast tego edytor tekstu. W ten sposób możesz zapisywać, edytować, a później uruchamiać wiele wierszy kodu Pythona, kiedy potrzebujesz.

Krok 3: BEZCZYNNY: Interaktywny

Wraz z zainstalowanym oprogramowaniem Pythona dostarczane jest standardowe środowisko programistyczne Pythona o nazwie IDLE (Integrated DeveLopment Environment). W tym miejscu zaczniesz pisać swoje pierwsze programy w Pythonie!

IDLE składa się z dwóch części:

1) Okno powłoki Pythona, które daje dostęp do Pythona w trybie interaktywnym.

2) Edytor plików, który umożliwia tworzenie i edycję istniejących skryptów Pythona, określany również jako tryb skryptu.

Otwórz Python 3 (IDLE) z Menu> Programowanie. Okno, które widzisz, nazywa się interpreterem Pythona lub oknem powłoki. Trzy znaki większe niż ">>>" nazywane są zachętą. Gdy zobaczysz znak zachęty, oznacza to, że Python czeka, aż każesz mu coś zrobić. Dajmy mu jakiś kod!

Wpisz następujące oświadczenie, aby pozdrowić miasto, w którym mieszkasz. Mieszkam w San Francisco, więc moje oświadczenie brzmi:

print("Witaj, San Francisco!")

Naciśnij Enter, a to, co umieścisz między cudzysłowami, zostanie wydrukowane w powłoce pod monitem. Instrukcja print() różni się w Pythonie 2 i Pythonie 3. W Pythonie 2 nawiasy nie są używane i wygląda tak:

drukuj "Witaj, San Francisco!"

Właśnie wykonałeś podstawowe "hello, world" Pythona, ale z małym (super małym) zwrotem akcji. Zatrzymajmy się tutaj i określmy, co właśnie wpisałeś.

Funkcje

Print() jest znany jako funkcja. Funkcja zmniejsza liczbę powtórzeń i pomaga utrzymać porządek w programie, wykonując blok kodu za każdym razem, gdy jest on wywoływany. Kiedy wpisujesz print(), wywołujesz funkcję print, która następnie uruchamia w tle wierszy kodu, który daje instrukcje komputerowi, aby wyświetlić słowa, które umieściłeś w nawiasach. Print() to wbudowana funkcja, którą możesz wywołać w dowolnym momencie w Pythonie, ale możesz też pisać własne funkcje.

Zwiększ dynamikę interakcji między Tobą a Pythonem, dodając dane wejściowe użytkownika. W nowym oknie wpisz:

name = input("Cześć, jak masz na imię? ")

Funkcja input() pobiera dane wprowadzane przez użytkownika z klawiatury i daje możliwość wyświetlenia użytkownikowi komunikatu. W tym przypadku wiadomość ta jest powitaniem i pytaniem użytkownika (Ciebie), jak się nazywasz. Po naciśnięciu enter pytanie zostanie wydrukowane i będzie czekać na odpowiedź. Śmiało i odpowiedz swoim imieniem.

Nazwa = po lewej stronie funkcji input() nazywana jest zmienną.

Zmienne

Podobnie jak funkcje, zmienne są również podstawowym elementem każdego języka programowania. Zmienna zachowuje się jak pusty kontener, w którym można umieścić dane. Kiedy wrzucasz dane, nadajesz im nazwę tak, jakbyś pisał je na zewnątrz kontenera. Unikalna nazwa, którą mu nadasz, może być następnie używana do odwoływania się do danych wewnątrz programu. Możesz nazwać zmienną prawie wszystko, ale powinna być jak najbardziej opisowa. Dzięki temu Twój program będzie łatwiejszy do zrozumienia, gdy będziesz go czytać później. Dane przechowywane wewnątrz zmiennej mogą się zmieniać; zobaczysz przykład tego w następnej lekcji.

Twoje imię i nazwisko było przechowywane w zmiennej o nazwie name (spróbuj nazwać je inaczej). Możesz teraz użyć zmiennej name w funkcji print() i dodać ją do wiadomości za pomocą znaku „+”:

print("Miło cię poznać, " + imię)

Przećwiczmy uzyskiwanie danych wejściowych użytkownika, przechowywanie ich w zmiennych i drukowanie danych w celu symulacji rozmowy między Tobą a komputerem.

city = input("W jakim mieście mieszkasz? ")

print("Słyszałem o " + miasto + ". Co myślisz o " + miasto + ",” + nazwa + "?")

Samo wywołanie funkcji input() nadal czeka na dane wejściowe użytkownika, ale robi to bez drukowania komunikatu.

odpowiedź = input()

Ponieważ komputery wykonują naszą licytację, sprawię, że komputer się zgodzi. Możesz się nie zgodzić, jeśli chcesz. To świetna rzecz w programowaniu, to zależy od Ciebie.

print("Zgadzam sie. " + odpowiedz)

W porządku, jeśli w dowolnym momencie pojawi się błąd w powłoce Pythona. Twoje dane pozostaną przechowywane w zmiennych, dopóki nie zamkniesz sesji.

Interaktywna powłoka jest idealna do testowania poleceń i sprawdzania, co działa. Ale nie zapisuje twojego programu, więc możesz go później uruchomić. Twoja sesja może zostać zapisana, ale Python zapisuje również podpowiedzi, błędy i wszystko inne, co widzisz w oknie powłoki. To wszystko spowoduje błędy, jeśli spróbujesz później uruchomić go jako program w Pythonie.

Aby poeksperymentować (i jako ćwiczenie klasowe), dodaj dwa dodatkowe wiersze do tego programu, aby kontynuować rozmowę między tobą a komputerem. Utwórz zmienną i wydrukuj zestawienie używając nowej zmiennej. Zrób zrzut ekranu lub zapisz to, co zrobiłeś w powłoce w celach informacyjnych. Użyjesz go w następnym kroku.

Krok 4: BEZCZYNNY: Skrypt

W przeciwieństwie do powłoki, używany jest edytor, dzięki któremu można zapisywać i edytować programy Pythona. Chociaż istnieje kilka edytorów, z których możesz korzystać, IDLE jest wyposażony w jeden, więc zacznijmy od tego.

Utwórz nowy plik w IDLE, naciskając Ctrl + N lub przejdź do Plik > Nowy.

Zwróć uwagę, że w oknie, które widzisz, nie ma znaku zachęty „>>>”. Jesteś teraz w edytorze i jesteś gotowy do pisania, zapisywania i uruchamiania programu w Pythonie. Napisz program, który stworzyłeś w powłoce, w tym dwie nowe linie, które wymyśliłeś w ostatniej sekcji. Jako przykład, oto mój końcowy skrypt:

name = input("Cześć, jak masz na imię? ")

print("Miło cię poznać, " + imię) miasto = input("W jakim mieście mieszkasz? ") print("Słyszałem o " + miasto + ". Co myślisz o " + miasto + ",” + nazwa + "? ") answer = input() print("Zgadzam się, " + odpowiedź) favSpot = input("Jakie jest twoje ulubione miejsce? ") print("Nigdy nie byłem, ale chciałbym idź kiedyś do „ + favSpot)

Zapisz go jako city.py. Domyślną lokalizacją jest Twój katalog domowy.

Krok 5: Uruchamianie programu w Pythonie

Twój program jest zapisany i gotowy do uruchomienia. Istnieje kilka różnych sposobów uruchamiania programu w języku Python na Raspberry Pi. Przejdźmy przez dwa. Wybierz jeden, aby uruchomić swój program i zrób zrzut ekranu po zakończeniu rozmowy.

1) Uciekaj z IDLE

Naciśnij klawisz F5 lub przejdź do paska narzędzi i kliknij Uruchom > Uruchom moduł. Python wyświetli wyniki w oknie powłoki. Aby zatrzymać program naciśnij Ctrl+F6 lub przejdź do Shell > Restart Shell.

2) Uruchom z powłoki Linux

Programy zapisane na Raspberry Pi mogą również działać z potężnej powłoki systemu Linux. Aby uruchomić program w Pythonie z wiersza poleceń, Twój program musi znajdować się w bieżącym katalogu roboczym. LXTerminal uruchomi Cię w katalogu domowym pi, gdzie python automatycznie zapisuje, więc powinieneś już być w folderze ze swoim plikiem. Aby sprawdzić, wpisz:

ls

Powinieneś zobaczyć swój zapisany program city.py na liście.

Aby uruchomić styl wiersza polecenia programu Python, wpisz python3 plus nazwę skryptu:

python3 miasto.py

W przypadku skryptu napisanego w Pythonie 2 użyjesz pythona zamiast python3:

python nazwaOfScript.py

Pierwsza linia programu zostanie wykonana, czekając na wpisanie swojego imienia. Będzie kontynuował wykonywanie od góry do dołu, aż dotrze do ostatniej funkcji print().

Zatrzymywanie programu w Pythonie

Aby zatrzymać uruchomiony program w języku Python w wierszu poleceń, naciśnij Ctrl + Z.

Krok 6: Python + powłoka Linux

Chociaż Python będzie głównym językiem używanym do programowania Raspberry Pi, czasami będziesz chciał użyć narzędzia lub aplikacji wiersza poleceń, aby coś osiągnąć. Możesz łączyć wiersz poleceń i Python, aby używać swoich ulubionych poleceń za pomocą modułu o nazwie os.

Moduł to zbiór wstępnie napisanego kodu, którego można użyć w celu dodania funkcji do programów. Korzystanie z modułu może również oszczędzić Ci kłopotów z zastanawianiem się, jak napisać dość skomplikowane rzeczy. Załóżmy na przykład, że chcesz śledzić planety i badać ich orbity za pomocą Raspberry Pi. Zamiast wymyślać skomplikowaną matematykę związaną z określeniem położenia Słońca, możesz użyć modułu*, który już to rozpracował.

Aby korzystać z systemu operacyjnego, musisz go najpierw zaimportować. Śmiało i postępuj zgodnie z powłoką Pythona:

importuj system

Załaduj do zmiennej polecenie, które chcesz uruchomić w powłoce systemu Linux. Tutaj używamy aplikacji odtwarzacza wideo omxplayer wiersza poleceń, aby odtworzyć film testowy dostarczany z Raspbian:

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

Użyj os.system(), aby wysłać polecenie do powłoki systemu Linux:

os.system(playVideo)

* Naprawdę istnieje moduł Pythona, który może śledzić planety, nazywa się PyEphem.

Krok 7: Zrób zdjęcie i odtwórz dźwięk za pomocą Pythona

Picamer

Do tej pory używałeś Raspistill aplikacji wiersza poleceń do robienia serii zdjęć. Dostępny jest moduł Pythona o nazwie Picamera, którego możesz użyć zamiast tego, który ma również więcej funkcji, które będą pomocne podczas tworzenia ostatecznego programu do fotobudki. Poniższe kroki mogą dotyczyć Twojego ekranu, więc pamiętaj, że aby zatrzymać proces, naciśnij Ctrl + F6.

Otwórz powłokę Pythona i wpisz następujące wiersze:

importuj pikamerę

kamera = picamera. PiCamera()

kamera.rozdzielczość = (640, 480)

kamera.start_podgląd()

Użyj podglądu na żywo, aby pomóc w ustawieniu aparatu, aby zrobić zdjęcie siebie lub swojego biurka. Podgląd kamery może zająć większość ekranu. Powtórz pierwsze trzy polecenia, a następnie przejdź do przechwytywania i zapisywania obrazu:

camera.capture('testImage.jpg')

Spróbuj zmienić jasność kamery za pomocą atrybutu jasności. Można go ustawić na dowolną liczbę z zakresu od 0 do 100, a domyślna to 50. Spróbuj ustawić inną liczbę, a następnie zrób nowe zdjęcie, aby zastąpić pierwsze:

kamera.jasność = 60

camera.capture('testImage.jpg')

Poświęć trochę czasu na zapoznanie się z dokumentacją programu Picamera.

Korzystanie z modułu systemu operacyjnego

Jeśli chcesz użyć aplikacji wiersza poleceń, takiej jak Raspistill, możesz użyć modułu os. Wpisz Cmd + F6, aby zakończyć uruchomiony proces i zwolnić aparat z programu Picamera. Następnie wpisz następujące polecenia:

importuj system

takePhoto = "raspistill -o testImage.jpg"

os.system (zrób zdjęcie)

Pygame.mixer

Prostym i niezawodnym sposobem odtwarzania plików dźwiękowych jest użycie Pygame. Pygame to zestaw modułów Pythona, który jest dostarczany w pakiecie z Raspbian, więc nie ma potrzeby instalowania go.

Pygame jest popularna i przyjemna, więc jest wokół niej dużo wsparcia i rozwoju. Koniecznie zajrzyj na stronę internetową, aby zapoznać się z przykładami i dokumentacją. Poza tym, że służy do tworzenia gier, jest łatwym sposobem na odtwarzanie dźwięków, wyświetlanie obrazów i nie tylko. Aby odtwarzać dźwięki, użyj obiektu Sound w module pygame.mixer.

Otwórz interpreter Pythona 3 i wpisz następujące wiersze:

importuj pygame.mixer

z pygame.mixer importuj dźwięk

pygame.mixer.init()

bas = Dźwięk('bass3.wav')

bas.graj()

Krok 8: Używanie Pythona poza IDLE

Desktop EditorsIDLE to świetny sposób na rozpoczęcie pisania programów w języku Python, ale nie musisz go używać. Możesz stworzyć program w Pythonie używając dowolnego edytora tekstu, o ile jest on zapisany z rozszerzeniem.py na końcu. IDLE to jeden z przykładów graficznego edytora tekstu na komputery stacjonarne. Inny, który jest dostarczany w pakiecie z Raspbianem, nazywa się Leafpad. Możesz znaleźć Leafpad w Akcesoria w menu startowym.

Edytor wiersza poleceń

Zostałeś już wprowadzony do Nano, edytora tekstu wiersza poleceń. Podobnie jak w edytorze graficznym, możesz użyć nano do stworzenia skryptu. Po otwarciu Nano zapisz nowy plik z rozszerzeniem.py. Zapisanie go najpierw jako pliku Pythona zapewni, że edytor zapewni podświetlanie składni Pythona podczas pisania.

Bez podświetlania składni przed zapisaniem nazwy pliku z rozszerzeniem.py.

Z podświetlaniem składni.

Interpreter Pythona z wiersza poleceń

IDLE to nie jedyne miejsce, w którym możesz użyć interaktywnego interpretera Pythona. Można go również wywołać z powłoki Linuksa! Po prostu wpisz:

Python3

Lub dla interpretera Pythona 2:

pyton

Aby wyjść z interpretera, naciśnij Ctrl + D lub wpisz:

zrezygnować()

Krok 9: Zrzut ekranu programu

Pochwal się swoimi umiejętnościami programowania w Pythonie! Prześlij zrzut ekranu po zakończeniu działania ostatniego programu city.py i powiedz nam, czy uruchomiłeś go z IDLE, czy z powłoki Linuksa.