Язык программирования Python: особенности и перспективы

В чем преимущество?Язык программирования Python один из самых популярных и востребованных на сегодняшний день. Он простой для изучения и имеет большое количество сфер применения.

На что обратить внимание?У Python и ряд минусов, главным из которых называют медлительность программ. В целом, этот язык программирования является отличным вариантом для новичка.

История языка Python

Язык программирования Python был создан в начале 1990-х годов Гвидо ван Россумом. Идея создания этого языка возникла из желания создать простой и понятный язык программирования, который был бы удобным в использовании и обладал широкими возможностями.

Первая версия Python была выпущена в 1991 году и была названа Python 0.9.0. Были добавлены основные функции, такие как работа со списками и строками, условные выражения и циклы.

С течением времени Python стал все более популярным и использовался как начинающими программистами, так и опытными разработчиками. Язык развивался и обновлялся, выпускались новые версии, добавлялись новые функции и возможности.

Python также обладает широким объемом библиотек и модулей, что позволяет разработчикам легко и быстро решать различные задачи. Библиотеки Python покрывают разнообразные области, такие как научные вычисления, веб-разработка, анализ данных и многое другое.

Со временем Python приобрел большую популярность в сообществе разработчиков и стал одним из самых используемых языков программирования. В 2019 году Python занял первое место в рейтинге языков программирования, составленном сайтом TIOBE.

Узнай, какие ИТ - профессии
входят в ТОП-30 с доходом
от 210 000 ₽/мес

Павел Симонов

Исполнительный директор Geekbrains

Команда GeekBrains совместно с международными специалистами по развитию карьеры подготовили материалы, которые помогут вам начать путь к профессии мечты.

Подборка содержит только самые востребованные и высокооплачиваемые специальности и направления в IT-сфере. 86% наших учеников с помощью данных материалов определились с карьерной целью на ближайшее будущее!

Скачивайте и используйте уже сегодня:

Павел Симонов

Исполнительный директор Geekbrains

Топ-30 самых востребованных и высокооплачиваемых профессий 2023

Поможет разобраться в актуальной ситуации на рынке труда

Подборка 50+ бесплатных нейросетей для упрощения работы и увеличения заработка

Только проверенные нейросети с доступом из России и свободным использованием

ТОП-100 площадок для поиска работы от GeekBrains

Список проверенных ресурсов реальных вакансий с доходом от 210 000 ₽

Получить подборку бесплатно

pdf 3,7mb

doc 1,7mb

Уже скачали 32482

Сегодня Python является одним из основных языков программирования и используется для разработки различных типов приложений, включая веб-сайты, научные вычисления, искусственный интеллект и многое другое.

Сферы применения Python

Язык программирования Python широко применяется во множестве сфер и областей. Вот некоторые из них:

1. Веб-разработка: Python используется для создания веб-приложений, веб-сайтов, апи и других веб-сервисов с использованием фреймворков, таких как Django, Flask и Pyramid.
2. Научные вычисления: благодаря богатому экосистеме библиотек, таких как NumPy, SciPy и Pandas, Python стал популярным выбором для научных исследований, обработки и анализа данных, машинного обучения и искусственного интеллекта.
3. Автоматизация задач: Python обладает мощными возможностями автоматизации и скриптинга, что позволяет использовать его для автоматизации рутинных задач, создания скриптов для обработки файлов, резервного копирования данных и других задач системного администрирования.
4. Интернет вещей (IoT): Python имеет легкий и простой в использовании фреймворк для разработки программного обеспечения для устройств IoT, таких как Raspberry Pi и Arduino. Это позволяет создавать различные проекты для умного дома, автоматизации домашних задач и других IoT-устройств.
5. Игровая разработка: благодаря библиотеке Pygame и другим фреймворкам, Python может использоваться для создания компьютерных игр, как простых, так и сложных, включая 2D и 3D графику.
6. Веб-скрапинг: Python предлагает простой и эффективный способ получить данные с веб-сайтов, анализировать страницы HTML, получать информацию из XML-файлов и других источников данных.
7. Разработка приложений на бэкенде: Python позволяет создавать серверные приложения, API и многое другое. Фреймворки, такие как Flask и Django, облегчают разработку этих приложений.
8. Разработка игровых движков: Python используется для создания игровых движков и инструментария для разработки игр, таких как Blender Game Engine и Pygame.

Благодаря простоте, гибкости и обширной экосистеме библиотек, Python получил широкое распространение в различных областях разработки программного обеспечения

Отличительные черты Python

Python имеет несколько отличительных черт, которые делают его популярным и уникальным языком программирования:

• Простота и понятность: Python известен своим простым и лаконичным синтаксисом, который делает код легким для чтения и понимания. Это облегчает разработку и сопровождение программного кода, особенно для новичков.
• Широкий выбор библиотек и модулей: Python имеет обширную библиотеку модулей, которая покрывает различные области разработки, включая научные вычисления, веб-разработку, обработку данных, машинное обучение и многое другое. Это позволяет разработчикам быстро и легко решать задачи, не пересобирая велосипед.
• Переносимость: Python является переносимым языком, что означает, что программы, написанные на Python, могут работать на различных платформах и операционных системах, включая Windows, macOS и Linux. Это позволяет разработчикам создавать программное обеспечение, которое может быть запущено на разных устройствах и системах.
• Динамическая типизация: Python является языком с динамической типизацией, что означает, что типы переменных определяются автоматически во время выполнения кода. Это делает Python гибким и удобным для быстрой разработки, поскольку не требуется предварительного объявления типов переменных.
• Широкая поддержка сообщества: Python имеет активное сообщество разработчиков и пользователей, которые предлагают поддержку, обучение и ресурсы для начинающих и опытных программистов. Множество документации и руководств доступны онлайн, и можно легко найти ответы на возникающие вопросы.

Плюсы и минусы языка программирования Python

Python имеет множество преимуществ, но также есть и некоторые недостатки. Вот некоторые из них:

Плюсы Python:

• Простота и читаемость: Python имеет лаконичный и понятный синтаксис, который делает код легким для чтения и понимания. Это упрощает разработку и сопровождение кода.
• Обширная библиотека и экосистема: Python имеет огромную библиотеку модулей, которые покрывают множество областей, от научных вычислений до веб-разработки и машинного обучения. Это упрощает и ускоряет разработку, поскольку многие повторяющиеся задачи уже решены и встроены в библиотеки.
• Переносимость: Python может работать на различных платформах и операционных системах, включая Windows, macOS и Linux. Это делает код, разработанный на Python, переносимым и позволяет его запускать на разных устройствах.
• Динамическая типизация: Python поддерживает динамическую типизацию, что дает возможность объявлять переменные без указания их типа. Это упрощает и ускоряет процесс разработки и позволяет быстро изменять типы переменных при необходимости.

• Широкая поддержка сообщества: Python имеет огромное и активное сообщество разработчиков, которые предлагают помощь, документацию, учебные ресурсы и готовые решения. Это обеспечивает быстрый доступ к информации и помощи при возникновении проблем.

Минусы Python:

• Относительная медлительность: Python является интерпретируемым языком программирования, что может сказаться на производительности в сравнении с компилируемыми языками. В некоторых задачах, требующих повышенной скорости выполнения, Python может быть не таким эффективным.
• Глобальная блокировка интерпретатора: из-за глобальной блокировки интерпретатора Python неподходящ для многопоточного выполнения некоторых видов задач, которые могут быть распараллелены в других языках.
• Ограниченная поддержка для некоторых областей: в некоторых специализированных областях, таких как игровая разработка или низкоуровневое программирование, Python может иметь ограниченные возможности или не быть самым эффективным выбором.

Сравнение Python с другими языками

Python vs Java

Python и Java – абсолютные противоположности в плане скорости запуска и выполнения программ. Python – интерпретируемый язык, для которого характерна динамическая типизация. Java, в свою очередь, – это компилируемый язык, обладающий статической типизацией. Программа, созданная на «питоне», запускается быстрее, но выполняется дольше. А приложения на Java, напротив, открываются медленнее, а работают быстрее.

Как известно, с помощью Java можно писать код для кроссплатформенных приложений. Однако и Python совместим с основными операционными системами. Кроме того, оба этих языка программирования используются для разработки системных программ.

Python гораздо проще Java. Изучение «питона» с нуля обычно занимает несколько недель. А чтобы освоить Java, придется потратить несколько месяцев.

Python vs C/C++

Все вышеперечисленные особенности Java (С-подобного языка), относятся и к C/C++. Главное отличие Python заключается в стоимости разработки и качестве программного обеспечения. Создание программного кода на C/C++ требует от специалиста большей квалификации. Поэтому ПО, созданное на данных языках, обладает высоким качеством, и, соответственно, стоит дороже.

Также Python и C/C++ отличаются длиной кода и простотой его восприятия. Программные продукты, созданные на языке программирования Python, порой бывают в 10 раз короче, чем аналогичные на C/C++. Это оказывает существенное влияние на скорость разработки.

Python vs JavaScript

Python и JavaScript занимают первые две позиции в рейтинге TIOBE. Эти языки объектно-ориентированные. Синтаксис Python проще, чем у JavaScript. При этом программы, написанные на «питоне», выполняются медленнее. Поскольку JavaScript обладает высокой производительностью, на нем можно разрабатывать приложения, функционирующие в онлайн-режиме. Таким образом, программирование на языке Python популярно в сфере Data Science и машинного обучения, а JavaScript применяется для веб-разработки.

Python vs PHP

Оба этих языка не вызывают особых сложностей в процессе изучения. Однако у Python более понятный и хорошо читаемый синтаксис. У PHP узкая специализация: он предназначен для создания сайтов. Python, напротив, – универсальный язык программирования, который позволяет писать код для решения широкого круга задач. Тем не менее, программы, созданные с помощью «питона», работают медленнее.

Библиотеки Python

Под библиотекой подразумевается определенный набор часто встречающихся операций на языке программирования Python, которые позволяют каждый раз не писать код с нуля. У любого разработчика есть доступ к стандартной библиотеке, в которой содержится огромное множество популярных функций. К тому же, существует более 137 000 дополнительных библиотек, предназначенных для выполнения специфических задач (в том числе, веб-разработка, Data Science и машинное обучение).

Библиотеки, которые используются чаще всего, собраны ниже.

• Matplotlib

Она помогает решать различные научные задачи. Применяется для визуализации данных в 2D и 3D измерении. Matplotlib позволяет отображать данные в виде столбчатых и линейных диаграмм. С помощью данного набора функций можно одновременно строить несколько диаграмм, а также переносить графику на любую платформу.

• Pandas

Состоит из оптимизированных и гибких структур, которые необходимы для управления данными временных рядов и структурированными данными (таблицы и массивы). Pandas помогает читать, записывать, объединять, фильтровать и группировать информацию. Без этой библиотеки не обойтись тем программистам, которые работают в сфере Data Science, анализа данных и машинного обучения.

• NumPy

Функции, собранные в данной библиотеке, облегчают процесс создания массивов и работы с ними. Кроме того, NumPy позволяет управлять логическими фигурами и осуществлять операции линейной алгебры. Эта библиотека может быть интегрирована и с другими языками программирования (например, C/C++).

• Requests

Состоит из полезных функций, которые требуются для веб-разработки. Они помогают отправлять HTTP-запросы, добавлять заголовки, устанавливать параметры URL, дополнять данные, а также выполнять многие другие задачи, связанные с созданием интернет-приложений.

• Open CV-Python

Данная библиотека позволяет обрабатывать изображения при работе с машинным зрением. С ее помощью можно одновременно читать и записывать изображения, преобразовывать «картинки» из 2D в 3D, а также захватывать и анализировать кадры из видео.

• Keras

Это библиотека глубокой нейросети Python, в которой содержатся функции, предназначенные для обработки данных, их визуализации и т.д. Keras поддерживается многими нейросетями. Данная библиотека обладает модульной структурой, которая гарантирует гибкость в процессе создания инновационных приложений.

Синтаксис языка программирования Python

Отличительные черты, которые присущи синтаксису языка программирования Python – четкость, последовательность, продуманная модульность и масштабируемость. Благодаря этим особенностям программный код, созданный на «питоне», легко читается.

Операторы

Самые распространенные команды перечислены ниже.

• Условный оператор if (если). Альтернативный блок – else (иначе). В случае, если присутствуют несколько альтернатив, можно использовать команду elif (else if).
• Оператор цикла while (пока).
• Оператор цикла for (для). Внутри цикла можно применять break (для прерывания цикла) и continue (для перехода сразу к следующей итерации).
• Оператор определения класса class.
• Оператор определения функции, метода или генератора def. Внутри можно пользоваться командой return (возврат) или, в случае работы с генератором, yield (давать).
• Оператор обработки исключений try – except – else или try – finally (начиная с версии 2.5 команды finally, except и else можно использовать в одном блоке).
• Оператор pass применяется для пустых блоков кода.

В Python блоки кода выделяются с помощью отступов (пробелов и табуляций). Соответственно, при программировании на языке Python не используются операторные скобки begin/end (как в Паскаль) и фигурные скобки (как в C/C++). Благодаря этому сокращается количество строк и символов в коде.

Выражения

Выражение – полноправный оператор в языке программирования Python. Благодаря составу, особенностям синтаксиса, ассоциативности и приоритету операций можно свести к минимуму количество скобок.

Отдельного внимания заслуживает операция форматирования для строк (она напоминает printf() из C/C++, которая использует тот же символ, что и взятие остатка от деления).

>>> print («Здравствуй, %s!» % «Мир»)

Здравствуй, Мир!

Кроме того, в Python можно использовать удобные цепочечные сравнения. Например:

1 <= a < 10 and 1 <= b < 20

Логические операции (or или and) на языке программирования Python являются «ленивыми». Это значит, что, если для вычисления истинного значения достаточно первого операнда, данный операнд и представляет собой результат. В других случаях необходимо вычислить второй операнд. Это свойство «питона» активно применялось вплоть до версии 2.5 вместо условной конструкции:

(a < b) and «меньше» or «больше»

Встроенные типы данных обладают специальным синтаксисом для своих литералов, которые записаны в исходном коде констант:

«строка» + ‘строка’ «»»тоже строка»»» u»Юникод-строка»

True or False # булевы литералы

3.14 # число с плавающей запятой

012 + 0xA # числа в восьмеричной и шестнадцатеричной системах счисления

1 + 2j # целое число и мнимое число

[1, 2, «a»] # список

(1, 2, «a») # кортеж

{‘a’: 1, ‘b’: ‘B’} # словарь

lambda x: x**2 # неименованная функция

Читайте также!

Python переменные окружения: виды и способы использования

Подробнее

Для работы со списками и иными последовательностями в Python существует целый набор операций над срезами. Отличительная черта данного языка – индексация (тем кодерам, которые только приступили к изучению «питона», она зачастую кажется странной).

Согласованность этой операции раскрывается по мере использования. Индексы, присущие каждому элементу списка, начинаются с нуля. Запись среза s[N:M] указывает, что в него попадают все элементы от N включительно до M исключительно.

Имена

Имя (идентификатор) может начинаться с любой буквы латинского алфавита (при этом допускается использование верхнего и нижнего регистра, а также подчеркивания). Имена, которые начинаются с подчеркивания, обладают специальным значением. Нельзя забывать о том, что в качестве идентификатора нельзя использовать ключевые слова (их перечень можно уточнить с помощью important keyword и print keyword.kwlist). Кроме того, не стоит переопределять встроенные имена.

Язык программирования Python подразумевает, что в каждой точке программы интерпретатору доступны три пространства имен (отображение имен в объекты) – локальное, глобальное и встроенное.

Области видимости имен могут быть вложены друг в друга: внутри определяемой функции видны имена из окружающего блока кода. Опытные кодеры рекомендуют уделить внимание нюансам работы с областями видимости и связыванием имен. Практические аспекты подробно изложены в методичках по программированию на языке Python.

Директивы

Начиная с версии 2.3, чтобы в процессе написания программы использовать в тексте символы, которые не входят в ASCII, нужно в начале модуля прописывать кодировку исходного кода. К примеру:

# -*- coding: utf-8 -*-

Далее в Unicode-литералах можно пользоваться кириллицей.

Примеры кода Python

Ниже представлены несколько примеров кода, написанного на языке программирования Python.

Вычисление времени, которое требуется для выполнения функции или программы:

import time

start_time= time.time()

def fun():

a=2

b=3

c=a+b

end_time= time.time()

fun()

timetaken = end_time — start_time

print(«Your program takes: «, timetaken) # 0.0345

Проверка повторяющихся значений в списке:

def check_duplicate(lst):

return len(lst) != len(set(lst))

check_duplicate([1,2,3,4,5,4,6]) # True

check_duplicate([1,2,3]) # False

check_duplicate([1,2,3,4,9]) # False

Сортировка списка:

my_list = [«leaf», «cherry», «fish»]

my_list1 = [«D»,»C»,»B»,»A»]

my_list2 = [1,2,3,4,5]

my_list.sort() # [‘cherry’, ‘fish’, ‘leaf’]

my_list1.sort() # [‘A’, ‘B’, ‘C’, ‘D’]

print(sorted(my_list2, reverse=True)) # [5, 4, 3, 2, 1]

Вычисление объема памяти, который требуется для переменной в языке программирования Python:

import sys

var1=»Python»

var2=100

var3=True

print(sys.getsizeof(var1)) #55

print(sys.getsizeof(var2)) #28

print(sys.getsizeof(var3)) #28

Полезная литература для изучения Python

Перед началом программирования на языке Python опытные кодеры рекомендуют ознакомиться со специализированной литературой по данной тематике.

Это займет немало времени, а также потребует много терпения. Однако результат того стоит: именно с помощью книг новички имеют возможность понять общую картину концепций программирования.

Стоит обратить внимание на следующие книги:

• Изучаем Python (Марк Лутц)

Этот учебник уже трижды был переиздан. Он написан максимально простым и понятным языком, а также позволяет заниматься в комфортном темпе. В «Изучаем Python» есть информация об основных типах объектов, которые используются в данном языке программирования. А также порядок их создания и нюансы работы с ними. Кроме того, функции в учебнике рассмотрены как основной процедурный элемент языка программирования Python.

• Программирование на Python 3 (Марк Саммерфильд)

Автор подробно рассматривает ключевые элементы «питона», благодаря чему можно получить представление о базовых понятиях. Далее темы постепенно становятся сложнее. Например, распределение вычислительной нагрузки между несколькими процессами и потоками, использование сложных типов данных, управляющих структур и функций, создание приложений для работы с базами данных SQL и с файлами DBM.

• Python и анализ данных (Уэс Маккинни)

По мнению многих разработчиков, этот учебник позволяет получить актуальные практические навыки по созданию научных приложений для обработки данных на языке программирования Python. В издании описан специфический синтаксис языка, а также библиотеки, которые позволяют эффективно решать популярные аналитические задачи. В частности, рассмотрена интерактивная оболочка IPython, библиотеки NumPy и Pandas, инструмент для визуализации данных Matplotlib и т.д.

Читайте также!

Лучшие книги по Python: с нуля и до профи

Подробнее

• Python для детей и родителей (Брайсон Пэйн)

Отличное учебное пособие, которое помогает юным программистам освоить «питон» – один из самых простых и популярных языков. В книге собрано множество полезных упражнений, которые помогают разобраться в тонкостях создания кода. Преимущество данного учебника в том, что написан он максимально доступно и просто, но в то же время очень интересно. Это тот самый случай, когда обучение вызывает только положительные эмоции.

Подводя итог, стоит еще раз отметить, что Python, по праву, удивительный язык программирования. Он обладает интуитивно понятным синтаксисом. Кроме того, за счет минимального количества строк, процесс написания кода не вызывает особых сложностей. Для тех, кто только осваивает профессию разработчика, «питон» – надежный союзник. Изучив основы этого языка, можно в кратчайшие сроки научиться решать огромное количество задач.

Автор статьи:

Редакция сайта GeekBrains Шеф-редактор раздела Программирование