Kako se korak za korakom naučiti Pythona v sistemu Windows

Informatec Digital » Viri » Kako se korak za korakom naučiti Pythona v sistemu Windows

Če se poskušate naučiti Pythona v sistemu Windows in ne veste, kje začeti , niste sami. Najbolj zapleten del spoznavanja katerega koli programskega jezika običajno ni sama koda, temveč ugotavljanje namestitve, orodij in začetnih testov. Med sistemskimi potmi, vzdevki izvajanja in različnimi različicami Pythona se zlahka znajdete v razočaranju, še preden napišete svojo prvo funkcijo `print()`.

Ta članek ponuja podroben, praktičen in niansiran vodnik za učenje Pythona v sistemu Windows od začetka: kako ga pravilno namestiti, kako se izogniti pogostim težavam s potmi, kaj je interpreter, kako pisati in izvajati programe, kako organizirati kodo v module in kako nadaljevati učenje s koristnimi viri . Vse je razloženo v jasnem in dostopnem jeziku, ne da bi izpustili pomembne koncepte.

Zakaj je tako težko začeti s Pythonom (še posebej v sistemu Windows)?

Mnogi se strinjajo, da prva večja ovira pri učenju Pythona ni sintaksa ali programski koncepti, temveč nekaj veliko bolj osnovnega: vedeti, kje klikniti in kaj namestiti. Uporabniki, kot ste vi, pripovedujejo zelo podobne zgodbe: poskušajo ustvariti virtualno okolje za uporabo starejše različice Pythona, spreminjajo nastavitve sistema Windows, odstranijo Python po vadnici in nenadoma sistem preneha prepoznavati vse ukaze Pythona.

Eden najbolj zmedenih vidikov je vprašanje poti in okoljskih spremenljivk . Zakaj morate označiti polje »Dodaj Python v POT«? Kaj pomeni, da Windows ne najde ukaza? Kaj točno je namen »Upravljanje vzdevkov izvajanja aplikacij«? Za nekoga, ki želi preprosto zagnati nekaj skriptov za analizo podatkov , se to morda sliši popolnoma nepotrebno in celo absurdno.

Vendar pa imajo ti začetni manjši zapleti razlago: Windows mora vedeti, kje je nameščen interpreter Pythona , da ga lahko zažene iz katerega koli ukaznega poziva. Če te poti ni v spremenljivki okolja PATH, se bodo prikazale napake, kot je »python ni prepoznan kot notranji ali zunanji ukaz«. In če so poleg tega vzdevki trgovine Microsoft Store pomešani s tradicionalnimi namestitvami, postanejo stvari nekoliko bolj zapletene.

Dobra novica je, da je Python, ko enkrat prebrodite to začetno fazo namestitve in konfiguracije, zelo uporabniku prijazen in prilagodljiv . Zato ga mnoga podjetja (vključno z Googlom) uporabljajo kot uvodni programski jezik, obstajajo pa tudi posebni tečaji za začetnike , ki vas korak za korakom vodijo od "nimam pojma" do pisanja uporabnih in berljivih programov.

Namestitev Pythona v Windows brez pretiravanja

Za pravilno učenje Pythona v sistemu Windows je najboljši pristop namestitev najnovejše različice Pythona 3 z uradne spletne strani ali zanesljivega vira in izogibanje morebitnim starejšim ali mešanim namestitvam. To zmanjša številne pogoste konflikte.

Ko zaženete namestitveni program Python v sistemu Windows, boste videli potrditveno polje: »Dodaj Python v POT«. Zelo priporočljivo je, da to polje označite, saj samodejno doda pot interpreterja v okoljske spremenljivke vašega sistema. To pomeni, da lahko ob odprtju ukaznega poziva (CMD ali PowerShell) preprosto vnesete `python` ali `python3`, ne da bi si morali zapomniti namestitveno mapo.

Druga točka zmede je možnost »Upravljanje vzdevkov izvajanja aplikacij« v sistemu Windows . Ta funkcija vam omogoča, da določene ukaze (kot je python.exe) povežete z aplikacijami, nameščenimi iz trgovine Microsoft Store. Ko uporabljate Python iz trgovine Store in namestite tudi drugo različico s spletnega mesta python.org, lahko Windows enega ali drugega zažene na nepredvidljiv način. Da bi se izognili težavam, je najbolje uporabiti eno samo, dobro konfigurirano glavno namestitev Pythona 3 in pregledati te vzdevke, da preprečite konflikte poti.

Če med sledenjem vadnici odstranite Python in sistem nato preneha prepoznavati ukaz, brez panike: običajno težavo odpravite že s ponovno namestitvijo Pythona 3 in ponovno potrditvijo polja v okoljski spremenljivki PATH. Od takrat naprej bi morali biti sposobni ustvarjati virtualna okolja, nameščati knjižnice in normalno izvajati skripte.

Kaj točno je interpreter Pythona in kako ga uporabljati

Eden najboljših načinov za resnično razumevanje delovanja Pythona je zagon interaktivnega interpreterja in pisanje kode neposredno vanj. Interpreter je program, ki bere vaša navodila vrstico za vrstico, jih takoj izvede in prikaže rezultat. V sistemu Windows to običajno storite tako, da odprete PowerShell ali CMD in vnesete:

Python ali Python 3

Če bo vse potekalo po načrtih, boste videli nekaj takega kot glavo z različico Pythona, ki ji sledi simbol povabila, kot je >>> . To pomeni, da ste znotraj interpreterja in lahko začnete poskušati zelo preproste stvari : dodeljevanje vrednosti, seštevanje, upravljanje nizov in tako naprej.

Na primer, lahko napišete nekaj takega: a = 6 in nato v naslednji vrstici preprosto vpišete a . Interpretator bo izpisal vrednost, shranjeno v tej spremenljivki, v tem primeru 6. To spremenljivko lahko brez težav tudi predefinirate, na primer tako, da naredite a = 'hello', nato pa uporabite funkcije, kot je len(a), da vidite, koliko znakov ima niz.

Ta način dela je odličen za eksperimentiranje in odgovarjanje na hitra vprašanja, kot sta »kaj se zgodi, če na seznam dodam številko?« ali »kaj se zgodi, če niz združim s celim številom?«. Če poskusite nekaj, kar nima smisla, na primer 'hello' + 3, vam bo interpreter prikazal napako, ki pojasnjuje, kaj je šlo narobe (na primer TypeError, ki kaže, da str ne morete združiti z int). In če se zmotite z imenom in napišete spremenljivko, ki je niste nikoli definirali, boste prejeli NameError, ki vas opozori, da identifikator ni definiran.

Ko želite zapreti interpreter v sistemu Windows, lahko uporabite kombinacijo tipk CTRL+Z, ki ji sledi Enter , ali pa vnesete tudi exit() ali quit(). To vas bo vrnilo v ukazno vrstico sistema Windows in vam omogočilo nadaljevanje z drugimi opravili, kot je izvajanje skriptov, shranjenih v datotekah .py.

Pisanje prvega programa: datoteke .py in njegovo izvajanje v sistemu Windows

Poleg eksperimentiranja z interpreterjem boste prej ali slej želeli shraniti svojo kodo Python v datoteke za ponovno uporabo, skupno rabo ali zagon z različnimi argumenti. Programi Python so običajno shranjeni v datotekah s končnico .py in so znani kot moduli. Datoteko z imenom hello.py lahko na primer ustvarite s katerim koli spodobnim urejevalnikom besedil (VS Code, Notepad++ itd.).

V tej datoteki lahko napišete majhen program, ki prejme argument iz ukazne vrstice in ga uporabi, na primer:

uvoz sys
def main():
    print('Pozdravljeni,', sys.argv)
če __name__ == '__main__':
    glavni ()

V tej shemi uvozite modul sys za dostop do sys.argv , ki je seznam argumentov, ki jih posredujete programu iz konzole. Prvi element (indeks 0) je ime skripte, od indeksa 1 naprej pa se prikažejo vrednosti, ki ste jih določili. Funkcija main() izpiše pozdrav, ki mu sledi argument, ki ga posredujete.

Če želite to datoteko zagnati v sistemu Windows, odprite terminal, se pomaknite do mape, kamor ste shranili datoteko hello.py (z ukazom `cd`), in vnesite nekaj takega: `python hello.py Ana` . Če je vse pravilno konfigurirano, boste na zaslonu videli sporočilo »Pozdravljeni, Ana«. Ta preprost primer vam že omogoča razumevanje, kako Python interpretira datoteko .py od zgoraj navzdol , kako uvoziti module in kako izvesti glavno logiko s pogosto uporabljenim vzorcem `if __name__ == '__main__'`.

Python kot jezik: dinamičen, interpretiran in prilagodljiv

Python je dinamičen, interpretiran in zelo prilagodljiv jezik . To pomeni, da tipov spremenljivk ne deklarirate togo, kot v Javi ali C++: pri definiranju ni treba določiti, ali je nekaj celo število (integrirano), niz (string) ali logično (bool); preprosto dodelite vrednost, interpreter pa tip obravnava med izvajanjem.

Zaradi te prilagodljivosti je koda krajša in v mnogih primerih lažja za branje in pisanje . Z isto spremenljivko `a` lahko najprej shranite številko in nato niz, Python pa se ne bo pritoževal, dokler so operacije, ki jih izvajate, smiselne. Vendar pa se s tem odpoveste preverjanju tipov med prevajanjem, zato se nekatere napake odkrijejo šele, ko izvajanje doseže to določeno vrstico.

Na primer, če imate funkcijo `main()`, ki v določenem primeru pokliče drugo funkcijo z napačnim črkovanjem (na primer `repeeeet` namesto `repeat`), Python napake ne zazna, dokler med izvajanjem ne doseže te vrstice in ne poskuša poklicati napačnega imena. Dokler se ta del kode ne izvede, se lahko zdi, da program deluje brezhibno. Enako velja za spremenljivko, ki ni bila nikoli inicializirana: šele ko se poskuša prebrati njena vrednost, interpreter vrže napako `NameError`.

V svetu Pythona 3 so bili dodani »namigi za tipe« , ki omogočajo označevanje argumentov in vrnjenih vrednosti funkcij s pričakovanimi tipi, na primer `def is_positive(n: int) -> bool:`. Ti namigi so popolnoma neobvezni, vendar omogočajo naprednim urejevalnikom, kot je VS Code ali orodja za statično analizo, da preverijo vaše klice in vas opozorijo, če se nekaj ne ujema z navedenim tipom.

Čeprav se ta članek ne poglablja v predloge tipov, je vredno vedeti, da obstajajo in da jih vse več sodobnih projektov Python uporablja. Če želite razviti robustno kodo v velikem obsegu, so zelo uporabno orodje, zlasti v ekipah, kjer več ljudi dela na istih modulih.

Funkcije v Pythonu: dokumentacijski nizi, operatorji in najboljše prakse

V Pythonu so funkcije definirane s ključno besedo `def` , ki ji sledi ime, parametri v oklepajih in dvopičje. Telo funkcije je zamaknjeno s presledki. Tipičen primer bi bila funkcija, ki niz večkrat ponovi in ​​po želji doda klicaje.

Konceptualno bi lahko bila nekaj takega funkcija `repeat(text, exclamation)`, ki ustvari rezultat z večkratnim združevanjem argumenta `text`. V notranjosti bi lahko uporabili operator `+` za združevanje nizov ali operator `*` za njihovo ponovitev določenega števila krat. Na primer, `'hello' * 3` ustvari `hellohellohello'', medtem ko `'-' * 10` ustvari nekakšen vezaj: `'———-''.

Kar zadeva zmogljivost, se pogosto pravi, da je uporaba operatorja * za ponavljanje nizov lahko učinkovitejša od njihovega večkratnega združevanja z znakom +, saj se velikost rezultata izračuna samo enkrat, namesto da se postopoma povečuje. V majhnih učnih programih boste to komaj opazili, vendar je vredno vedeti, ker je del zasnove jezika.

Druga zanimiva lastnost so dokumentacijski nizi (docstrings ), ki jih je mogoče postaviti na sam začetek definicije funkcije. Običajno so zapisani v trojnih narekovajih ("" ... ""), da omogočajo več odstavkov, in pojasnjujejo, kaj funkcija počne, katere argumente prejema in kaj vrne. Te opise bo `help()` prikazala kasneje, ko si boste želeli ogledati dokumentacijo funkcije.

Znotraj funkcije so spremenljivke, ki jih deklarirate, lokalne za to funkcijo, kar pomeni, da ne vplivajo na spremenljivke z istim imenom zunaj nje ali v drugih funkcijah. Vrednost, ki jo želite vrniti klicatelju, je določena z ukazom `return`, ki mu lahko sledijo podatki, ki jih je treba vrniti. Če ne uporabite ukaza `return` ali pokličete funkcijo brez vrednosti, vrne `None`.

Zelo pogost vzorec je definiranje več pomožnih funkcij in ustvarjanje funkcije main() proti koncu datoteke, ki orkestrira uporabo ostalih. Nato na dno postavite tipičen blok if __name__ == '__main__': main(), ki je odgovoren za klic te glavne funkcije le, ko se datoteka izvede neposredno, ne pa, ko je uvožena kot modul od drugod.

Pomen zamika v Pythonu (in zakaj se je treba izogibati tabulatorjem)

Ena od značilnosti, ki najbolj preseneča tiste, ki prihajajo iz drugih jezikov, je, da zamik v Pythonu ni dekorativni; gre za sintakso . Zaviti oklepaji {} se ne uporabljajo za ločevanje blokov kode; namesto tega se uporablja raven zamika: vse vrstice, ki si delijo isti blok (funkcija, stavek if, zanka itd.), morajo imeti popolnoma enak zamik.

Če posamezna vrstica znotraj bloka vsebuje različno število presledkov , bo interpreter to obravnaval kot sintaktično napako. Zato je tako pomembno, da urejevalnik konfigurirate tako, da uporablja presledke namesto tabulatorjev. Tabulatorji se lahko v različnih urejevalnikih ali sistemih interpretirajo z različno širino, kar vodi do vizualnih nedoslednosti in napak, ki jih je zelo težko najti.

Uradni slogovni vodnik Python (PEP 8) priporoča uporabo štirih presledkov na raven zamika . Nekatere organizacije, kot je Google, v svojih internih smernicah v določenih kontekstih uporabljajo dva presledka, če pa šele začenjate, se raje držite štirih presledkov, kar je najpogostejši standard.

Čeprav se sprva morda zdi nenavadno, da so presledki tako pomembni, jih boste sčasoma cenili: zaradi njih je koda pravilno poravnana, se izboljša berljivost in prepreči kaotična bloka, polna zavitih oklepajev. Če delate v sistemu Windows z dobrim urejevalnikom (na primer Visual Studio Code), preprosto konfigurirajte »vstavi presledke ob tabulatorju« in morda omogočite samodejno prilagajanje oblikovanja, da na to pozabite.

Skratka, če boste od začetka pozorni na zamik, se boste izognili številnim neumnim napakam in skrivnostnim sintaktičnim sporočilom . Če kdaj vidite napako IndentationError, boste vedeli, da je čas, da preverite presledke na začetku vrstic.

Imena spremenljivk, imenski prostori in moduli

V Pythonu ne deklarirate tipov spremenljivk, zato so imena, ki jih izberete, vaša najboljša dokumentacija . Uporaba `a`, `b` in `c` za vse je v kratkem primeru v redu, toda ko vaša koda raste, je veliko bolj koristno uporabljati imena, kot so `ime`, `imena`, `seznam_n-tiric`, `števec` itd. To vam pomaga, da si zapomnite, katere vrste podatkov pričakujete v posamezni spremenljivki, in zmanjša število osnovnih napak.

Najpogostejša konvencija v Pythonu za spremenljivke in funkcije je uporaba malih črk s podčrtaji (imenovana kačja velika in majhna črka). Nekateri jeziki imajo raje kameljo veliko in veliko črko, in v primerih, ko se integrirate z obstoječo kodo, ki uporablja ta slog, je morda smiselno, da ga posnemate. Če pa začnete iz nič, skupnost Pythona na splošno priporoča podčrtaje za izboljšanje berljivosti.

Izogibajte se uporabi ključnih besed jezika (if, while, for, class itd.) kot spremenljivk, ker bo interpreter to označil kot sintaktično napako. Vendar pa je priporočljivo tudi, da ne uporabljate ponovno vgrajenih imen funkcij, kot so print, list ali str, saj bi jih s tem prepisali znotraj svojega obsega in bi lahko povzročili nepričakovano vedenje. Če na primer definirate spremenljivko z imenom list, ne boste mogli uporabljati vgrajene funkcije list(), ne da bi prej izbrisali ali preimenovali spremenljivko.

Kar zadeva organizacijo kode, vsaka datoteka .py deluje kot modul s svojim lastnim imenskim prostorom . To pomeni, da če imate datoteko z imenom utilities.py s funkcijo process(), bi bilo njeno polno kvalificirano ime utilities.process. S tem se izognemo konfliktom z drugimi procesnimi funkcijami, definiranimi v različnih modulih: vsaka datoteka vzdržuje svoj majhen svet identifikatorjev.

Ko uvozite standardni modul, kot je `sys`, z `import sys` , postanejo vse njegove funkcije in spremenljivke na voljo pod to predpono: `sys.argv`, `sys.exit()` itd. Obstaja tudi oblika `from sys import argv, exit`, ki vam omogoča neposredno uporabo `argv` in `exit()` brez predpone, vendar je različica s polnim imenom na splošno priporočljiva, ker vam pomaga razumeti, od kod prihaja vsak simbol , in se izognemo zmedi pri hkratni uporabi več modulov.

Python vključuje precej obsežno standardno knjižnico , ki je nameščena skupaj z interpreterjem. Nekateri najpogosteje uporabljeni moduli so sys (sistemski pripomočki in argumenti ukazne vrstice), re (regularni izrazi), os (dostop do datotečnega sistema in funkcije operacijskega sistema) in mnogi drugi. Celotna knjižnica je temeljito dokumentirana na uradni spletni strani docs.python.org.

Napake med izvajanjem in kako se iz njih učiti

Zaradi dinamične narave Pythona se mnoga preverjanja odložijo, dokler se posamezna vrstica ne izvede. To pomeni, da boste med izvajanjem videli le nekatere napake : napačno črkovana imena, neinicializirane spremenljivke, nezdružljive tipe in tako naprej. Sprva je to morda frustrirajoče, vendar se boste kmalu navadili brati in razumeti sporočila o napakah.

Tipičen primer je funkcija, ki znotraj določene veje stavka if pokliče funkcijo z imenom, ki ne obstaja. Dokler se ta veja ne izvede, se Python ne bo pritoževal. V trenutku, ko doseže napačno vrstico, bo vrgel opozorilo NameError, da identifikator ni definiran. Nekaj ​​zelo podobnega se zgodi, če primerjate spremenljivko, ki ni bila nikoli inicializirana: jezik bo težavo zaznal takoj, ko bo poskušal ovrednotiti ta izraz.

Če prihajate iz strožjih jezikov, boste morda spregledali, da prevajalnik daje prejšnja opozorila. Python ima drugačen pristop: več svobode pri pisanju kode in manj togosti pri prevajanju , v zameno pa mora programer to fleksibilnost podpirati s testi, dobrimi orodji in, če je potrebno, z opombami tipov za zmanjšanje napak.

Pozitivna stran je, da se Python prav zaradi te agilnosti zelo dobro uči s poskusi in napakami . Interaktivni interpreter, kratki skripti in jasna sporočila o napakah vam omogočajo hitro popravljanje kode. Postopoma boste razvili navado izvajanja majhnih delov programa, da zagotovite delovanje vsakega dela, preden zapletete naslednjega.

V sistemu Windows je dobra strategija odpreti terminal, zagnati skripte in če gre kaj narobe, natančno prebrati sled Pythona . V večini primerov sporočilo ne navaja le vrste napake, temveč tudi natančno vrstico in datoteko, kjer se je pojavila, kar je zelo koristno za hitro diagnosticiranje in odpravljanje težave.

Vgrajena pomoč in viri za nadaljnje učenje Pythona v sistemu Windows

Poleg uradne dokumentacije in strukturiranih tečajev Python vključuje orodja za pomoč neposredno v samem interpreterju . Dve najdragocenejši za začetnike sta `help()` in `dir()`. Obe vam omogočata, da raziščete, kaj počne vsaka funkcija, modul ali metoda, ne da bi zapustili okolje Python.

Na primer, če želite vedeti, kako deluje vgrajena funkcija `len()`, lahko v interpreter vnesete `help(len)` . Če pa ste modul `sys` uvozili z `import sys`, lahko pokličete `help(sys)`, da preberete dokumentacijo za ta modul, in `dir(sys)`, da si ogledate seznam vseh njegovih razpoložljivih atributov (spremenljivk, funkcij itd.).

Pomoč je mogoče dobiti tudi za metode določenih objektov. Na primer, 'text'.split vam omogoča dostop do metode split niza, in če uporabite `help('text'.split)` , boste videli opis, kako razdeliti nize na sezname na podlagi ločila. Podobno vam bo `help(str.split)` prikazal iste informacije, saj gre za isto metodo, ki je definirana v razredu `str`.

Podobno lahko uporabite `help(list)` in `dir(list)`, da odkrijete, kako seznami delujejo v Pythonu, si ogledate, katere metode imajo (dodajanje, razširjanje, sortiranje itd.), nato pa se poglobite v vsako od njih, na primer z `help(list.append)`. To je odličen način za učenje skozi prakso, ne da bi se zanašali izključno na zunanje priročnike.

Poleg interpreterja imate na voljo še veliko kakovostnih virov: uradno dokumentacijo na docs.python.org, tečaje na platformah, kot so Microsoft Learn, Coursera ali Udacity , in interaktivne vadnice, ki vam omogočajo programiranje iz brskalnika z vgrajenim interpreterjem. Google na primer ponuja uvodni tečaj, ki temelji na internem gradivu, ki zajema Python 3 in sega od osnov do naprednejših tem.

Če imate raje izkušnjo brez videoposnetkov in se želite učiti v svojem tempu, so na voljo spletne vadnice, ki združujejo teorijo in praktične vaje v istem okolju. Poleg tega vam lahko skupnosti, kot je Stack Overflow, specializirani poštni seznami in učni forumi, nudijo podporo, ko se med delom v sistemu Windows zataknete pri določeni podrobnosti.

Celoten ekosistem pomeni, da je po končani začetni namestitvi in ​​konfiguraciji v sistemu Windows nadaljnja rast kot programerja v Pythonu ali analitika podatkov bolj stvar vztrajnosti kot pomanjkanja virov. Če je na primer vaš cilj delo s podatki, se lahko s posebnimi vodniki poglobite v podatkovne baze.

Ko se seznanite z interpreterjem, skriptami .py, obravnavo argumentov, zamiki in funkcijami, boste ugotovili, da učenje Pythona v sistemu Windows preneha biti tehnični poligon z ovirami in postane dokaj gladek proces, v katerem z vsakim majhnim napredkom pridobite samozavest in ste spodbujeni k reševanju bolj zapletenih problemov.