Introduktion til Python: 9 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:26

Python er et meget nyttigt og fleksibelt computerprogrammeringssprog skabt af Guido van Rossum. Python er også et program på Raspberry Pi, der fortolker den kode, du skriver, til noget, Raspberry Pi kan forstå og tage i brug. På din stationære computer skal du installere Python, men den leveres allerede sammen med Raspbian, så den er klar til brug.

Du tror måske, at Python er opkaldt efter slangetypen, men det blev faktisk opkaldt efter tv -programmet Monty Python's Flying Circus. For dem af jer, der ikke ved det, var dette et britisk komedieshow, der første gang blev sendt i 1970'erne. Jeg opfordrer dig til at se Ministry of Silly Walks skitsere:)

Ovenstående billede blev skabt på en Terry Gilliam -måde af Allison Parten og fundet under Creative Commons Attribution License.

Sammenlignet med andre computersprog er Python let at læse og forstå, hvilket gør det godt for begyndere. Men tag ikke fejl, Python er også meget kraftfuld og bruges til at lave kompleks, kreativ og kommerciel software. Disse årsager og mere gør Python til det førende sprog, når du skriver programmer til Raspberry Pi (selvom flere sprog kan bruges).

Som ethvert sprog har Python en grammatik med regler for ordreord og tegnsætning. Udtrykket, der bruges til disse grundlæggende regler for strukturering af et sprog, kaldes syntaks. Jeg vil påpege Python -syntaks gennem hele denne lektion sammen med eksempelkode, som du kan prøve. I en klasse af denne størrelse er det umuligt at gå over alt, hvad Python kan, men denne lektion og den næste med titlen Brug GPIO'erne og gå videre med Python får dig i gang med dine første programmer. Når du læser og gennemgår eksemplerne, lærer du om nogle af de grundlæggende principper for Python og programmering generelt.

Trin 1: Python 2 eller 3?

Der er to versioner af Python, der i øjeblikket bruges og undervises. Selvom jeg ikke vil komme ind på nitty-gritty af, hvordan de er forskellige, er det vigtigt at vide, at der er en forskel. At vide dette er at spare dig selv for en masse ridser i hovedet, når eksempler fundet online ikke virker.

Python 2 er planlagt til officielt at blive pensioneret inden 2020 som angivet af Python Software Foundation. De siger dette på deres websted: "Som den sidste i 2.x -serien vil 2.7 have en længere vedligeholdelsesperiode. Den nuværende plan er at støtte den i mindst 10 år fra den første 2.7 -udgivelse. Det betyder, at der vil være bugfix frigives indtil 2020. " Der er endda et nedtællingsur i god sjov, eller måske så folk kan planlægge en afvekslingsfest for at afslutte slutningen af Python 2.

I denne klasse bruger vi begge. Normalt ville jeg se på fremtiden og bruge Python 3, men der skete noget, mens jeg lavede eksempler til denne klasse. Et stykke software, jeg ønskede at bruge til det sidste Python -program, var endnu ikke blevet opdateret til at understøtte Python 3. Hvilket faktisk perfekt illustrerer min pointe om, hvordan det er værd at nævne begge i øjeblikket.

Trin 2: Python Interactive Vs Script

Når du arbejder med Python -applikationen, har du to tilstande at vælge imellem: interaktiv og script.

Interaktiv tilstand bruger Python -skallen til at fortolke Python -kode med det samme, efter at den er skrevet, og du trykker på Enter. Det er fantastisk til at lære og teste dele af et program i. Vi vil samarbejde om et par måder at få adgang til Python -shell i denne lektion.

Når du skriver et python -script, også kaldet et program, bruger du ikke den interaktive skal, men i stedet en teksteditor. På denne måde kan du gemme, redigere og senere køre flere linjer med Python -kode, når du har brug for det.

Trin 3: IDLE: Interaktiv

Med den installerede Python -software følger Pythons standardudviklingsmiljø kaldet IDLE (Integrated DeveLopment Environment). Det er her, du kommer i gang med at skrive dine første Python -programmer!

Der er to dele til IDLE:

1) Python -shellvinduet, som giver dig adgang til Python i interaktiv tilstand.

2) En fileditor, der lader dig oprette og redigere eksisterende Python -scripts, også kaldet scripttilstand.

Åbn Python 3 (IDLE) fra Menu> Programmering. Det vindue, du ser, kaldes Python -tolk eller shell -vindue. De tre tegn, der er større end >>>>, kaldes prompten. Når du ser prompten, betyder det, at Python venter på, at du skal fortælle den at gøre noget. Lad os give det en kode!

Skriv følgende erklæring for at give et råb til byen, du bor i. Jeg bor i San Francisco, så min erklæring er:

print ("Hej, San Francisco!")

Tryk på enter, og hvad du end indsætter mellem anførselstegnene, udskrives i skallen under prompten. Udtrykket print () er forskelligt mellem Python 2 og Python 3. I Python 2 bruges parenteser ikke og ser sådan ud:

print "Hej San Francisco!"

Du har lige udført den grundlæggende "hej, verden" i Python, men med et lille (super lille) twist. Lad os stoppe her og identificere, hvad det er, du lige har skrevet.

Funktioner

Print () er kendt som en funktion. En funktion reducerer gentagelsen og hjælper med at holde et program organiseret ved at udføre en kodeblok, hver gang det kaldes. Når du skriver print (), kalder du udskrivningsfunktionen, som derefter kører linjer med kode bag kulisserne, der giver computeren instruktion til at vise de ord, du sætter mellem parentesen. Print () er en indbygget funktion, du kan ringe til når som helst i Python, men du kan også skrive dine egne funktioner.

Lad os gøre interaktionen mellem dig og Python mere dynamisk ved at tilføje brugerinput. Indtast følgende i et nyt vindue:

navn = input ("Hej, hvad hedder du?")

Input () -funktionen tager brugerinput fra tastaturet og giver dig mulighed for at bede brugeren om at få en besked. I dette tilfælde er denne meddelelse en hilsen og et spørgsmål, der spørger brugeren (dig), hvad dit navn er. Efter at have trykket på enter, udskrives spørgsmålet og venter på dit svar. Fortsæt og svar med dit navn.

Navnet = til venstre for input () -funktionen kaldes en variabel.

Variabler

Ligesom funktioner er variabler også et kerneelement i ethvert programmeringssprog. En variabel fungerer som en tom beholder, som du kan lægge et stykke data i. Når du slipper data ind, giver du det et navn, som om du skriver det på ydersiden af beholderen. Det unikke navn, du giver det, kan derefter bruges til at henvise til dataene inde i hele dit program. Du kan navngive en variabel næsten alt, men den skal være så beskrivende som muligt. Dette gør dit program lettere at forstå, når du læser det senere. Data gemt inde i en variabel kan ændre sig; du vil se et eksempel på dette i den næste lektion.

Dit navn blev gemt i variablen kaldet navn (prøv at kalde det noget andet). Du kan nu bruge navnevariablen i funktionen print () og føje den til en meddelelse ved hjælp af "+" - tegnet:

print ("Det er rart at møde dig," + navn)

Lad os blive ved med at øve os på at få brugerinput, gemme det i variabler og udskrive dataene for at simulere en samtale mellem dig og din computer.

city = input ("Hvilken by bor du i?")

print ("Jeg har hørt om" + by + ". Hvad synes du om" + by + "," + navn + "?")

At kalde input () -funktionen på egen hånd venter stadig på brugerinput, men gør det uden at udskrive en besked.

svar = input ()

Fordi computere gør vores bud, vil jeg få computeren til at acceptere. Du kan få det til at være uenig, hvis du vil. Det er det gode ved programmering, det er op til dig.

print ("Jeg er enig med dig." + svar)

Det er ok, hvis du til enhver tid kan se en fejl i Python -skallen. Dine data forbliver gemt i dine variabler, så længe du ikke lukker sessionen.

Den interaktive skal er perfekt til at teste kommandoer og se, hvad der virker. Men det gemmer ikke dit program, så du kan køre det senere. Din session kan gemmes, men Python gemmer også prompts, fejl og alt andet, du ser i shell -vinduet. Disse vil alle forårsage fejl, hvis du senere prøver at få Python til at køre det som et program.

For at eksperimentere (og som en klasseøvelse) skal du tilføje to flere linjer til dette program for at fortsætte samtalen mellem dig og din computer. Opret en variabel, og udskriv en erklæring ved hjælp af din nye variabel. Tag et skærmbillede, eller gem hvad du har gjort i skallen til reference. Du vil bruge det i det næste trin.

Trin 4: IDLE: Script

I modsætning til skallen bruges en editor, så du kan gemme og redigere dine Python -programmer. Selvom der er flere redaktører, du kan bruge, kommer IDLE med en, så lad os starte med det.

Opret en ny fil i IDLE ved at trykke på Ctrl + N eller navigere til Filer> Ny.

Bemærk, hvordan vinduet du ser ikke har ">>>" prompten. Du er nu i editoren og klar til at skrive, gemme og køre et Python -program. Skriv det program, du oprettede i skallen, herunder de to nye linjer, du kom frem til i det sidste afsnit. Som et eksempel er her mit sidste script:

navn = input ("Hej, hvad hedder du?")

print ("Det er rart at møde dig," + navn) city = input ("Hvilken by bor du i?") print ("Jeg har hørt om" + by + ". Hvad synes du om" + by + ",” + Navn +"? ") Svar = input () print (" jeg er enig med dig, " + svar) favSpot = input (" Hvad er dit yndlingssted? ") Print (" Aldrig været, men jeg vil meget gerne gå engang til " + favSpot)

Gem det som city.py. Standardplaceringen er din hjemmemappe.

Trin 5: Kørsel af et Python -program

Dit program er gemt og klar til at køre. Der er et par forskellige måder at køre et Python -program på Raspberry Pi. Lad os gå over to. Vælg en til at køre dit program, og tag et skærmbillede, når du er færdig med din samtale.

1) Kør fra IDLE

Tryk på F5 eller gå op til værktøjslinjen, og klik på Kør> Kør modul. Python udskriver resultaterne i skalvinduet. For at stoppe programmet skal du trykke på Ctrl+F6 eller gå til Shell> Genstart Shell.

2) Kør fra Linux Shell

Programmer gemt på Raspberry Pi kan også køre fra den kraftfulde Linux -shell. For at køre et Python-program fra kommandolinjen skal dit program være i det aktuelle arbejdskatalog. LXTerminal starter dig i pi's hjemmemappe, hvor python automatisk gemmer, så du burde allerede være i mappen med din fil. For at kontrollere skal du skrive:

ls

Du bør se dit gemte city.py -program på listen.

For at køre et Python-program kommandolinjestil skal du skrive python3 plus navnet på dit script:

python3 city.py

For et script skrevet i Python 2 ville du bruge python i stedet for python3:

python nameOfScript.py

Den første linje i programmet udføres og venter på, at du skal indtaste dit navn. Den fortsætter med at køre fra top til bund, indtil den når den sidste print () -funktion.

Stop af et Python -program

For at stoppe et kørende Python-program på kommandolinjen skal du trykke på Ctrl + Z.

Trin 6: Python + Linux Shell

Selvom Python vil være det vigtigste sprog, du bruger til at programmere Raspberry Pi, vil du nogle gange gerne bruge et kommandolinjeværktøj eller -program til at få noget udført. Du kan kombinere kommandolinje og Python for at bruge dine foretrukne kommandoer ved hjælp af et modul kaldet os.

Et modul er en samling forudskrevet kode, som du kan bruge til at tilføje funktionalitet til dine programmer. Brug af et modul kan også spare dig besværet med at finde ud af, hvordan du skriver nogle ret komplekse ting. Sig f.eks., At du ville spore planeter og studere deres kredsløb med din Raspberry Pi. I stedet for at finde ud af den komplekse matematik bag ved at fastgøre solens position, kan du bruge et modul*, der allerede har fundet ud af det.

For at bruge os skal du først importere det. Fortsæt og følg med i Python -skallen:

import os

Indlæs en kommando, du vil køre i Linux -shell, i en variabel. Her bruger vi kommandolinjevideospillerprogrammet omxplayer til at afspille en testvideo, der følger med Raspbian:

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

Brug os.system () til at sende kommandoen Linux -shell:

os.system (playVideo)

* Der er virkelig et Python -modul, der kan spore planeter, det hedder PyEphem.

Trin 7: Tag et foto og afspil lyd med Python

Picamera

Hidtil har du brugt Raspistill et kommandolinjeprogram til at tage en række fotos med. Der er et Python -modul til rådighed kaldet Picamera, du kan bruge i stedet, der også har flere funktioner, der vil være nyttige, når du bygger dit sidste fotoboksprogram. Trinene herunder dækker muligvis din skærm, så husk på, at for at stoppe processen skal du skrive Ctrl + F6.

Åbn Python -skallen, og skriv følgende linjer:

importer picamera

kamera = picamera. PiCamera ()

kamera.opløsning = (640, 480)

camera.start_preview ()

Brug live preview til at placere dit kamera til at tage et foto af dig selv eller dit skrivebord. Kameraforhåndsvisningen overtager muligvis det meste af din skærm. Gentag de første tre kommandoer, og spring derefter til at fange og gemme et billede:

camera.capture ('testImage.jpg')

Prøv at ændre kameraets lysstyrke ved hjælp af attributten lysstyrke. Det kan indstilles til et vilkårligt tal mellem 0 og 100, og standarden er 50. Prøv at indstille det til et andet nummer, og tag derefter et nyt foto for at erstatte det første:

kamera. lysstyrke = 60

camera.capture ('testImage.jpg')

Sørg for at bruge lidt tid på at tjekke Picamera -dokumentationen.

Brug af os -modul

Hvis du vil bruge et kommandolinjeprogram som Raspistill, kan du bruge OS-modulet. Skriv Cmd + F6 for at afslutte den igangværende proces og frigive kameraet fra Picamera. Indtast derefter følgende kommandoer:

import os

takePhoto = "raspistill -o testImage.jpg"

os.system (takePhoto)

Pygame.mixer

En enkel og robust måde at afspille lydfiler på er at bruge Pygame. Pygame er et sæt Python -moduler, der følger med Raspbian, så det er ikke nødvendigt at installere det.

Pygame er populær og sjov, så der er meget støtte og udvikling omkring det. Sørg for at tjekke hjemmesiden for eksempler og dokumentation. Udover at blive brugt til at oprette spil, er det en nem måde at afspille lyde, vise billeder og mere. Brug lydobjektet i pygame.mixer -modulet til at afspille lyde.

Åbn Python 3 -tolken, og skriv følgende linjer:

importer pygame.mixer

fra pygame.mixer import Lyd

pygame.mixer.init ()

bas = Lyd ('bas3.wav')

bas.play ()

Trin 8: Brug af Python uden for IDLE

Desktop EditorsIDLE er en fantastisk måde at begynde at skrive Python -programmer på, men du behøver ikke at bruge det. Du kan oprette et Python -program ved hjælp af en hvilken som helst tekstredigerer, så længe det er gemt med.py i slutningen. IDLE er et eksempel på en desktop grafisk tekstredigerer. En anden, der følger med Raspbian, kaldes Leafpad. Du kan finde Leafpad under Tilbehør i startmenuen.

Kommandolinjeditor

Du er allerede blevet introduceret til Nano, kommandolinjens teksteditor. Ligesom en grafisk editor kan du bruge nano til at oprette et script. Efter åbning af Nano gemmes den nye fil med.py -suffikset. Hvis du først gemmer den som en python -fil, sikrer editoren, at pythonsyntaks fremhæves, mens du skriver.

Uden syntaksfremhævelse, før du gemmer filnavn med.py -suffiks.

Med fremhævelse af syntaks.

Python-tolk fra kommandolinjen

IDLE er ikke det eneste sted, du kan bruge den interaktive Python -tolk. Det kan også påberåbes fra Linux -shell! Bare skriv:

python3

Eller for Python 2 -tolken:

python

For at forlade tolken skal du trykke på Ctrl + D eller skrive:

Afslut()

Trin 9: Skærmbillede af Program

Vis dine Python -programmeringskræfter frem! Upload et skærmbillede, efter at dit sidste city.py -program er kørt, og fortæl os, om du har kørt det fra IDLE eller Linux -shell.