В отличие от других языков программирования, отступы в Python напрямую влияют на вложенность выражений. Эта особенность положительно влияет на читабельность кода Python.
Что такое Python в 2023 году и как начать разрабатывать проекты на этом языке программировании?
Сегодня мы рассмотрим, что такое Python и 15 мощных онлайн-курсов для изучения разработки на Python, которые вы можете пройти бесплатно.
Python — это скриптовый язык программирования. Он гибкий, что делает его подходящим для широкого круга задач и многих платформ, от iOS и Android до серверных операционных систем.
Как используется Python
Его можно найти в Интернете и мобильных устройствах, в приложениях и решениях машинного обучения (нейронные сети и искусственный интеллект), а также во встроенных системах.
Веб-разработка
Python наиболее часто используется в веб-разработке. Для работы с подключаемыми фреймворками.
Существуют также движки для создания веб-сайтов на Python:
- Абилиан СБЕ,
- Abilene SBE, Abilene SBE, Ella,
- Абилин-Сила, Абилин-Сила, Элла, Элла, Сейлор,
- Abilene, Sila, Sila, Ella, Sila, Ella, Sila, Sila, Sila, Sila, Sila,
- Django CMS.
Python также используется для написания аналитики и сбора информации из Интернета.
Программы
Хотя этот язык не компилируется, он используется для создания программ для настольных компьютеров. Это пример приложения, разработанного с помощью Python:
- GIMP, визуальный редактор в Linux,
- Ubuntu Software Center, центр приложений в Ubuntu (один из дистрибутивов Linux),
- BitTorrent до версии 6, менеджер загрузки торрентов (позже переписан на C++, но пиринговые сети по-прежнему работают на Python),
- Blender, программа для создания трехмерной графики.
Мобильные приложения
Мобильная разработка на Python менее популярна. Android в основном пишется на Java, C#, C++ или Kotlin, а iOS — на Swift или Objective-C. Python обычно используется для программирования серверной части приложения. Например, клиент Instagram для iOS написан на Objective-C, а сервер — на Python.
Многие компьютерные игры полностью или частично написаны на языке Python. Существует заблуждение, что этот язык не подходит для серьезных проектов, но на самом деле он использовался для создания таких хитов, как.
- Battlefield 2,
- World of Tanks,
- Культура IV,
- EVE Online.
Python может реализовывать пользовательские интерфейсы и графику, но в основном используется для написания сценариев, таких как взаимодействие с персонажами, запуск сцен и обработка событий.
Встроенные системы (embedded systems)
Python также используется для разработки встраиваемых систем для различных устройств. Например, язык широко используется в Raspberry Pi (компьютер размером с карту памяти) и Сбербанком для управления банкоматами.
Больше проектов с Python Embedded System:
- Встраиваемая система Python Owl,
- Встраиваемые инструменты Python,
- Встраиваемый Python.
Язык используется во встроенных системах для станков с ЧПУ, автоматических систем управления (температура, расход жидкости, давление и т.д.) и телекоммуникационного оборудования.
Создание скриптов
Python подходит для написания дополнительных программ и скриптов к существующим программам. Например, для реализации игровой логики или создания дополнительных модулей. Сценарии на этом языке также интегрируются в другие языки для автоматизации определенных задач.
Где используется Python
Python используется во многих областях: от системного администрирования до науки о данных.
Системное администрирование
Системным администраторам нужен Python для автоматизации задач. Он простой, мощный и поддерживает специальные пакеты, которые делают его еще более эффективным. Лучше всего то, что он установлен по умолчанию на всех серверах Linux.
Благодаря краткости Python можно быстро прочитать код и найти уязвимости. Форматирование в языке является частью синтаксиса.
Научные исследования
В Python есть несколько библиотек, которые полезны для исследований и вычислений:
- SciPy — это библиотека научных инструментов,
- NumPy, расширение, обеспечивающее поддержку массивов и многомерных таблиц, а также математических функций для работы с ними,
- Matplotlib — библиотека для работы с 2D и 3D графикой.
Из-за наличия библиотек и легкости изучения языка многие ученые выбирают Python — он особенно популярен среди математиков и физиков.
Data Science
Python — один из наиболее широко используемых языков в науке о данных. На нем пишутся алгоритмы машинного обучения и аналитические приложения. Он используется для хранилищ данных и облачных сервисов.
Он также помогает анализировать данные из Интернета. Например, Google использует Python для индексации веб-сайтов.
В этой статье подробно описывается язык программирования Python: что это такое, его применение, разработка игр, искусственный интеллект, машинное обучение, что должен знать программист.
Кратчайшая история создания Python
Гвидо ван Россум из Центра математики и компьютерных наук начал работать над Python в конце 1980-х годов в Нидерландах. Целью создания языка было повышение производительности программистов на C и C++, когда их «родные» языки были неэффективны. Язык должен был стать вторым, более простым инструментом для решения задач, которые можно решить один раз, а затем автоматизировать. Таким образом, Python также удалось развить идею своего предшественника ABC и стать языком, который было легко преподавать пользователям только что появившихся персональных компьютеров.
При разработке языка Гвидо ван Россум читал сценарии комедийного сериала «Летающий цирк Монти Пайтона» британской телекомпании BBC 1970-х годов. Голландец хотел найти короткое, уникальное и немного загадочное название для своей идеи — название его любимого скетч-шоу очень подходило для этого. FAQ по языку говорят, что для создания Python не обязательно разделять любовь к абсурдному британскому юмору (но это может быть полезно).
Python быстро распространился среди начинающих разработчиков благодаря своей простоте, что принесло Гвидо ван Россуму большое признание. Он продолжал работать с такими гигантами, как Google и Dropbox, а затем ушел на пенсию в качестве «доброжелательного диктатора на всю жизнь» (такое прозвище он в шутку получил от коллеги из раннего сообщества Python). Его отставка длилась недолго — в конце 2020 года он объявил в твите, что перешел в подразделение разработки Microsoft.
А мне нужен Python?
Семен Березовский: «В первую очередь, популярность Python — это, конечно, машинное обучение и работа с Большими Данными. В этих областях Python зарекомендовал себя как один из лучших инструментов. Вторыми, конечно же, являются веб-приложения. Мы все используем один и тот же Instagram, который написан на Django, Python-фреймворке для разработки веб-приложений (который сам написан на Python).
Python популярен в веб-разработке, поскольку хорошо подходит для небольших и средних проектов: Авторы стандартной библиотеки и многочисленные разработчики в сообществе Python создали пакеты для работы с распространенными форматами данных: Электронная почта, базы данных, графика и веб. Между тем, Google использует Python для поиска (RankBrain, искусственный интеллект, ранжирующий результаты поиска), на нем также работают YouTube, Reddit и Dropbox. Полноценный разработчик, умеющий использовать React или Angular для создания пользовательских интерфейсов, может самостоятельно написать полноценный сайт, сервис или бизнес-приложение. Бизнес-логика, взаимодействие с базами данных, API — для этого существует несколько языков, и выбор разработчика может быть Django, FastAPI или другой популярный и мощный фреймворк Python.
Python полезен не только для разработчиков: среди математиков и физиков язык популярен, поскольку на нем легко работать и анализировать графические и многомерные данные, а специальные библиотеки включают модули языка C для повышения производительности. Python используется не только для научной визуализации, но и облегчает работу дизайнеров: с помощью Python можно создавать скрипты в редакторе трехмерной графики Blender, которые автоматизируют все процессы — от рисования модели до анимации. В другом редакторе трехмерной графики, Rhino, архитекторы могут использовать его для создания различных сложных конструкций.
Анна Агабекян: «Python используется во многих областях: от управления системами до науки о данных. В настоящее время он особенно популярен в области науки о данных, машинного обучения, анализа и визуализации данных».
Язык, разработанный Гвидо ван Россумом, используется для автоматизации по всему миру. Он установлен по умолчанию на многих компьютерах и конкурирует с Bash в Linux и PowerShell в Windows, когда речь идет о простом создании рутинных сценариев для управления операционной системой. На этом языке также были написаны сценарии для компьютерных игр World of Tanks и EVE Online или графических редакторов Blender и GIMP.
Основные области применения:
— Скрипты для игр (World of Tanks, EVE Online),
— Веб- и мобильные приложения (Instagram, Reddit, Dropbox),
— Наука о данных (машинное обучение, аналитика),
Что касается Больших Данных, машинного обучения и нейронных сетей, то Python кажется непревзойденным по популярности и простоте использования. Технократы используют его для анализа предпочтений в кино (Netflix) и музыке (Spotify), составления предложений о покупке (Amazon) или организации такси (Uber).
Кроме того, алгоритмы распознавания образов активно используются археологами, а ученые из DeepMind (стартап Google) написали на их основе ИИ AlphaFold, решив проблему биоинформатики, над которой человечество бьется уже 50 лет.
Плюсы и минусы
Python — это универсальный инструмент. Он был разработан как язык, который можно легко расширить с помощью пользовательских модулей и функций. Он может делать одно и то же на разных операционных системах без необходимости переписывать программы. Если раньше для работы с различной графикой, форматами файлов, системами и сторонними библиотеками необходимо было менять код и модель программирования, то Python устраняет эту необходимость.
Одним из главных преимуществ языка является низкий порог ввода. Благодаря этому существует большое сообщество Python-специалистов, которые всегда помогут с вопросами, когда это необходимо. Основным недостатком является то, что это язык высокого уровня, поэтому программирование на нем связано с ограничениями, такими как доступ к оперативной памяти или процессору.
Самым большим недостатком этого языка является то, что программы на нем работают медленно и занимают много памяти машины. Невозможно даже ускорить его за счет многопоточности (параллельного выполнения операций), потому что в Python нет такой возможности. Тем не менее, язык остается одним из самых востребованных и постоянно входит в первую десятку индекса TIOBE (рейтинг формируется на основе поисковых запросов, содержащих упоминания языка).
По данным hh.ru, на начало 2019 года в России насчитывается ~4 500 вакансий для программистов Python, включая. ~2 000 в Москве, и ~700 в Санкт-Петербурге. Это меньше, чем запрос «Java» (~5,500), но больше, чем для «PHP» (~3600).
Невозможно говорить о сфере применения Python и программировании на Python без упоминания конкретных библиотек. Именно инструменты делают этот язык универсальным средством для решения прикладных задач.
Фреймворки для веб
Чтобы понять возможности Python, достаточно сказать, что YouTube, Google Search, Instagram и Spotify написаны на Python. Однако если вы посмотрите на предложения о работе для веб-разработчиков, вы часто найдете требование о знании Django. Именно сама библиотека (или фреймворк) радикально упрощает процесс веб-разработки. Преимущества фреймворка Django неоспоримы:
- Расширяемость. Он позволяет создавать небольшие приложения и проекты с миллионами посетителей. Полностью кроссплатформенный: один и тот же проект может быть развернут на Mac OS, Linux или Windows.
- Гибкость используемых данных. Он работает с большинством существующих баз данных или подключает новую, причем возможно одновременное использование нескольких баз данных.
- Безопасность. Обновления безопасности выпускаются быстро и обеспечивают комплексную защиту от межсайтовых сценариев, кликджекинга и SQL-инъекций.
Легко написать интегрированные и пользовательские CRM, мобильные приложения для Android и iOS с поддержкой веб-приложений, систему документооборота и программы управления активами для решения юридических задач.
Django может предложить многое, включая обширную документацию.
Предусмотрено подключение систем электронного оповещения, механизмов фильтрации входящих данных с развитой логикой и динамически изменяемыми правилами, удобных панелей управления и технологий проверки фотографий. В то же время фреймворк в значительной степени автоматизирует процесс создания кода и относительно прост в освоении.
Python для разработки игр
Для многих будет откровением узнать, что такие популярные игры, как Civilization-IV, Disney’s Toontown Online, Vega Strike были разработаны на языке программирования Python. В нем есть несколько специальных библиотек, таких как 3D-движок облачных игр или не менее популярный Pygame, который был написан в 2000 году и сейчас активно используется для разработки приложений для Android.
Сообщества разработчиков даже создают сайты, где продают небольшие игры на основе Pygame.
Стоит отметить, что сообщество на github.com продолжает активно развивать эти проекты, обновление репозитория Pygame происходит почти каждый день. А сообщество Python создает все условия для притока новичков из разных областей.
На github вы можете найти множество учебников и руководств, а также обширную справочную библиотеку с документацией. Есть также открытый исходный код для небольших проектов, позволяющий ознакомиться с техникой разработки игр с первого дня.Python — очень дружественная для новичков среда.
Машинное обучение и искусственный интеллект
При работе над искусственным интеллектом в дело вступает Python. Такие фреймворки, как Pandas, Scikit-Learn и NumPy, позволяют решать сложные задачи в кратчайшие сроки. В настоящее время панды являются самыми популярными. Но именно здесь и проявляется уникальность Python. Дело в том, что Pandas построена поверх другой библиотеки, NumPy. Этот пакет радикально упрощает работу с большими числами и таблицами. Он импортирует данные из файлов и баз данных и интегрируется с JSON, SQL и Microsoft Excel.
Официальная и неофициальная популярность Python
Согласно статистике индекса TIOBE, язык программирования Python находится на вершине шкалы популярности, оставляя своих конкурентов далеко позади. Сейчас у него 31,47 %, Java сильно отстает с 19,4 %. На третьем месте находится JavaScript с 7,49 %. Этот рейтинг основан на количестве квалифицированных инженеров, курсов и программ обучения. Он проводится с помощью 25 поисковых систем и дает наиболее объективную оценку.
Таблица с индексом TIOBE показывает развитие с 2001 года.
Если посмотреть на отдельные месторождения, то вырисовывается более интересная картина. На основании исследования сайта towardsdatascience.com мы выяснили, что Python занимает первое место в области науки о данных, а R — второе. В системах управления данными (СУБД) MySQL по-прежнему вне конкуренции. В мобильной разработке по-прежнему лидируют Kotlin и Java. Но Python находится в этих рейтингах, если не всегда на первых местах.
Только в 2020 году Python удалось выбить Java из рейтинга TIOBE, что означает, что, несмотря на свою тридцатилетнюю историю, в настоящее время он является самым популярным языком программирования.
Что нужно знать Python-разработчику
Что бы вы ни делали на компьютере, знание языка программирования Python поможет вам делать это более успешно. Если раньше программистам приходилось изучать определенный язык, чтобы использовать его для решения конкретной задачи, то для Python такой тип программирования можно считать излишним. Здесь вы сможете справиться с поставленной задачей и разобраться в отдельных рамках. Без понимания синтаксиса, конечно, невозможно правильно его реализовать, вам также нужен правильный алгоритм для достижения определенной цели.
Однако существует несколько руководств, в которых рассказывается об отдельных библиотеках. Если вы имеете дело с большими данными, не стоит тратить время на Django или PySoy. А если вам нужны панды, то изучение программного обеспечения само по себе является сложной задачей.
Лучшее место для разработчика — python.org. Здесь вы можете скачать дистрибутив, пообщаться с коллегами и даже найти нового работодателя.
Безусловно, универсальных разработчиков Python не существует. Есть специалисты, которые используют его для решения индивидуальных проблем. Сам Гвидо ван Россум работал в Google с 2005 по 2012 год, где он разработал на языке Python сервис хостинга сайтов и приложений Google App Engine, а затем перешел в облачный сервис Dropbox.
Секрет успеха Python в последние годы заключается в его гибкости, многочисленных фреймворках, дружественной среде разработки и обширном руководстве. За это мы можем поблагодарить не только лично Гвидо ван Россума, но и все сообщество Python Software Foundation в целом. Интересно, что, несмотря на звание «пожизненного диктатора», Гвидо теперь участвует в этой ассоциации как обычный инженер и не уклоняется от тяжелой работы по отладке кода.
Python ориентирован в первую очередь на скорость кода (а не на скорость выполнения, как в C и C++) и поэтому особенно полезен, когда вам нужно написать что-то, что быстро выполняется.
Пример кода
Простым примером кода является классический «Hello, World!
Давайте попробуем более сложный код. Дано: 10 случайных чисел. Вам нужно отсортировать их в порядке возрастания.
from random import randint def get_numbers(count): numbers = for i in range(count): numbers.append(randint(1, 99)) return numbers my_numbers = get_numbers(10) my_numbers.sort() print(my_numbers)
- В первой строке мы представляем функцию randint из модуля random, которая нужна нам для генерации случайных целых чисел (модуль random включен в стандартную библиотеку Python, вам не нужно устанавливать его отдельно).
- Функция get_numbers является функцией. Это представлено командой def. Аргумент этой функции, count, заключен в круглые скобки.
- Команда get_numbers(10) вызывает функцию. Количество аргументов теперь равно 10. В нашем случае count — это количество чисел, которые мы хотим сгенерировать.
- Команда for i in range(count) представляет собой цикл. В нашем случае от 0 до 9.
- Randint(1, 99) возвращает случайное число от 1 до 99.
- Метод append добавляет случайное число в список чисел.
- И так 10 раз.
- В конце цикла функция возвращает список из 10 случайных чисел. Этот список присваивается переменной my_numbers.
- Затем мы вызываем метод sort, который сортирует список в порядке возрастания.
- А функция print выводит наш отсортированный список на экран (на консоль).
Результат выполнения этого сценария выглядит следующим образом:
20, 27, 29, 36, 53, 74, 75, 81, 87, 93
В этой статье мы рассмотрели только верхушку айсберга под названием Python. Изучив этот язык, вы будете поражены тем, насколько простым и лаконичным может быть код и как легко его писать.
Руководство по языку программирования Python адаптировано к уровню подготовки пользователя, так что практически каждый может окунуться в мир кода. Это будет нелегко, но очень интересно.
Синтаксис и семантика
Python — очень компактный язык программирования, его короткий синтаксис прост, но очень продуктивен. Программы на Python намного короче, чем код, написанный на других современных языках программирования. Меньше кода означает меньше ошибок.
Необычной особенностью языка является то, что фрагменты кода имеют отступы. Гвидо ван Россум считает использование отступов для кластеризации чрезвычайно элегантным. Идея отступов пришла из языка ABC.
Поскольку нет скобок начала и конца, не может быть разногласий между группировкой, воспринимаемой синтаксическим анализатором и человеком, читающим. Иногда программисты на C могут встретить такой фрагмент кода: Если условие истинно выполняется только оператор x++, но отступ заставляет многих думать иначе. Даже опытные программисты на C иногда долго смотрят на него, задаваясь вопросом, почему y уменьшается даже для x > y. Python гораздо меньше подвержен конфликтам стиля кодирования из-за отсутствия начальных и конечных круглых скобок. Язык имеет четкий и последовательный синтаксис и продуманную модульную структуру, что делает исходный код программ, написанных на Python, легко читаемым.
Примеры программного кода, написанного на языке Python.
Сложение двух чисел: Цикл «для»:
Стандартная библиотека Python
Стандартная библиотека, поставляемая с Python, очень обширна и предлагает широкий спектр возможностей. Библиотека содержит встроенные модули (написанные на C), которые обеспечивают доступ к системным функциям, таким как ввод/вывод файлов, которые иначе не были бы доступны программистам Python, а также модули, написанные на Python, которые обеспечивают стандартные решения многих повседневных проблем программирования.
Установщики Python для платформы Windows содержат всю стандартную библиотеку и часто множество дополнительных компонентов. Для Unix-подобных операционных систем Python обычно поставляется в виде набора пакетов, поэтому для получения некоторых или всех дополнительных компонентов вам может понадобиться использовать средства упаковки, поставляемые с операционной системой.
Сторонние библиотеки
Python очень популярен среди разработчиков, и в дополнение к стандартной библиотеке существует постоянно растущая коллекция из нескольких тысяч компонентов, от отдельных программ и модулей до пакетов и целых сред разработки приложений.
NumPy — это проект с открытым исходным кодом, базовый пакет для научных вычислений на языке Python. Это библиотека Python, которая предоставляет объект многомерной таблицы, несколько производных объектов и набор процедур для быстрого выполнения операций с таблицами, включая математику, логику, манипулирование формами, классификацию, выбор, ввод/вывод, дискретные преобразования Фурье, основы линейной алгебры, основы статистических операций, моделирование случайных ситуаций и многое другое.
TensorFlow — это удобная для Python библиотека численных вычислений с открытым исходным кодом, которая ускоряет и упрощает машинное обучение. TensorFlow — это мощная библиотека для построения нейронных сетей. Раньше приходилось создавать собственные классы для хранения информации о весах нейронов, объединять их в слои и добавлять алгоритмы обучения, но теперь все это есть в TensorFlow. TensorFlow позволяет новичкам и экспертам легко создавать модели машинного обучения для настольных, мобильных, веб- и облачных систем. Эта библиотека была разработана компанией Google в сотрудничестве с командой Brain Team.
Pandas, библиотека машинного обучения на языке Python, предлагает высокоуровневые структуры данных и широкий спектр инструментов анализа. Одной из замечательных особенностей этой библиотеки является возможность выполнять сложные операции с данными с помощью одной или двух команд. Pandas имеет множество встроенных методов для кластеризации, объединения и фильтрации данных, а также функции временных рядов. Поддержка таких операций, как переопределение, итерация, сортировка, агрегация, объединение и визуализация, является одной из ключевых особенностей Pandas.
Matplotlib — это комплексная библиотека для создания статических, анимированных и интерактивных визуализаций в Python. Matplotlib, несомненно, является одной из самых популярных библиотек визуализации для Python. С его помощью можно создавать разнообразные линейные графики, гистограммы, круговые диаграммы, точечные графики, таблицы и многое другое. Визуальные материалы издательского качества полностью настраиваются и могут быть легко экспортированы в другие приложения.
Многие компьютерные игры полностью или частично написаны на языке Python. Существует заблуждение, что этот язык не подходит для серьезных проектов, но на самом деле он использовался для создания таких хитов, как.
Применение
С 2003 года Python неизменно входит в десятку самых популярных языков программирования, согласно индексу TIOBE сообщества программистов. Он занимал пятое место с сентября 2015 года. В 2007 году он был признан языком программирования года, а в 2010 году стал третьим по популярности языком, грамматический синтаксис которого не основан в основном на C, например, C++, Objective-C (C# и Java имеют мало синтаксического сходства с C, например, использование фигурных скобок, и больше похожи на C).
Эмпирические исследования показали, что языки сценариев (такие как Python) более эффективны, чем традиционные языки (такие как C и Java), когда речь идет о программировании строк и запросов по словарю. Потребление памяти часто было «лучше, чем у Java, не намного хуже, чем у C или C+».
Простая связь между Python и C++ может быть достигнута с помощью библиотек Python.
Крупные компании, использующие Python, включают Google, Yahoo!, CERN, NASA и некоторые более мелкие, такие как ILM и ITA.
Python может служить языком сценариев для веб-приложений, например, с помощью mod_wsgi для веб-сервера Apache. С помощью портального интерфейса веб-сервера был разработан стандартный API для облегчения работы этих приложений. Фреймворки для веб-приложений, такие как Django, Pylons, Pyramid, TurboGears, web2py, Tornado, Flask, Bottle и Zope, поддерживают разработку и сопровождение сложных приложений. Pyjamas и IronPython можно использовать для разработки клиентской части Ajax-приложений. SQLAlchemy можно использовать в качестве преобразователя данных для реляционной базы данных. Twisted является основой для программирования связи между компьютерами и используется, например, компанией Dropbox.
Такие библиотеки, как NumPy, SciPy и Matplotlib, позволяют эффективно использовать Python в научных вычислениях, а специализированные библиотеки, такие как BioPython и Astropy, обеспечивают функциональную тематику. Astropy — это математическое программное обеспечение с «блокнотным» программированием на языке Python: его библиотека охватывает многие аспекты математики, включая алгебру, комбинаторику, исчисление, теорию чисел и исчисление.
Python успешно интегрирован в качестве языка сценариев во многие программные продукты, включая программное обеспечение для методов конечных элементов, такое как Abaqus, программное обеспечение для параметрического 3D моделирования, такое как FreeCAD, и пакеты для 3D анимации, такие как 3ds Max, Blender, Cinema 4D, Lightwave, Houdini, Maya, modo, MotionBuilder, Softimage, программа для создания шаблонов визуальных эффектов Nuke, программы для 2D рендеринга, такие как GIMP, Inkscape, Scribus и Paint Shop Pro, а также программы для нотации музыки или нотный редактор Capella. GNU Debugger использует Python в качестве красивого принтера для отображения сложных структур, таких как контейнеры C++. Esri продвигает Python как лучший выбор для написания сценариев в ArcGIS. Он также использовался во многих видеоиграх и был принят в качестве первого из трех языков программирования, доступных в Google App Engine, двумя другими являются Java и Go.
Python также используется для задач искусственного интеллекта. Как скриптовый язык с модульной структурой, простым синтаксисом и богатыми средствами редактирования текста, Python часто используется для задач обработки естественного языка.
