Introduktion till Python: 9 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:40

Python är ett mycket användbart och flexibelt datorprogrammeringsspråk skapat av Guido van Rossum. Python är också en applikation på Raspberry Pi som tolkar koden du skriver till något Raspberry Pi kan förstå och använda. På din stationära dator skulle du behöva installera Python, men den levereras redan med Raspbian så den är redo att användas.

Du kanske tror att Python är uppkallat efter ormtypen, men det namngavs faktiskt efter TV -programmet Monty Python's Flying Circus. För er som inte vet så var detta en brittisk komedishow som först sändes på 1970 -talet. Jag uppmuntrar dig att titta på Ministry of Silly Walks skiss:)

Bilden ovan skapades på ett Terry Gilliam -sätt av Allison Parten och hittades under Creative Commons attribution -licensen.

Jämfört med andra datorspråk är Python lätt att läsa och förstå vilket gör det bra för nybörjare. Men gör inga misstag, Python är också mycket kraftfull och används för att göra komplex, kreativ och kommersiell programvara. Dessa skäl och mer gör Python till det främsta språket att börja med när du skriver program för Raspberry Pi (även om flera språk kan användas).

Precis som alla andra språk har Python en grammatik med regler för ordning och skiljetecken. Termen som används för dessa grundläggande regler för att strukturera ett språk kallas syntax. Jag kommer att påpeka Pythonsyntax under hela denna lektion tillsammans med exempelkod som du kan prova. I en klass av denna storlek är det omöjligt att gå igenom allt Python kan göra, men den här lektionen och nästa, med titeln Använd GPIO: erna och gå vidare med Python, kommer att komma igång med dina första program. När du läser och arbetar igenom exemplen lär du dig några av de grundläggande principerna för Python och programmering i allmänhet.

Steg 1: Python 2 eller 3?

Det finns två versioner av Python som för närvarande används och undervisas. Även om jag inte kommer in på hur de är olika, är det viktigt att veta att det finns en skillnad. Att veta detta är att spara dig själv en hel del skrapa på huvud när exempel som hittas online inte fungerar.

Python 2 är planerat att officiellt gå i pension år 2020 enligt Python Software Foundation. De säger detta på sin webbplats, "Som den sista i 2.x -serien kommer 2.7 att ha en längre underhållsperiod. Den nuvarande planen är att stödja den i minst 10 år från den första 2.7 -utgåvan. Det betyder att det kommer att finnas bugfix släpps fram till 2020. " Det finns till och med en nedräkningsklocka allt i gott nöje eller kanske så att folk kan planera en borta -fest för att slutföra slutet av Python 2.

I den här klassen använder vi båda. Normalt sett skulle jag se framåt och använda Python 3 men något hände när jag skapade exempel för den här klassen. En mjukvara som jag ville använda för det sista Python -programmet hade inte uppdaterats för att stödja Python 3 än. Vilket faktiskt perfekt illustrerar min poäng om hur det är värt att nämna båda för tillfället.

Steg 2: Python Interactive Vs Script

När du arbetar med Python -applikationen har du två lägen att välja mellan: interaktiv och script.

Interaktivt läge använder Python -skalet för att tolka Python -koden direkt efter att den har skrivits och du trycker på Retur. Det är bra att lära sig och testa delar av ett program i. Vi kommer att samarbeta på ett par sätt att komma åt Python -skalet i den här lektionen.

När du skriver ett python -skript, även kallat ett program, använder du inte det interaktiva skalet utan istället en textredigerare. På så sätt kan du spara, redigera och senare köra flera rader med Python -kod när du behöver.

Steg 3: IDLE: Interaktiv

Med den installerade Python -programvaran följer Pythons standardutvecklingsmiljö som kallas IDLE (Integrated DeveLopment Environment). Det är här du kommer igång med att skriva dina första Python -program!

Det finns två delar att IDLE:

1) Python -skalfönstret, som ger dig tillgång till Python i interaktivt läge.

2) En filredigerare som låter dig skapa och redigera befintliga Python -skript, även kallat skriptläge.

Öppna Python 3 (IDLE) från Meny> Programmering. Fönstret du ser kallas Python -tolk eller skalfönster. De tre tecken som är större än ">>>" kallas prompten. När du ser prompten betyder det att Python väntar på att du ska berätta att den ska göra något. Låt oss ge den lite kod!

Skriv följande uttalande för att ge ett rop till staden du bor i. Jag bor i San Francisco så mitt uttalande är:

print ("Hej, San Francisco!")

Tryck på enter och vad du än lägger in mellan citaten skrivs ut i skalet under prompten. Satsen print () skiljer sig mellan Python 2 och Python 3. I Python 2 används inte parenteser och ser ut så här:

print "Hej, San Francisco!"

Du har just utfört den grundläggande "hej, världen" i Python men med en liten (super liten) twist. Låt oss stanna här och identifiera vad det är du just skrivit.

Funktioner

Print () är känd som en funktion. En funktion minskar repetitionen och hjälper till att hålla ett program organiserat genom att köra ett kodblock varje gång det anropas. När du skriver print () ringer du utskriftsfunktionen, som sedan kör koderader bakom kulisserna som ger datorn instruktion för att visa orden du placerar mellan parentesen. Print () är en inbyggd funktion som du kan ringa när som helst i Python men du kan också skriva dina egna funktioner.

Låt oss göra interaktionen mellan dig och Python mer dynamisk genom att lägga till användarinmatning. Skriv följande i ett nytt fönster:

name = input ("Hej, vad heter du?")

Inmatningsfunktionen () tar användarinmatning från tangentbordet och ger dig möjlighet att uppmana användaren med ett meddelande. I det här fallet är det meddelandet en hälsning och fråga som frågar användaren (du) vad du heter. Efter att ha tryckt på enter skrivs frågan ut och väntar på ditt svar. Fortsätt och svara med ditt namn.

Namnet = till vänster om input () -funktionen kallas en variabel.

Variabler

Precis som funktioner är variabler också en kärnelement i alla programmeringsspråk. En variabel fungerar som en tom behållare som du kan lägga in en del data i. När du släpper in data ger du den ett namn som om du skriver den på behållarens utsida. Det unika namnet du ger det kan sedan användas för att referera till data inuti hela ditt program. Du kan namnge en variabel nästan vad som helst, men den ska vara så beskrivande som möjligt. Detta gör ditt program lättare att förstå när du läser det senare. Data som lagras i en variabel kan ändras; du kommer att se ett exempel på detta i nästa lektion.

Ditt namn lagrades i variabeln namnet (försök kalla det något annat). Du kan nu använda namnvariabeln i funktionen print () och lägga till den i ett meddelande med hjälp av tecknet "+":

print ("Det är trevligt att träffa dig," + namn)

Låt oss fortsätta träna på att få användarinmatning, lagra den i variabler och skriva ut data för att simulera en konversation mellan dig och din dator.

city = input ("Vilken stad bor du i?")

print ("Jag har hört talas om" + stad + ". Vad tycker du om" + stad + "," + namn + "?")

Att ringa in funktionen () på egen hand väntar fortfarande på användarinmatning men gör det utan att skriva ut ett meddelande.

svar = input ()

Eftersom datorer gör vårt bud kommer jag att låta datorn hålla med. Du kan göra det oense om du vill. Det är det fantastiska med programmering, det är upp till dig.

print ("Jag håller med dig." + svar)

Det är ok om du ser ett fel när som helst i Python -skalet. Dina data lagras i dina variabler så länge du inte stänger sessionen.

Det interaktiva skalet är perfekt för att testa kommandon och se vad som fungerar. Men det sparar inte ditt program så att du kan köra det senare. Din session kan sparas men Python sparar också uppmaningar, fel och allt annat du ser i skalfönstret. Dessa kommer alla att orsaka fel om du försöker låta Python köra det som ett program senare.

För att experimentera (och som en klassövning), lägg till ytterligare två rader i detta program för att fortsätta konversationen mellan dig och din dator. Skapa en variabel och skriv ut ett uttalande med din nya variabel. Ta en skärmdump eller spara det du har gjort i skalet som referens. Du kommer att använda det i nästa steg.

Steg 4: IDLE: Script

Till skillnad från skalet används en redaktör så att du kan spara och redigera dina Python -program. Även om det finns flera redaktörer du kan använda, kommer IDLE med en så låt oss börja med det.

Skapa en ny fil i IDLE genom att trycka på Ctrl + N eller navigera till Arkiv> Ny.

Lägg märke till hur fönstret du ser inte har ">>>" -prompten. Du är nu i redigeraren och redo att skriva, spara och köra ett Python -program. Skriv ut programmet du skapade i skalet inklusive de två nya raderna du kom med i det sista avsnittet. Som ett exempel, här är mitt sista manus:

name = input ("Hej, vad heter du?")

print ("Det är trevligt att träffa dig," + namn) city = input ("Vilken stad bor du i?") print ("Jag har hört talas om" + stad + ". Vad tycker du om" + stad + ",” + Namn +"? ") Svar = input () print (" jag håller med dig, " + svar) favSpot = input (" Vad är din favoritplats? ") Print (" Aldrig varit, men jag skulle gärna vilja gå någon gång till " + favSpot)

Spara det som city.py. Standardplatsen är din hemkatalog.

Steg 5: Kör ett Python -program

Ditt program är sparat och redo att köras. Det finns ett par olika sätt att köra ett Python -program på Raspberry Pi. Låt oss gå över två. Välj en för att köra ditt program och ta en skärmdump efter att du har avslutat din konversation.

1) Kör från IDLE

Tryck på F5 eller gå till verktygsfältet och klicka på Kör> Kör modul. Python kommer att skriva ut resultaten i skalfönstret. För att stoppa programmet, tryck på Ctrl+F6 eller gå till Shell> Starta om Shell.

2) Kör från Linux Shell

Program som sparats på Raspberry Pi kan också köras från det kraftfulla Linux -skalet. För att köra ett Python-program från kommandoraden måste ditt program finnas i den aktuella arbetskatalogen. LXTerminal startar dig i pi: s hemkatalog där python automatiskt sparar, så du borde redan vara i mappen med din fil. För att kontrollera, skriv:

ls

Du bör se ditt sparade city.py -program listat.

För att köra ett kommandoradsformat i Python-program skriver du python3 plus namnet på ditt skript:

python3 city.py

För ett skript skrivet i Python 2 använder du python istället för python3:

python nameOfScript.py

Den första raden i programmet körs och väntar på att du ska skriva in ditt namn. Det kommer att fortsätta att köras uppifrån och ner tills det kommer till den senaste print () -funktionen.

Stoppar ett Python -program

För att stoppa ett igång Python-program på kommandoraden, tryck på Ctrl + Z.

Steg 6: Python + Linux Shell

Även om Python kommer att vara det huvudsakliga språket du använder för att programmera Raspberry Pi, vill du ibland använda ett kommandoradsverktyg eller program för att få något åstadkommet. Du kan kombinera kommandoraden och Python för att använda dina favoritkommandon med en modul som heter os.

En modul är en samling förskrivna koder som du kan använda för att lägga till funktioner i dina program. Att använda en modul kan också spara besväret med att ta reda på hur man skriver ganska komplexa saker. Säg till exempel att du ville spåra planeter och studera deras banor med din Raspberry Pi. Istället för att räkna ut den komplexa matematiken bakom att fästa solens position, kan du använda en modul* som redan har förstått det.

För att kunna använda os måste du först importera den. Fortsätt och följ med i Python -skalet:

importera os

Ladda ett kommando du vill köra i Linux -skalet i en variabel. Här använder vi kommandoradsvideospelarprogrammet omxplayer för att spela en testvideo som levereras med Raspbian:

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

Använd os.system () för att skicka kommandot Linux -skalet:

os.system (playVideo)

* Det finns verkligen en Python -modul som kan spåra planeter, den heter PyEphem.

Steg 7: Ta ett foto och spela upp ljud med Python

Picamera

Hittills har du använt Raspistill ett kommandoradsprogram för att ta en serie foton med. Det finns en Python -modul som heter Picamera som du kan använda istället som också har fler funktioner som kommer att vara till hjälp när du bygger ditt sista fotobåsprogram. Stegen nedan kan täcka din skärm, så kom ihåg att för att stoppa processen skriver du Ctrl + F6.

Öppna Python -skalet och skriv följande rader:

importera picamera

kamera = picamera. PiCamera ()

camera.resolution = (640, 480)

camera.start_preview ()

Använd liveförhandsgranskningen för att placera din kamera för att ta ett foto av dig själv eller ditt skrivbord. Kameraförhandsgranskningen kan ta över större delen av din skärm. Upprepa de tre första kommandona, hoppa sedan till att ta och spara en bild:

camera.capture ('testImage.jpg')

Prova att ändra ljusstyrkan på kameran med attributet ljusstyrka. Det kan ställas in på valfritt tal mellan 0 och 100 och standard är 50. Testa att ställa in det till ett annat nummer och ta sedan ett nytt foto för att ersätta det första:

kamera. ljusstyrka = 60

camera.capture ('testImage.jpg')

Se till att ta lite tid att kolla in Picamera -dokumentationen.

Använda os -modulen

Om du vill använda en kommandoradsapplikation som Raspistill kan du använda OS-modulen. Skriv Cmd + F6 för att avsluta den pågående processen och släppa kameran från Picamera. Skriv sedan följande kommandon:

importera os

takePhoto = "raspistill -o testImage.jpg"

os.system (takePhoto)

Pygame.mixer

Ett enkelt och robust sätt att spela ljudfiler är att använda Pygame. Pygame är en uppsättning Python -moduler som levereras med Raspbian så det är inte nödvändigt att installera den.

Pygame är populärt och roligt så det finns mycket stöd och utveckling runt det. Se till att besöka webbplatsen för exempel och dokumentation. Förutom att det används för att skapa spel, är det ett enkelt sätt att spela ljud, visa bilder och mer. För att spela ljud använder du ljudobjektet i pygame.mixer -modulen.

Öppna Python 3 -tolkaren och skriv följande rader:

importera pygame.mixer

från pygame.mixer importera ljud

pygame.mixer.init ()

bas = Ljud ('bass3.wav')

bas.spel ()

Steg 8: Använda Python utanför IDLE

Desktop EditorsIDLE är ett bra sätt att börja skriva Python -program men du behöver inte använda det. Du kan skapa ett Python -program med valfri textredigerare så länge det sparas med.py i slutet. IDLE är ett exempel på en grafisk textredigerare på skrivbordet. En annan som levereras med Raspbian heter Leafpad. Du hittar Leafpad under Tillbehör i startmenyn.

Kommandoradsredigerare

Du har redan introducerats för Nano kommandorads textredigerare. Precis som en grafisk redigerare kan du använda nano för att skapa ett skript. Efter att ha öppnat Nano spara den nya filen med suffixet.py. Om du sparar den som en pythonfil först kommer redaktören att tillhandahålla pythonsyntaxmarkeringar medan du skriver.

Utan syntaxmarkering innan du sparar filnamn med.py -suffix.

Med syntaxmarkering.

Python-tolk från kommandoraden

IDLE är inte det enda stället du kan använda den interaktiva Python -tolken. Det kan också åberopas från Linux -skalet! Skriv helt enkelt:

python3

Eller för Python 2 -tolkaren:

pytonorm

För att lämna tolken, tryck på Ctrl + D eller skriv:

sluta med()

Steg 9: Skärmdump av Program

Visa upp dina Python -programmeringskrafter! Ladda upp en skärmdump efter att ditt sista city.py -program har körts och berätta om du körde det från IDLE eller Linux -skalet.