Язык программирования Python

>>> s[::3]

[0, 3, 6, 9]

>>> s[0:0] = [-1, -1, -1]

>>> s

[-1, -1, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

>>> del s[:3]

>>> s

[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

Как видно из этого примера, с помощью срезов удобно задавать любую подстроку, даже если она нулевой длины, как для удаления элементов, так и для вставки в строго определенное место.

Тип dict

Словарь (хэш, ассоциативный массив) — это изменчивая структура данных для хранения пар ключ–значение, где значение однозначно определяется ключом. В качестве ключа может выступать неизменчивый тип данных (число, строка, кортеж и т.п.). Порядок пар ключ–значение произволен. Ниже приведен литерал для словаря и пример работы со словарем:

d = {1: 'one', 2: 'two', 3: 'three', 4: 'four'}

d0 = {0: 'zero'}

print d[1] # берется значение по ключу

d[0] = 0   # присваивается значение по ключу

del d[0]   # удаляется пара ключ–значение с данным ключом

print d

for key, val in d.items(): # цикл по всему словарю

 print key, val

for key in d.keys(): # цикл по ключам словаря

 print key, d[key]

for val in d.values(): # цикл по значениям словаря

 print val

d.update(d0) # пополняется словарь из другого

print len(d) # количество пар в словаре

Тип file

Объекты этого типа предназначены для работы с внешними данными. В простом случае — это файл на диске. Файловые объекты должны поддерживать основные методы: read(), write(), readline(), readlines(), seek(), tell(), close() и т.п.

Следующий пример показывает копирование файла:

f1 = open("file1.txt", "r")

f2 = open("file2.txt", "w")

for line in f1.readlines():

 f2.write(line)

f2.close()

f1.close()

Стоит заметить, что кроме собственно файлов в Python используются и файлоподобные объекты. В очень многих функциях просто неважно, передан ли ей объект типа file или другого типа, если он имеет все те же методы (и в том же смысле). Например, копирование содержимого по ссылке (URL) в файл file2.txt можно достигнуть, если заменить первую строку на

import urllib

f1 = urllib.urlopen("http://python.onego.ru")

О модулях, классах, объектах и функциях будет говориться на других лекциях.

Выражения

В современных языках программирования принято производить большую часть обработки данных в выражениях. Синтаксис выражений у многих языков программирования примерно одинаков. Синтаксис выражений Python не удивит программиста чем–то новым. (Разве что цепочечные сравнения могут приятно порадовать.)

Приоритет операций показан в нижеследующей таблице (в порядке уменьшения). Для унарных операций x обозначает операнд. Ассоциативность операций в Python — слева–направо, за исключением операции возведения в степень (**), которая ассоциативна справа налево.

Операция	Название
lambda	лямбда–выражение
or	логическое ИЛИ
and	логическое И
not x	логическое НЕ
in, not in	проверка принадлежности
is, is not	проверка идентичности
<, <=, >, >=, !=, ==	сравнения
|	побитовое ИЛИ
^	побитовое исключающее ИЛИ
&	побитовое И
<<, >>	побитовые сдвиги
+, -	сложение и вычитание
*, /, %	умножение, деление, остаток
+x, -x	унарный плюс и смена знака
~x	побитовое НЕ
**	возведение в степень
x.атрибут	ссылка на атрибут
x[индекс]	взятие элемента по индексу
x[от:до]	выделение среза (от и до)
f(аргумент, ...)	вызов функции
( ... )	скобки или кортеж
[ ... ]	список или списковое включение
{кл:зн, ...}	словарь пар ключ–значение
`выражения`	преобразование к строке (repr)

Таким образом, порядок вычислений операндов определяется такими правилами:

1. Операнд слева вычисляется раньше операнда справа во всех бинарных операциях, кроме возведения в степень.

2. Цепочка сравнений вида a < b < c ... y < z фактически равносильна: (а < b) and (b < c) and ... and (y < z).

3. Перед фактическим выполнением операции вычисляются нужные для нее операнды. В большинстве бинарных операций предварительно вычисляются оба операнда (сначала левый), но операции or и and, а также цепочки сравнений вычисляют такое количество операндов, которое достаточно для получения результата. В невычисленной части выражения в таком случае могут даже быть неопределенные имена. Это важно учитывать, если используются функции с побочными эффектами.

4. Аргументы функций, выражения для списков, кортежей, словарей и т.п. вычисляются слева–направо, в порядке следования в выражении.

В случае неясности приоритетов желательно применять скобки. Несмотря на то, что одни и те же символы могут использоваться для разных операций, приоритеты операций не меняются. Так, % имеет тот же приоритет, что и *, а потому в следующем примере скобки просто необходимы, чтобы операция умножения произошла перед операцией форматирования:

print "%i" % (i*j)

Выражения могут фигурировать во многих операторах Python и даже как самостоятельный оператор. У выражения всегда есть результат, хотя в некоторых случаях (когда выражение вычисляется ради побочных эффектов) этот результат может быть «ничем» — None.

Очень часто выражения стоят в правой части оператора присваивания или расширенного присваивания. В Python (в отличие, скажем, от C) нет операции присваивания, поэтому синтаксически перед знаком = могут стоять только идентификатор, индекс, срез, доступ к атрибуту или кортеж (список) из перечисленного. (Подробности в документации).

Имена

Об именах (идентификаторах) говорилось уже не раз, тем не менее, необходимо сказать несколько слов об их применении в языке Python.

Имя может начинаться с латинской буквы (любого регистра) или подчеркивания, а дальше допустимо использование цифр. В качестве идентификаторов нельзя применять ключевые слова языка и нежелательно переопределять встроенные имена. Список ключевых слов можно узнать так:

>>> import keyword

>>> keyword.kwlist

['and', 'assert', 'break', 'class', 'continue', 'def', 'del',

'elif', 'else', 'except', 'exec', 'finally', 'for', 'from',

'global', 'if', 'import', 'in', 'is', 'lambda', 'not', 'or',

'pass', 'print', 'raise', 'return', 'try', 'while', 'yield']

Имена, начинающиеся с подчеркивания или двух подчеркиваний, имеют особый смысл. Одиночное подчеркивание говорит программисту о том, что имя имеет местное применение, и не должно использоваться за пределами модуля. Двойным подчеркиванием в начале и в конце обычно наделяются специальные имена атрибутов — об этом будет говориться в лекции по объектно–ориентированному программированию.

В каждой точке программы интерпретатор «видит» три пространства имен: локальное, глобальное и встроенное. Пространство имен — отображение из имен в объекты.

Для понимания того, как Python находит значение некоторой переменной, необходимо ввести понятие блока кода. В Python блоком кода является то, что исполняется как единое целое, например, тело определения функции, класса или модуля.

Локальные имена — имена, которым присвоено значение в данном блоке кода. Глобальные имена — имена, определяемые на уровне блока кода определения модуля или те, которые явно заданы в операторе global. Встроенные имена — имена из специального словаря __builtins__.

Области видимости имен могут быть вложенными друг в друга, например, внутри вызванной функции видны имена, определенные в вызывающем коде. Переменные, которые используются в блоке кода, но связаны со значением вне кода, называются свободными переменными.

Так как переменную можно связать с объектом в любом месте блока, важно, чтобы это произошло до ее использования, иначе будет возбуждено исключение NameError. Связывание имен со значениями происходит в операторах присваивания, for, import, в формальных аргументах функций, при определении функции или класса, во втором параметре части except оператора try–except.

С областями видимости и связыванием имен есть много нюансов, которые хорошо описаны в документации. Желательно, чтобы программы не зависели от таких нюансов, а для этого достаточно придерживаться следующих правил:

1. Всегда следует связывать переменную со значением (текстуально) до ее использования.

2. Необходимо избегать глобальных переменных и передавать все в качестве параметров. Глобальными на уровне модуля должны остаться только имена–константы, имена классов и функций.

3. Никогда не следует использовать from модуль import * — это может привести к затенению имен из других модулей, а внутри определения функции просто запрещено.

Предпочтительнее переделать код, нежели использовать глобальную переменную Конечно, для программ, состоящих из одного модуля, это не так важно: ведь все определенные на уровне модуля переменные глобальны.

Убрать связь имени с объектом можно с помощью оператора del. В этом случае, если объект не имеет других ссылок на него, он будет удален. Для управления памятью в Python используется подсчет ссылок (reference counting), для удаления наборов объектов с зацикленными ссылками — сборка мусора (garbage collection).

Стиль программирования

Стиль программирования — дополнительные ограничения, накладываемые на структуру и вид программного кода группой совместно работающих программистов с целью получения удобных для применения, легко читаемых и эффективных программ. Основные ограничения на вид программы дает синтаксис языка программирования, и его нарушения вызывают синтаксические ошибки. Нарушение стиля не приводит к синтаксическим ошибкам, однако как отдельные программисты, так и целые коллективы сознательно ограничивают себя в средствах выражения ради упрощения совместной разработки, отладки и сопровождения программного продукта.

Стиль программирования затрагивает практически все аспекты написания кода:

• именование объектов в зависимости от типа, назначения, области видимости;

• оформление функций, методов, классов, модулей и их документирование в коде программы;

• декомпозиция программы на модули с определенными характеристиками;

• способ включения отладочной информации;

• применение тех или иных функций (методов) в зависимости от предполагаемого уровня совместимости разрабатываемой программы с различными компьютерными платформами;

• ограничение используемых функций из соображений безопасности.

Для языка Python Гвидо ван Россум разработал официальный стиль. С оригинальным текстом «Python Style Guide» можно ознакомиться по адресу http://www.python.org/doc/essays/styleguide.html.

Наиболее существенные положения этого стиля перечислены ниже. В случае сомнений хорошим образцом стиля являются модули стандартной библиотеки.

• Рекомендуется использовать отступы в 4 пробела.

• Длина физической строки не должна превышать 79 символов.

• Длинные логические строки лучше разбивать неявно (внутри скобок), но и явные методы вполне уместны. Отступы строк продолжения рекомендуется выравнивать по скобкам или по первому операнду в предыдущей строке. Текстовый редактор Emacs в режиме python–mode и некоторые интегрированные оболочки (IDE) автоматически делают необходимые отступы в Python–программах:

def draw(figure, color="White", border_color="Black",

         size=5):

 if color == border_color or \

  size == 0:

  raise "Bad figure"

 else:

  _draw(size, size, (color,

                     border_color))

• Не рекомендуется ставить пробелы сразу после открывающей скобки или перед закрывающей, перед запятой, точкой с запятой, перед открывающей скобкой при записи вызова функции или индексного выражения. Также не рекомендуется ставить более одного пробела вокруг знака равенства в присваиваниях. Пробелы вокруг знака равенства не ставятся в случае, когда он применяется для указания значения по умолчанию в определении параметров функции или при задании именованных аргументов.

• Также рекомендуется применение одиночных пробелов вокруг низкоприоритетных операций сравнения и оператора присваивания. Пробелы вокруг более приоритетных операций ставятся в равном количестве слева и справа от знака операции.

Несколько рекомендаций касаются написания комментариев.

• Комментарии должны точно отражать актуальное состояние кода. (Поддержание актуальных комментариев должно быть приоритетной задачей!) После коротких комментариев можно не ставить точку, тогда как длинные лучше писать по правилам написания текста. Автор Python обращается к неанглоязычным программистам с просьбой писать комментарии на английском, если есть хотя бы небольшая вероятность того, что код будут читать специалисты, говорящие на других языках.

• Комментарии к фрагменту кода следует писать с тем же отступом, что и комментируемый код. После "#" должен идти одиночный пробел. Абзацы можно отделять строкой с "#" на том же уровне. Блочный комментарий можно отделить пустыми строками от окружающего кода.

• Комментарии, относящиеся к конкретной строке, не следует использовать часто. Символ "#" должен отстоять от комментируемого оператора как минимум на два пробела.