Неформальное введение в Python

3.1.1. Числа

Интерпретатор работает как простой калькулятор: можно ввести выражение, и он выведет его значение. Синтаксис выражений прост: для выполнения арифметических операций можно использовать операторы +, -, * и /; для группировки выражений можно использовать круглые скобки (()). Например:

>>> 2 + 2
4
>>> 50 - 5*6
20
>>> (50 - 5*6) / 4
5.0
>>> 8 / 5  # division always returns a floating-point number
1.6

Целые числа (например, 2, 4, 20) имеют тип int, а числа с дробной частью (например, 5.0, 1.6) — тип float. Позже в руководстве мы подробнее рассмотрим числовые типы.

Деление (/) всегда возвращает число с плавающей точкой. Чтобы выполнить целочисленное деление с округлением вниз и получить целочисленный результат, можно использовать оператор //; чтобы вычислить остаток, можно использовать %:

>>> 17 / 3  # classic division returns a float
5.666666666666667
>>>
>>> 17 // 3  # floor division discards the fractional part
5
>>> 17 % 3  # the % operator returns the remainder of the division
2
>>> 5 * 3 + 2  # floored quotient * divisor + remainder
17

В Python оператор ** можно использовать для вычисления степеней [1]:

>>> 5 ** 2  # 5 squared
25
>>> 2 ** 7  # 2 to the power of 7
128

Знак равенства (=) используется для присваивания значения переменной. После этого до следующего интерактивного приглашения ничего не выводится:

>>> width = 20
>>> height = 5 * 9
>>> width * height
900

Если переменная не «определена» (ей не присвоено значение), попытка её использовать приведёт к ошибке:

>>> n  # try to access an undefined variable
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
NameError: name 'n' is not defined

Поддерживается арифметика с числами с плавающей точкой; при операциях с операндами разных типов целочисленный операнд преобразуется в число с плавающей точкой:

>>> 4 * 3.75 - 1
14.0

В интерактивном режиме последнее выведенное выражение присваивается переменной _. Благодаря этому при использовании Python в качестве настольного калькулятора вычисления можно продолжать несколько проще, например:

>>> tax = 12.5 / 100
>>> price = 100.50
>>> price * tax
12.5625
>>> price + _
113.0625
>>> round(_, 2)
113.06

Пользователю следует считать эту переменную доступной только для чтения. Не присваивайте ей значение явно — вы создадите независимую локальную переменную с тем же именем, которая скроет встроенную переменную и её особое поведение.

Помимо int и float, Python поддерживает и другие числовые типы, например Decimal и Fraction. В Python также есть встроенная поддержка комплексных чисел; для обозначения мнимой части используется суффикс j или J (например, 3+5j).

3.1.2. Текст

Python умеет обрабатывать текст (представленный типом str, так называемые «строки») так же, как и числа. Это могут быть символы «!», слова «rabbit», имена «Paris», предложения «Got your back.» и т. д. «Yay! :)». Их можно заключать в одинарные кавычки ('...') или двойные кавычки ("...") — результат будет одинаковым [2].

>>> 'spam eggs'  # single quotes
'spam eggs'
>>> "Paris rabbit got your back :)! Yay!"  # double quotes
'Paris rabbit got your back :)! Yay!'
>>> '1975'  # digits and numerals enclosed in quotes are also strings
'1975'

Чтобы включить кавычку в строку, нужно её «экранировать», поставив перед ней \. Или же можно использовать другой тип кавычек:

>>> 'doesn\'t'  # use \' to escape the single quote...
"doesn't"
>>> "doesn't"  # ...or use double quotes instead
"doesn't"
>>> '"Yes," they said.'
'"Yes," they said.'
>>> "\"Yes,\" they said."
'"Yes," they said.'
>>> '"Isn\'t," they said.'
'"Isn\'t," they said.'

В оболочке Python определение строки и выводимая строка могут выглядеть по-разному. Функция print() выводит данные в более удобном для чтения виде: опускает окружающие кавычки и отображает экранированные и специальные символы:

>>> s = 'First line.\nSecond line.'  # \n means newline
>>> s  # without print(), special characters are included in the string
'First line.\nSecond line.'
>>> print(s)  # with print(), special characters are interpreted, so \n produces new line
First line.
Second line.

Если вы не хотите, чтобы символы, перед которыми стоит \, интерпретировались как специальные, можно использовать необработанные строки, добавив r перед первой кавычкой:

>>> print('C:\some\name')  # here \n means newline!
C:\some
ame
>>> print(r'C:\some\name')  # note the r before the quote
C:\some\name

У необработанных строк есть один тонкий нюанс: необработанная строка не может заканчиваться нечётным количеством символов \; дополнительную информацию и обходные решения см. в ответе на часто задаваемый вопрос.

Строковые литералы могут занимать несколько строк. Один из способов — использовать тройные кавычки: """...""" или '''...'''. Символы конца строки автоматически включаются в строку, но этого можно избежать, добавив \ в конец строки. В следующем примере начальный символ новой строки не включается:

>>> print("""\
... Usage: thingy [OPTIONS]
...      -h                        Display this usage message
...      -H hostname               Hostname to connect to
... """)
Usage: thingy [OPTIONS]
     -h                        Display this usage message
     -H hostname               Hostname to connect to

>>>

Строки можно объединять (склеивать) оператором + и повторять с помощью *:

>>> # 3 times 'un', followed by 'ium'
>>> 3 * 'un' + 'ium'
'unununium'

Два или более строковых литерала (то есть заключённых в кавычки) автоматически объединяются, если расположены рядом.

>>> 'Py' 'thon'
'Python'

Это особенно удобно, когда нужно разбить длинные строки:

>>> text = ('Put several strings within parentheses '
...         'to have them joined together.')
>>> text
'Put several strings within parentheses to have them joined together.'

Однако это работает только с двумя литералами, но не с переменными или выражениями:

>>> prefix = 'Py'
>>> prefix 'thon'  # can't concatenate a variable and a string literal
  File "<stdin>", line 1
    prefix 'thon'
           ^^^^^^
SyntaxError: invalid syntax
>>> ('un' * 3) 'ium'
  File "<stdin>", line 1
    ('un' * 3) 'ium'
               ^^^^^
SyntaxError: invalid syntax

Чтобы объединить переменные или переменную и литерал, используйте +:

>>> prefix + 'thon'
'Python'

Строки можно индексировать (обращаться к элементам по индексу); индекс первого символа равен 0. Отдельного типа символа нет: символ — это просто строка длиной в один символ:

>>> word = 'Python'
>>> word[0]  # character in position 0
'P'
>>> word[5]  # character in position 5
'n'

Индексы также могут быть отрицательными числами; отсчёт в этом случае начинается справа:

>>> word[-1]  # last character
'n'
>>> word[-2]  # second-last character
'o'
>>> word[-6]
'P'

Обратите внимание: поскольку -0 равен 0, отрицательные индексы начинаются с -1.

Помимо индексации, поддерживается и срез. Индексация позволяет получить отдельные символы, а срез — подстроку:

>>> word[0:2]  # characters from position 0 (included) to 2 (excluded)
'Py'
>>> word[2:5]  # characters from position 2 (included) to 5 (excluded)
'tho'

У индексов среза есть удобные значения по умолчанию: если первый индекс не указан, по умолчанию используется ноль; если не указан второй индекс, по умолчанию используется длина строки, для которой берётся срез.

>>> word[:2]   # character from the beginning to position 2 (excluded)
'Py'
>>> word[4:]   # characters from position 4 (included) to the end
'on'
>>> word[-2:]  # characters from the second-last (included) to the end
'on'

Обратите внимание: начальный элемент всегда включается, а конечный всегда исключается. Благодаря этому s[:i] + s[i:] всегда равно s:

>>> word[:2] + word[2:]
'Python'
>>> word[:4] + word[4:]
'Python'

Чтобы запомнить, как работают срезы, можно представить, что индексы указывают между символами, причём левый край первого символа имеет номер 0. Тогда правый край последнего символа строки длиной n имеет индекс n, например:

 +---+---+---+---+---+---+
 | P | y | t | h | o | n |
 +---+---+---+---+---+---+
 0   1   2   3   4   5   6
-6  -5  -4  -3  -2  -1

В первой строке чисел указаны позиции индексов 0…6 в строке; во второй строке приведены соответствующие отрицательные индексы. Срез от i до j состоит из всех символов между краями, обозначенными соответственно i и j.

Для неотрицательных индексов длина среза равна разности индексов, если оба индекса находятся в допустимых пределах. Например, длина word[1:3] равна 2.

Попытка использовать слишком большой индекс приведёт к ошибке:

>>> word[42]  # the word only has 6 characters
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
IndexError: string index out of range

Однако при получении среза индексы за пределами допустимого диапазона обрабатываются без ошибки:

>>> word[4:42]
'on'
>>> word[42:]
''

Строки Python нельзя изменять — они неизменяемы. Поэтому присваивание значения строке по индексу приводит к ошибке:

>>> word[0] = 'J'
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: 'str' object does not support item assignment
>>> word[2:] = 'py'
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: 'str' object does not support item assignment

Если нужна другая строка, создайте новую:

>>> 'J' + word[1:]
'Jython'
>>> word[:2] + 'py'
'Pypy'

Встроенная функция len() возвращает длину строки:

>>> s = 'supercalifragilisticexpialidocious'
>>> len(s)
34

3.1.3. Списки

Python поддерживает несколько составных типов данных, предназначенных для группировки других значений. Самый универсальный из них — список, который можно записать как последовательность значений (элементов), разделённых запятыми и заключённых в квадратные скобки. Списки могут содержать элементы разных типов, но обычно все элементы имеют один и тот же тип.

>>> squares = [1, 4, 9, 16, 25]
>>> squares
[1, 4, 9, 16, 25]

Как и строки (а также все остальные встроенные типы последовательностей), списки можно индексировать и получать их срезы:

>>> squares[0]  # indexing returns the item
1
>>> squares[-1]
25
>>> squares[-3:]  # slicing returns a new list
[9, 16, 25]

Списки также поддерживают такие операции, как объединение:

>>> squares + [36, 49, 64, 81, 100]
[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]

В отличие от строк, которые неизменяемы, списки относятся к изменяемому типу, то есть их содержимое можно изменять:

>>> cubes = [1, 8, 27, 65, 125]  # something's wrong here
>>> 4 ** 3  # the cube of 4 is 64, not 65!
64
>>> cubes[3] = 64  # replace the wrong value
>>> cubes
[1, 8, 27, 64, 125]

В конец списка также можно добавлять новые элементы с помощью метода list.append() (позже мы подробнее рассмотрим методы):

>>> cubes.append(216)  # add the cube of 6
>>> cubes.append(7 ** 3)  # and the cube of 7
>>> cubes
[1, 8, 27, 64, 125, 216, 343]

Простое присваивание в Python никогда не копирует данные. Когда список присваивается переменной, переменная ссылается на существующий список. Все изменения списка, сделанные через одну переменную, будут видны через все остальные переменные, ссылающиеся на него:

>>> rgb = ["Red", "Green", "Blue"]
>>> rgba = rgb
>>> id(rgb) == id(rgba)  # they reference the same object
True
>>> rgba.append("Alph")
>>> rgb
["Red", "Green", "Blue", "Alph"]

Все операции со срезами возвращают новый список, содержащий запрошенные элементы. Это означает, что следующий срез возвращает поверхностную копию списка:

>>> correct_rgba = rgba[:]
>>> correct_rgba[-1] = "Alpha"
>>> correct_rgba
["Red", "Green", "Blue", "Alpha"]
>>> rgba
["Red", "Green", "Blue", "Alph"]

Также можно присваивать значения срезам; это может даже изменить размер списка или полностью очистить его:

>>> letters = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g']
>>> letters
['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g']
>>> # replace some values
>>> letters[2:5] = ['C', 'D', 'E']
>>> letters
['a', 'b', 'C', 'D', 'E', 'f', 'g']
>>> # now remove them
>>> letters[2:5] = []
>>> letters
['a', 'b', 'f', 'g']
>>> # clear the list by replacing all the elements with an empty list
>>> letters[:] = []
>>> letters
[]

Встроенная функция len() применима и к спискам:

>>> letters = ['a', 'b', 'c', 'd']
>>> len(letters)
4

Можно создавать вложенные списки (списки, содержащие другие списки), например:

>>> a = ['a', 'b', 'c']
>>> n = [1, 2, 3]
>>> x = [a, n]
>>> x
[['a', 'b', 'c'], [1, 2, 3]]
>>> x[0]
['a', 'b', 'c']
>>> x[0][1]
'b'