Introduksjon til Python: 9 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:22

Python er et veldig nyttig og fleksibelt dataprogrammeringsspråk laget av Guido van Rossum. Python er også et program på Raspberry Pi som tolker koden du skriver til noe Raspberry Pi kan forstå og ta i bruk. På din stasjonære datamaskin må du installere Python, men den følger allerede med Raspbian, så den er klar til bruk.

Du tror kanskje at Python er oppkalt etter slangetypen, men den ble faktisk oppkalt etter TV -programmet Monty Python's Flying Circus. For de av dere som ikke vet, var dette et britisk komedieshow som ble sendt på 1970 -tallet. Jeg oppfordrer deg til å se Ministry of Silly Walks skisse:)

Bildet ovenfor ble opprettet på en Terry Gilliam -måte av Allison Parten og funnet under Creative Commons attribution -lisensen.

Sammenlignet med andre dataspråk er Python lett å lese og forstå, noe som gjør det flott for nybegynnere. Men ikke gjør feil, Python er også veldig kraftig og brukes til å lage kompleks, kreativ og kommersiell programvare. Disse årsakene og mer gjør Python til språket nummer én til å begynne med når du skriver programmer for Raspberry Pi (selv om flere språk kan brukes).

Som alle andre språk har Python en grammatikk med regler for ordre og tegnsetting. Begrepet som brukes for disse grunnleggende reglene for å strukturere et språk kalles syntaks. Jeg vil påpeke Python -syntaks gjennom denne leksjonen sammen med eksempelkode du kan prøve. I en klasse av denne størrelsen er det umulig å gå over alt Python kan gjøre, men denne leksjonen og den neste, med tittelen Use the GPIOs and Go Further with Python, vil komme i gang med dine første programmer. Når du leser og arbeider gjennom eksemplene, lærer du om noen av de grunnleggende prinsippene for Python og programmering generelt.

Trinn 1: Python 2 eller 3?

Det er to versjoner av Python som for tiden brukes og undervises. Selv om jeg ikke vil komme nærmere inn på hvordan de er forskjellige, er det viktig å vite at det er en forskjell. Å vite dette er å spare deg selv for mye riper i hodet når eksempler funnet på nettet ikke fungerer.

Python 2 er planlagt å bli pensjonert innen 2020 som angitt av Python Software Foundation. De sier dette på nettstedet deres: "Å være den siste i 2.x -serien, vil 2.7 ha en lengre vedlikeholdsperiode. Den nåværende planen er å støtte den i minst 10 år fra den første 2.7 -utgaven. Dette betyr at det vil være bugfix -utgivelser til 2020. " Det er til og med en nedtellingsklokke som er i god moro, eller kanskje slik at folk kan planlegge en bortreiser for å fullføre slutten av Python 2.

I denne klassen bruker vi begge. Normalt ville jeg se på fremtiden og bruke Python 3, men noe skjedde mens jeg laget eksempler for denne klassen. Et programvare jeg ønsket å bruke for det siste Python -programmet hadde ikke blitt oppdatert for å støtte Python 3 ennå. Som faktisk illustrerer poenget mitt om hvordan det er verdt å nevne begge for øyeblikket.

Trinn 2: Python Interactive Vs Script

Når du arbeider med Python -applikasjonen, har du to moduser å velge mellom: interaktiv og script.

Interaktiv modus bruker Python -skallet til å tolke Python -koden umiddelbart etter at den er skrevet og du trykker Enter. Det er flott for å lære og teste deler av et program i. Vi vil hjelpe deg med et par måter å få tilgang til Python -skallet i denne leksjonen.

Når du skriver et python -script, også kalt et program, bruker du ikke det interaktive skallet, men i stedet et tekstredigeringsprogram. På denne måten kan du lagre, redigere og senere kjøre flere linjer med Python -kode når du trenger det.

Trinn 3: IDLE: Interaktiv

Med den installerte Python -programvaren følger Pythons standard utviklingsmiljø kalt IDLE (Integrated DeveLopment Environment). Det er her du kommer i gang med å skrive dine første Python -programmer!

Det er to deler å IDLE:

1) Python -skallvinduet, som gir deg tilgang til Python i interaktiv modus.

2) Et filredigeringsprogram som lar deg lage og redigere eksisterende Python -skript, også referert til som skriptmodus.

Åpne Python 3 (IDLE) fra Meny> Programmering. Vinduet du ser kalles Python -tolk eller skallvindu. De tre tegnene «>>>» med større enn kalles ledeteksten. Når du ser ledeteksten betyr det at Python venter på at du skal fortelle den om å gjøre noe. La oss gi den litt kode!

Skriv inn følgende uttalelse for å rope til byen du bor i. Jeg bor i San Francisco, så min uttalelse er:

print ("Hei, San Francisco!")

Trykk enter, og det du legger inn mellom anførselstegnene, skrives ut i skallet under ledeteksten. Print () -setningen er forskjellig mellom Python 2 og Python 3. I Python 2 brukes ikke parenteser og ser slik ut:

print "Hei, San Francisco!"

Du har nettopp utført den grunnleggende "hei, verden" til Python, men med en liten (super liten) vri. La oss stoppe her og finne ut hva du nettopp skrev.

Funksjoner

Print () er kjent som en funksjon. En funksjon reduserer repetisjonen og hjelper til med å holde et program organisert ved å utføre en kodeblokk hver gang det kalles. Når du skriver utskrift (), kaller du utskriftsfunksjonen, som deretter kjører koderader bak kulissene som gir datamaskinen instruksjon om å vise ordene du legger mellom parentesen. Print () er en innebygd funksjon du kan ringe når som helst i Python, men du kan også skrive dine egne funksjoner.

La oss gjøre samspillet mellom deg og Python mer dynamisk ved å legge til brukerinngang. Skriv inn følgende i et nytt vindu:

name = input ("Hei, hva heter du?")

Inndatafunksjonen () tar brukerinndata fra tastaturet og gir deg muligheten til å be brukeren om en melding. I dette tilfellet er meldingen en hilsen og et spørsmål som spør brukeren (deg) om hva du heter. Etter at du har trykket enter, skrives spørsmålet ut og venter på svaret ditt. Fortsett og svar med navnet ditt.

Navnet = til venstre for input () -funksjonen kalles en variabel.

Variabler

I likhet med funksjoner er variabler også et kjerneelement i ethvert programmeringsspråk. En variabel fungerer som en tom beholder som du kan legge et stykke data i. Når du slipper data inn, gir du den et navn som om du skriver den på utsiden av beholderen. Det unike navnet du gir det, kan deretter brukes til å referere til dataene inne i hele programmet. Du kan navngi en variabel nesten alt, men den skal være så beskrivende som mulig. Dette gjør programmet lettere å forstå når du leser det senere. Data lagret inne i en variabel kan endres; du vil se et eksempel på dette i neste leksjon.

Ditt navn ble lagret i variabelen kalt navn (prøv å kalle det noe annet). Du kan nå bruke navnevariabelen i print () -funksjonen og legge den til i en melding ved hjelp av "+" - tegnet:

print ("Det er hyggelig å møte deg," + navn)

La oss fortsette å øve på å få brukerinput, lagre den i variabler og skrive ut dataene for å simulere en samtale mellom deg og datamaskinen din.

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

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

Å ringe input () -funksjonen på egen hånd venter fortsatt på brukerinngang, men gjør det uten å skrive ut en melding.

svar = input ()

Fordi datamaskiner gjør vårt bud, vil jeg få datamaskinen til å godta. Du kan få det til å være uenig hvis du vil. Det er det flotte med programmering, det er opp til deg.

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

Det er ok hvis du når som helst ser en feil i Python -skallet. Dataene dine blir lagret i variablene dine så lenge du ikke lukker økten.

Det interaktive skallet er perfekt for å teste kommandoer og se hva som fungerer. Men det lagrer ikke programmet ditt, så du kan kjøre det senere. Økten din kan lagres, men Python lagrer også meldingene, feilene og alt annet du ser i skallvinduet. Disse vil alle forårsake feil hvis du prøver å få Python til å kjøre det som et program senere.

For å eksperimentere (og som en klasseøvelse), legg til to linjer til i dette programmet for å fortsette samtalen mellom deg og datamaskinen din. Lag en variabel og skriv ut en setning med den nye variabelen. Ta et skjermbilde eller lagre det du har gjort i skallet som referanse. Du vil bruke det i neste trinn.

Trinn 4: IDLE: Script

I motsetning til skallet brukes en redaktør slik at du kan lagre og redigere Python -programmene dine. Selv om det er flere redaktører du kan bruke, kommer IDLE med en, så la oss starte med det.

Lag en ny fil i IDLE ved å trykke Ctrl + N eller gå til Fil> Ny.

Legg merke til hvordan vinduet du ser ikke har ">>>" ledeteksten. Du er nå i redaktøren og klar til å skrive, lagre og kjøre et Python -program. Skriv ut programmet du opprettet i skallet, inkludert de to nye linjene du kom med i den siste delen. Som et eksempel, her er mitt siste manus:

name = input ("Hei, hva heter du?")

print ("Det er hyggelig å møte deg," + navn) city = input ("Hvilken by bor du i?") print ("Jeg har hørt om" + by + ". Hva synes du om" + by + ",” + Navn +"? ") Svar = input () print (" jeg er enig med deg, " + svar) favSpot = input (" Hva er ditt favorittsted? ") Print (" Aldri vært, men jeg vil gjerne gå en gang til " + favSpot)

Lagre det som city.py. Standardplasseringen er hjemmekatalogen din.

Trinn 5: Kjøre et Python -program

Programmet ditt er lagret og klart til å kjøre. Det er et par forskjellige måter å kjøre et Python -program på Raspberry Pi. La oss gå over to. Velg en for å kjøre programmet, og ta et skjermbilde etter at du har fullført samtalen.

1) Kjør fra IDLE

Trykk F5 eller gå opp til verktøylinjen og klikk Kjør> Kjør modul. Python vil skrive ut resultatene i skallvinduet. For å stoppe programmet, trykk Ctrl+F6 eller gå til Shell> Start Shell på nytt.

2) Kjør fra Linux Shell

Programmer lagret på Raspberry Pi kan også kjøres fra det kraftige Linux -skallet. For å kjøre et Python-program fra kommandolinjen, må programmet være i den nåværende arbeidskatalogen. LXTerminal starter deg i pi -hjemmekatalogen der python lagres automatisk, så du bør allerede være i mappen med filen din. For å sjekke, skriv:

ls

Du bør se det lagrede city.py -programmet ditt oppført.

For å kjøre et Python-program kommandolinjestil, skriv python3 pluss navnet på skriptet ditt:

python3 city.py

For et skript skrevet i Python 2 vil du bruke python i stedet for python3:

python nameOfScript.py

Den første linjen i programmet vil kjøre mens du venter på at du skriver inn navnet ditt. Den fortsetter å kjøre fra topp til bunn til den kommer til siste utskrift () -funksjon.

Stoppe et Python -program

For å stoppe et Python-program som kjører på kommandolinjen, trykk Ctrl + Z.

Trinn 6: Python + Linux Shell

Selv om Python vil være hovedspråket du bruker for å programmere Raspberry Pi, vil du noen ganger bruke et kommandolinjeverktøy eller program for å få noe utført. Du kan kombinere kommandolinje og Python for å bruke favorittkommandoene dine ved hjelp av en modul som heter os.

En modul er en samling forhåndsskrevet kode som du kan bruke til å legge til funksjonalitet i programmene dine. Ved å bruke en modul kan du også spare deg for å finne ut hvordan du skriver noen ganske komplekse ting. For eksempel, si at du ønsket å spore planeter og studere banene deres med din Raspberry Pi. I stedet for å finne ut den komplekse matematikken bak å feste solens posisjon, kan du bruke en modul* som allerede har funnet ut det.

For å bruke os må du først importere den. Fortsett og følg med i Python -skallet:

import os

Last inn en kommando du vil kjøre i Linux -skallet i en variabel. Her bruker vi kommandolinje-videospillerprogrammet omxplayer til å spille en testvideo som følger med Raspbian:

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

Bruk os.system () for å sende kommandoen Linux -skallet:

os.system (playVideo)

* Det er virkelig en Python -modul som kan spore planeter, den heter PyEphem.

Trinn 7: Ta et bilde og spill av lyd med Python

Picamera

Så langt har du brukt Raspistill en kommandolinjeapplikasjon til å ta en serie bilder med. Det er en Python -modul tilgjengelig som heter Picamera du kan bruke i stedet som også har flere funksjoner som vil være nyttige når du bygger det siste fotoboksprogrammet. Trinnene nedenfor kan dekke skjermen, så husk at for å stoppe prosessen, skriver du Ctrl + F6.

Åpne Python -skallet og skriv inn følgende linjer:

importer picamera

kamera = picamera. PiCamera ()

camera.resolution = (640, 480)

camera.start_preview ()

Bruk live -forhåndsvisningen til å plassere kameraet ditt for å ta et bilde av deg selv eller skrivebordet ditt. Forhåndsvisningen av kameraet kan ta over det meste av skjermen. Gjenta de tre første kommandoene, og hopp deretter over til å ta og lagre et bilde:

camera.capture ('testImage.jpg')

Prøv å endre kameraets lysstyrke ved hjelp av attributtet lysstyrke. Det kan settes til et hvilket som helst tall mellom 0 og 100 og standarden er 50. Prøv å sette det til et annet nummer, og ta deretter et nytt bilde for å erstatte det første:

kamera. lysstyrke = 60

camera.capture ('testImage.jpg')

Sørg for å bruke litt tid på å sjekke dokumentasjonen til Picamera.

Bruker OS -modulen

Hvis du vil bruke en kommandolinjeapplikasjon som Raspistill, kan du bruke OS-modulen. Skriv Cmd + F6 for å avslutte prosessen og slippe kameraet fra Picamera. Skriv deretter inn følgende kommandoer:

import os

takePhoto = "raspistill -o testImage.jpg"

os.system (takePhoto)

Pygame.mixer

En enkel og robust måte å spille av lydfiler på er å bruke Pygame. Pygame er et sett med Python -moduler som følger med Raspbian, så det er ikke nødvendig å installere det.

Pygame er populært og morsomt, så det er mye støtte og utvikling rundt det. Sørg for å sjekke nettstedet for eksempler og dokumentasjon. I tillegg til å bli brukt til å lage spill, er det en enkel måte å spille av lyder, vise bilder og mer. For å spille lyder, bruk lydobjektet i pygame.mixer -modulen.

Åpne Python 3 -tolken og skriv inn følgende linjer:

importer pygame.mixer

fra pygame.mixer importer lyd

pygame.mixer.init ()

bass = Lyd ('bass3.wav')

bass.play ()

Trinn 8: Bruke Python utenfor IDLE

Desktop EditorsIDLE er en fin måte å begynne å skrive Python -programmer på, men du trenger ikke å bruke det. Du kan opprette et Python -program ved hjelp av hvilken som helst tekstredigerer så lenge det er lagret med.py på slutten. IDLE er et eksempel på en grafisk tekstredigerer på skrivebordet. En annen som følger med Raspbian kalles Leafpad. Du finner Leafpad under Tilbehør i startmenyen.

Kommandolinjeditor

Du har allerede blitt introdusert for Nano kommandolinjens tekstredigerer. På samme måte som en grafisk editor, kan du bruke nano til å lage et skript. Etter åpning av Nano lagre den nye filen med.py -suffikset. Hvis du lagrer den som en python -fil først, vil du sikre at redigereren gir pythonsyntaks -utheving mens du skriver.

Uten syntaksmarkering før du lagrer filnavn med.py -suffiks.

Med utheving av syntaks.

Python-tolk fra kommandolinjen

IDLE er ikke det eneste stedet du kan bruke den interaktive Python -tolken. Det kan også påberopes fra Linux -skallet! Bare skriv:

python3

Eller for Python 2 -tolken:

python

For å gå ut av tolken, trykk Ctrl + D eller skriv:

slutte()

Trinn 9: Skjermbilde av Program

Vis frem dine Python -programmeringskrefter! Last opp et skjermbilde etter at det siste city.py -programmet er ferdig, og fortell oss om du kjørte det fra IDLE eller Linux -skallet.