Вивчення Python: від нуля до героя

Перш за все, що таке Python? За словами його творця Гідо ван Россума, Пітон:

"Мова програмування високого рівня, і її основна філософія проектування полягає у читабельності коду та синтаксисі, який дозволяє програмістам висловлювати поняття у декілька рядків коду".

Для мене першою причиною вивчення Python було те, що він, насправді, прекрасниймова програмування. Це було справді природно кодувати в ньому і висловлювати свої думки.

Ще однією причиною було те, що ми можемо використовувати кодування на Python різними способами: наука даних, веб-розробка та машинне навчання - це все блищить тут. Quora, Pinterest та Spotify використовують Python для своєї веб-розробки. Тож давайте трохи дізнаємось про це.

Основи

1. Змінні

Ви можете думати про змінні як про слова, що зберігають значення. Просто як це.

У Python дуже просто визначити змінну та встановити для неї значення. Уявіть, що ви хочете зберегти номер 1 у змінній, яка називається "один". Давайте зробимо це:

one = 1

Наскільки це було просто? Ви щойно призначили значення 1 змінній "one".

two = 2 some_number = 10000

І ви можете призначити будь-яке інше значення будь-яким іншим змінним, які ви хочете. Як ви бачите в таблиці вище, змінна " два " зберігає ціле число 2 , а " some_number " - 10000 .

Окрім цілих чисел, ми також можемо використовувати логічні значення (True / False), рядки, float та багато інших типів даних.

# booleans true_boolean = True false_boolean = False # string my_name = "Leandro Tk" # float book_price = 15.80

2. Керування потоком: умовні оператори

Якщо ” використовує вираз, щоб оцінити, чи є твердження істинним чи хибним. Якщо це значення True, воно виконує те, що знаходиться всередині оператора if. Наприклад:

if True: print("Hello Python If") if 2 > 1: print("2 is greater than 1")

2 більше 1 , тому виконується код " друку ".

Оператор “ else ” буде виконаний, якщо вираз “ if ” є хибним .

if 1 > 2: print("1 is greater than 2") else: print("1 is not greater than 2")

1 не більше 2 , тому код усередині оператора “ else ” буде виконаний.

Ви також можете використовувати оператор “ elif ”:

if 1 > 2: print("1 is greater than 2") elif 2 > 1: print("1 is not greater than 2") else: print("1 is equal to 2")

3. Цикл / Ітератор

У Python ми можемо повторювати різні форми. Я розповім про два: покиі для .

Під час циклу: поки оператор True, код всередині блоку буде виконаний. Отже, цей код надрукує число від 1 до 10 .

num = 1 while num <= 10: print(num) num += 1

У той час як петля потрібна « умова циклу. ”Якщо воно залишається Істинним, воно продовжує ітерацію. У цьому прикладі, коли numце 11те умова циклу одно False.

Ще один базовий біт коду для кращого його розуміння:

loop_condition = True while loop_condition: print("Loop Condition keeps: %s" %(loop_condition)) loop_condition = False

Умова циклу є Trueтак він тримає ітерації - поки ми не встановити його False.

Для циклу : ви застосовуєте змінну “ num ” до блоку, а оператор “ for ” повторюватиме її для вас. Цей код буде надрукований так само, як і код while : від 1 до 10 .

for i in range(1, 11): print(i)

Подивитися? Це так просто. Діапазон починається з 1і продовжується до 11елемента th ( 10є 10елементом th).

Список: Колекція | Масив | Структура даних

Уявіть, що ви хочете зберегти ціле число 1 у змінній. Але, можливо, зараз ви хочете зберегти 2. І 3, 4, 5 ...

Чи є у мене інший спосіб зберігати всі цілі числа, які я хочу, але не в мільйонах змінних ? Ви здогадалися - справді існує інший спосіб їх зберігання.

List is a collection that can be used to store a list of values (like these integers that you want). So let’s use it:

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

It is really simple. We created an array and stored it on my_integer.

But maybe you are asking: “How can I get a value from this array?”

Great question. List has a concept called index. The first element gets the index 0 (zero). The second gets 1, and so on. You get the idea.

To make it clearer, we can represent the array and each element with its index. I can draw it:

Using the Python syntax, it’s also simple to understand:

my_integers = [5, 7, 1, 3, 4] print(my_integers[0]) # 5 print(my_integers[1]) # 7 print(my_integers[4]) # 4

Imagine that you don’t want to store integers. You just want to store strings, like a list of your relatives’ names. Mine would look something like this:

relatives_names = [ "Toshiaki", "Juliana", "Yuji", "Bruno", "Kaio" ] print(relatives_names[4]) # Kaio

It works the same way as integers. Nice.

We just learned how Lists indices work. But I still need to show you how we can add an element to the List data structure (an item to a list).

The most common method to add a new value to a List is append. Let’s see how it works:

bookshelf = [] bookshelf.append("The Effective Engineer") bookshelf.append("The 4 Hour Work Week") print(bookshelf[0]) # The Effective Engineer print(bookshelf[1]) # The 4 Hour Work Week

append is super simple. You just need to apply the element (eg. “The Effective Engineer”) as the append parameter.

Well, enough about Lists. Let’s talk about another data structure.

Dictionary: Key-Value Data Structure

Now we know that Lists are indexed with integer numbers. But what if we don’t want to use integer numbers as indices? Some data structures that we can use are numeric, string, or other types of indices.

Let’s learn about the Dictionary data structure. Dictionary is a collection of key-value pairs. Here’s what it looks like:

dictionary_example = { "key1": "value1", "key2": "value2", "key3": "value3" }

The key is the index pointing to thevalue. How do we access the Dictionaryvalue? You guessed it — using the key. Let’s try it:

dictionary_tk = { "name": "Leandro", "nickname": "Tk", "nationality": "Brazilian" } print("My name is %s" %(dictionary_tk["name"])) # My name is Leandro print("But you can call me %s" %(dictionary_tk["nickname"])) # But you can call me Tk print("And by the way I'm %s" %(dictionary_tk["nationality"])) # And by the way I'm Brazilian

I created a Dictionary about me. My name, nickname, and nationality. Those attributes are the Dictionarykeys.

As we learned how to access the List using index, we also use indices (keys in the Dictionary context) to access the value stored in the Dictionary.

In the example, I printed a phrase about me using all the values stored in the Dictionary. Pretty simple, right?

Another cool thing about Dictionary is that we can use anything as the value. In the DictionaryI created, I want to add the key “age” and my real integer age in it:

dictionary_tk = { "name": "Leandro", "nickname": "Tk", "nationality": "Brazilian", "age": 24 } print("My name is %s" %(dictionary_tk["name"])) # My name is Leandro print("But you can call me %s" %(dictionary_tk["nickname"])) # But you can call me Tk print("And by the way I'm %i and %s" %(dictionary_tk["age"], dictionary_tk["nationality"])) # And by the way I'm Brazilian

Here we have a key (age) value (24) pair using string as the key and integer as the value.

As we did with Lists, let’s learn how to add elements to a Dictionary. The keypointing to avalue is a big part of what Dictionary is. This is also true when we are talking about adding elements to it:

dictionary_tk = { "name": "Leandro", "nickname": "Tk", "nationality": "Brazilian" } dictionary_tk['age'] = 24 print(dictionary_tk) # {'nationality': 'Brazilian', 'age': 24, 'nickname': 'Tk', 'name': 'Leandro'} 

We just need to assign a value to a Dictionarykey. Nothing complicated here, right?

Iteration: Looping Through Data Structures

As we learned in the Python Basics, the List iteration is very simple. We Pythondevelopers commonly use For looping. Let’s do it:

bookshelf = [ "The Effective Engineer", "The 4-hour Workweek", "Zero to One", "Lean Startup", "Hooked" ] for book in bookshelf: print(book)

So for each book in the bookshelf, we (can do everything with it) print it. Pretty simple and intuitive. That’s Python.

For a hash data structure, we can also use the for loop, but we apply the key :

dictionary = { "some_key": "some_value" } for key in dictionary: print("%s --> %s" %(key, dictionary[key])) # some_key --> some_value

This is an example how to use it. For each key in the dictionary , we print the key and its corresponding value.

Another way to do it is to use the iteritems method.

dictionary = { "some_key": "some_value" } for key, value in dictionary.items(): print("%s --> %s" %(key, value)) # some_key --> some_value

We did name the two parameters as key and value, but it is not necessary. We can name them anything. Let’s see it:

dictionary_tk = { "name": "Leandro", "nickname": "Tk", "nationality": "Brazilian", "age": 24 } for attribute, value in dictionary_tk.items(): print("My %s is %s" %(attribute, value)) # My name is Leandro # My nickname is Tk # My nationality is Brazilian # My age is 24

We can see we used attribute as a parameter for the Dictionarykey, and it works properly. Great!

Classes & Objects

A little bit of theory:

Objects are a representation of real world objects like cars, dogs, or bikes. The objects share two main characteristics: data and behavior.

Cars have data, like number of wheels, number of doors, and seating capacity They also exhibit behavior: they can accelerate, stop, show how much fuel is left, and so many other things.

We identify data as attributes and behavior as methods in object-oriented programming. Again:

Data → Attributes and Behavior → Methods

And a Class is the blueprint from which individual objects are created. In the real world, we often find many objects with the same type. Like cars. All the same make and model (and all have an engine, wheels, doors, and so on). Each car was built from the same set of blueprints and has the same components.

Python Object-Oriented Programming mode: ON

Python, as an Object-Oriented programming language, has these concepts: class and object.

A class is a blueprint, a model for its objects.

So again, a class it is just a model, or a way to define attributes and behavior (as we talked about in the theory section). As an example, a vehicle class has its own attributes that define what objects are vehicles. The number of wheels, type of tank, seating capacity, and maximum velocity are all attributes of a vehicle.

With this in mind, let’s look at Python syntax for classes:

class Vehicle: pass

We define classes with a class statement — and that’s it. Easy, isn’t it?

Objects are instances of a class. We create an instance by naming the class.

car = Vehicle() print(car) # 

Here car is an object (or instance) of the classVehicle.

Remember that our vehicle class has four attributes: number of wheels, type of tank, seating capacity, and maximum velocity. We set all these attributes when creating a vehicle object. So here, we define our class to receive data when it initiates it:

class Vehicle: def __init__(self, number_of_wheels, type_of_tank, seating_capacity, maximum_velocity): self.number_of_wheels = number_of_wheels self.type_of_tank = type_of_tank self.seating_capacity = seating_capacity self.maximum_velocity = maximum_velocity

We use the initmethod. We call it a constructor method. So when we create the vehicle object, we can define these attributes. Imagine that we love the Tesla Model S, and we want to create this kind of object. It has four wheels, runs on electric energy, has space for five seats, and the maximum velocity is 250km/hour (155 mph). Let’s create this object:

tesla_model_s = Vehicle(4, 'electric', 5, 250)

Four wheels + electric “tank type” + five seats + 250km/hour maximum speed.

All attributes are set. But how can we access these attributes’ values? We send a message to the object asking about them. We call it a method. It’s the object’s behavior. Let’s implement it:

class Vehicle: def __init__(self, number_of_wheels, type_of_tank, seating_capacity, maximum_velocity): self.number_of_wheels = number_of_wheels self.type_of_tank = type_of_tank self.seating_capacity = seating_capacity self.maximum_velocity = maximum_velocity def number_of_wheels(self): return self.number_of_wheels def set_number_of_wheels(self, number): self.number_of_wheels = number

This is an implementation of two methods: number_of_wheels and set_number_of_wheels. We call it getter & setter. Because the first gets the attribute value, and the second sets a new value for the attribute.

In Python, we can do that using @property (decorators) to define getters and setters. Let’s see it with code:

class Vehicle: def __init__(self, number_of_wheels, type_of_tank, seating_capacity, maximum_velocity): self.number_of_wheels = number_of_wheels self.type_of_tank = type_of_tank self.seating_capacity = seating_capacity self.maximum_velocity = maximum_velocity @property def number_of_wheels(self): return self.__number_of_wheels @number_of_wheels.setter def number_of_wheels(self, number): self.__number_of_wheels = number

And we can use these methods as attributes:

tesla_model_s = Vehicle(4, 'electric', 5, 250) print(tesla_model_s.number_of_wheels) # 4 tesla_model_s.number_of_wheels = 2 # setting number of wheels to 2 print(tesla_model_s.number_of_wheels) # 2

This is slightly different than defining methods. The methods work as attributes. For example, when we set the new number of wheels, we don’t apply two as a parameter, but set the value 2 to number_of_wheels. This is one way to write pythonicgetter and setter code.

But we can also use methods for other things, like the “make_noise” method. Let’s see it:

class Vehicle: def __init__(self, number_of_wheels, type_of_tank, seating_capacity, maximum_velocity): self.number_of_wheels = number_of_wheels self.type_of_tank = type_of_tank self.seating_capacity = seating_capacity self.maximum_velocity = maximum_velocity def make_noise(self): print('VRUUUUUUUM')

Коли ми викликаємо цей метод, він просто повертає рядок VRRRRUUUUM. "

tesla_model_s = Vehicle(4, 'electric', 5, 250) tesla_model_s.make_noise() # VRUUUUUUUM

Інкапсуляція: приховування інформації

Інкапсуляція - це механізм, який обмежує прямий доступ до даних та методів об’єктів. Але в той же час це полегшує роботу з цими даними (методи об'єктів).

“Інкапсуляція може використовуватися для приховування членів даних та функції членів. Згідно з цим визначенням, інкапсуляція означає, що внутрішнє представлення об’єкта, як правило, приховане від зору поза визначенням об’єкта ”. - Вікіпедія

Усе внутрішнє представлення об’єкта приховане зовні. Тільки об’єкт може взаємодіяти зі своїми внутрішніми даними.

По- перше, ми повинні зрозуміти , як publicі non-publicзмінні екземпляра і методи роботи.

Змінні публічної інстанції

For a Python class, we can initialize a public instance variable within our constructor method. Let’s see this:

Within the constructor method:

class Person: def __init__(self, first_name): self.first_name = first_name

Here we apply the first_name value as an argument to the public instance variable.

tk = Person('TK') print(tk.first_name) # => TK

Within the class:

class Person: first_name = 'TK'

Here, we do not need to apply the first_name as an argument, and all instance objects will have a class attribute initialized with TK.

tk = Person() print(tk.first_name) # => TK

Cool. We have now learned that we can use public instance variables and class attributes. Another interesting thing about the public part is that we can manage the variable value. What do I mean by that? Our object can manage its variable value: Get and Set variable values.

Keeping the Person class in mind, we want to set another value to its first_name variable:

tk = Person('TK') tk.first_name = 'Kaio' print(tk.first_name) # => Kaio

Там ми йдемо. Ми просто встановили інше значення ( kaio) для first_nameзмінної екземпляра, і воно оновило значення. Просто як це. Оскільки це publicзмінна, ми можемо це зробити.

Непублічна змінна екземпляра

Тут ми не використовуємо термін “приватний”, оскільки жоден атрибут у Python насправді не є приватним (без загалом непотрібної роботи). - PEP 8

Як public instance variable, ми можемо визначити і те, non-public instance variableі інше в методі конструктора, або всередині класу. Синтаксична різниця полягає в тому non-public instance variables, що _перед variableназвою використовуйте символ підкреслення ( ) .

““ Приватні ”змінні екземпляра, до яких неможливо отримати доступ, крім як зсередини об’єкта, у Python не існує. Однак існує домовленість, за якою дотримується більшість кодів Python: ім'я з префіксом підкреслення (наприклад _spam) слід розглядати як непублічну частину API (будь то функція, метод або член даних) " - Фонд програмного забезпечення Python

Ось приклад:

class Person: def __init__(self, first_name, email): self.first_name = first_name self._email = email

Ви бачили emailзмінну? Ось як ми визначаємо non-public variable:

tk = Person('TK', '[email protected]') print(tk._email) # [email protected]
Ми можемо отримати доступ до нього та оновити його. Non-public variablesє лише умовою і їх слід розглядати як непублічну частину API.

Отже, ми використовуємо метод, який дозволяє нам робити це всередині нашого визначення класу. Давайте реалізуємо два методи ( emailі update_email), щоб зрозуміти це:

class Person: def __init__(self, first_name, email): self.first_name = first_name self._email = email def update_email(self, new_email): self._email = new_email def email(self): return self._email

Тепер ми можемо оновлювати та отримувати доступ, non-public variablesвикористовуючи ці методи. Подивимось:

tk = Person('TK', '[email protected]') print(tk.email()) # => [email protected] # tk._email = '[email protected]' -- treat as a non-public part of the class API print(tk.email()) # => [email protected] tk.update_email('[email protected]') print(tk.email()) # => [email protected]
  1. We initiated a new object with first_name TK and email [email protected]
  2. Printed the email by accessing the non-public variable with a method
  3. Tried to set a new email out of our class
  4. We need to treat non-public variable as non-public part of the API
  5. Updated the non-public variable with our instance method
  6. Success! We can update it inside our class with the helper method

Public Method

With public methods, we can also use them out of our class:

class Person: def __init__(self, first_name, age): self.first_name = first_name self._age = age def show_age(self): return self._age

Let’s test it:

tk = Person('TK', 25) print(tk.show_age()) # => 25

Great — we can use it without any problem.

Non-public Method

But with non-public methods we aren’t able to do it. Let’s implement the same Person class, but now with a show_agenon-public method using an underscore (_).

class Person: def __init__(self, first_name, age): self.first_name = first_name self._age = age def _show_age(self): return self._age

And now, we’ll try to call this non-public method with our object:

tk = Person('TK', 25) print(tk._show_age()) # => 25
Ми можемо отримати доступ до нього та оновити його. Non-public methodsє лише умовою і їх слід розглядати як непублічну частину API.

Ось приклад того, як ми можемо ним користуватися:

class Person: def __init__(self, first_name, age): self.first_name = first_name self._age = age def show_age(self): return self._get_age() def _get_age(self): return self._age tk = Person('TK', 25) print(tk.show_age()) # => 25

Тут ми маємо a _get_agenon-public methodта a show_agepublic method. show_ageМоже бути використаний нашого об'єкта (з нашого класу) і _get_ageвикористовується тільки всередині нашого класу визначення (всередині show_ageметоду). Але знову ж таки: як умовно.

Резюме інкапсуляції

За допомогою інкапсуляції ми можемо забезпечити, щоб внутрішнє уявлення об’єкта було приховане ззовні.

Спадщина: поведінка та характеристики

Деякі об’єкти мають деякі спільні речі: їх поведінку та характеристики.

Наприклад, я успадкував від батька деякі особливості та поведінку. Я успадкував його очі та волосся як характеристики, а його нетерплячість та замкнутість - як поведінку.

In object-oriented programming, classes can inherit common characteristics (data) and behavior (methods) from another class.

Let’s see another example and implement it in Python.

Imagine a car. Number of wheels, seating capacity and maximum velocity are all attributes of a car. We can say that anElectricCar class inherits these same attributes from the regular Car class.

class Car: def __init__(self, number_of_wheels, seating_capacity, maximum_velocity): self.number_of_wheels = number_of_wheels self.seating_capacity = seating_capacity self.maximum_velocity = maximum_velocity

Our Car class implemented:

my_car = Car(4, 5, 250) print(my_car.number_of_wheels) print(my_car.seating_capacity) print(my_car.maximum_velocity)

Once initiated, we can use all instance variables created. Nice.

In Python, we apply a parent class to the child class as a parameter. An ElectricCar class can inherit from our Car class.

class ElectricCar(Car): def __init__(self, number_of_wheels, seating_capacity, maximum_velocity): Car.__init__(self, number_of_wheels, seating_capacity, maximum_velocity)

Simple as that. We don’t need to implement any other method, because this class already has it (inherited from Car class). Let’s prove it:

my_electric_car = ElectricCar(4, 5, 250) print(my_electric_car.number_of_wheels) # => 4 print(my_electric_car.seating_capacity) # => 5 print(my_electric_car.maximum_velocity) # => 250

Beautiful.

That’s it!

We learned a lot of things about Python basics:

  • How Python variables work
  • How Python conditional statements work
  • How Python looping (while & for) works
  • How to use Lists: Collection | Array
  • Dictionary Key-Value Collection
  • How we can iterate through these data structures
  • Objects and Classes
  • Attributes as objects’ data
  • Methods as objects’ behavior
  • Using Python getters and setters & property decorator
  • Encapsulation: hiding information
  • Inheritance: behaviors and characteristics

Congrats! You completed this dense piece of content about Python.

If you want a complete Python course, learn more real-world coding skills and build projects, try One Month Python Bootcamp. See you there ☺

For more stories and posts about my journey learning & mastering programming, follow my publication The Renaissance Developer.

Have fun, keep learning, and always keep coding.

My Twitter & Github. ☺