Неформальное введение в Python

3.1.1. Числа

Интерпретатор работает как простой калькулятор: вы можете ввести выражение, и он выведет значение. Синтаксис выражений прост: операторы +, -, * и / могут использоваться для выполнения арифметических операций; скобки (()) могут использоваться для группировки. 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) имеют тип float. Более подробную информацию о числовых типах мы рассмотрим позже в данном руководстве.

Деление (/) всегда возвращает число с плавающей точкой. Чтобы выполнить целочисленное деление (получить целое число в результате) можно использовать оператор //, а для вычисления остатка – оператор %:

>>> 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 можно использовать оператор ** для вычисления степеней [1]:

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

Знак равенства (=) используется для присвоения значения переменной. После этого результат не отображается до следующего интерактивного приглашения:

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

Если переменная не определена (ей не присвоено значение), попытка её использования 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

Полностью поддерживаются числа с плавающей точкой; операторы с операндами смешанного типа преобразуют целые операнды в числа с плавающей точкой:

>>> 4 * 3.75 - 1
14.0

В интерактивном режиме последнее напечатанное выражение присваивается переменной _. Это означает, что при использовании Python как настольного калькулятора продолжить вычисления несколько проще, например:

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

Пользователю следует рассматривать эту переменную как только для чтения. Не присваивайте ей значение явно — вы создадите независимую локальную переменную с тем же именем, которая будет скрывать встроенную переменную со своим волшебным поведением.

Помимо int и float, Python поддерживает и другие типы чисел, такие как Decimal и Fraction. Python также имеет встроенную поддержку комплексных чисел и использует суффикс j или J для обозначения мнимой части (например, 3+5j).

3.1.2. Текст

Python может обрабатывать текст (представленный типом str, так называемые «строки») так же, как и числа. Это включает в себя символы «!», слова «rabbit», имена «Paris», предложения «Got your back.» и т. д. «Yay! :)». Они могут быть заключены в одинарные кавычки ('...') или двойные кавычки ("...") с тем же результатом [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 процитировать кавычку, нужно её «экранировать», поставив перед ней \. Альтернативно, 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 командной оболочке Python определение строки и выводимая строка могут выглядеть по-разному. Функция print() создаёт более читаемый вывод, опуская заключительные кавычки и выводя 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, предваряемые \, интерпретировались как специальные символы, можно использовать сырые 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

Существует один тонкий момент, связанный с сырыми строками: сырая строка не может заканчиваться нечётным количеством \ символов; для получения дополнительной информации и обходных путей см. запись в разделе FAQ.

Строковые литералы могут занимать несколько строк. Один из способов — использовать тройные кавычки: """...""" или '''...'''. Концы строк автоматически включаются в строку, но это можно предотвратить, добавив \ в конце строки. В следующем примере начальная новая строка 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 конкатенировать (склеить) с помощью оператора + и повторить с помощью оператора *:

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

Два или более строковых литералов (т.е. заключённых в кавычки) друг за другом автоматически конкатенируются.

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

Эта функция особенно полезна, 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, а 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

Если нужно конкатенировать переменные или переменную и литерал, используйте +:

>>> prefix + 'thon'
'Python'

Строки можно индексировать (подставлять), причём первый символ имеет индекс 0. Нет отдельного типа символов; символ — это просто строка размером один:

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

Индексы также могут быть отрицательными числами, для подсчёта справа налево:

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

Обратите внимание, что поскольку -0 то же самое, что и 0, отрицательные индексы начинаются с -1.

В дополнение к индексированию поддерживается также фрагментирование. Если индексирование используется для получения отдельных символов, фрагментирование позволяет получить 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'

Индексы срезов имеют полезные значения по умолчанию; пропущенный первый индекс по умолчанию равен нулю, пропущенный второй индекс по умолчанию равен размеру строки, которая фрагментируется.

>>> 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, как начальный всегда включён, а конечный всегда исключён. Это гарантирует, что s[:i] + s[i:] всегда равно s:

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

Чтобы запомнить, как работают срезы, можно представить индексы как указывающие между символами, причём левая граница первого символа имеет номер 0. Тогда правая граница последнего символа строки из n символов имеет индекс n, например:

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

Первый ряд чисел задаёт положение индексов 0…6 в строке; второй ряд задаёт соответствующие отрицательные индексы. Срез от i до j состоит из всех символов между границами, обозначенными i и j соответственно.

Для неотрицательных индексов длина среза — это разность индексов, если оба находятся в пределах границ. 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 индексы срезов, выходящие за пределы границ, обрабатываются корректно при использовании для фрагментирования:

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

Строки Python неизменяемы — они являются неизменяемыми. Поэтому присваивание индексированной позиции в строке 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 вам 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 знает ряд составных типов данных, используемых для группирования других значений. Наиболее универсален список, который может быть записан как список значений (элементов), разделенных запятыми, заключённых в квадратные скобки. Списки могут содержать элементы разных типов, но обычно элементы имеют один и тот же тип.

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

Как и строки (и все другие встроенные последовательности), списки можно индексировать и извлекать срезы:

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

Списки также поддерживают операции конкатенации:

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

В отличие от строк, которые являются неизменяемыми, списки являются изменяемыми типами, т. е. их содержимое можно изменить:

>>> 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]

Также можно добавлять новые элементы в конец списка, используя list.append() метод (мы рассмотрим методы позже):

>>> 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 вы присваиваете список переменной, переменная ссылается на существующий список. Любые изменения, которые вы вносите в список через одну переменную, будут видны через все другие переменные, которые на него ссылаются.:

>>> 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"]

Возможна и присваивание срезам, что может даже изменить размер списка или полностью его очистить:

>>> 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() также применима к спискам:

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

Возможна вложенность списков (создание списков, содержащих 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'