Как изучить Python самостоятельно и бесплатно: алгоритм
Отдел продаж проклял нас за эту статью! От вас — пара часов в день, от нас — список бесплатных материалов для входа и прокачки в Python.
Альберто Блинчиков для Skillbox Media
Python — основной язык в Data Science и один из трёх главных языков в веб-разработке — вместе с PHP и JavaScript. Кроме того, он широко используется для администрирования сетей, автоматического тестирования, создания приложений и даже 3D-анимации.
Ко всему прочему, Python считается лёгким в изучении: у него десятки тысяч подключаемых библиотек на все случаи жизни, глобальное сообщество разработчиков и нереальное количество учебных материалов.
Так что если вы решаете, с какого языка вам вкатиться в программирование, то Python — ваш кандидат!
Как убедиться, что Python — отличный язык для старта в разработке? Простой алгоритм:
Кандидат философских наук, специалист по математическому моделированию. Пишет про Data Science, AI и программирование на Python.
Окей, Python! Дальше-то что?
Мы собрали для вас ссылки на обучающие материалы, которые накопились за годы работы Skillbox. Они бесплатны и разбиты по трём направлениям: основы, приложения, Data Science. Внутри каждого направления статьи отсортированы по возрастанию сложности: от простых до заковыристых.
Как вам выучить Python по нашим материалам:
Настало время добрых советов — часть из них могут показаться банальными, но они и правда работают!
Выделите на занятия 1–2 часа ежедневно, чтобы знания не успевали выветриваться (согласно кривой забывания), и постарайтесь продержаться в таком темпе три недели — говорят, за этот срок вырабатывается привычка.
Не бойтесь ошибок. Их будет много — и в процессе обучения, и когда вы станете настоящим программистом. Воспринимайте ошибки как повод впасть в депрессию узнать что-то новое. Цикл вашего обучения должен выглядеть приблизительно так:
Только учтите — статьи и вебинары могут не отражать самые новые фишки языка. Что-то могло измениться: исчезли команды, обновились библиотеки, сервисы стали другими. Это не помешает учиться, но в каких-то мелочах придётся разобраться самостоятельно — и да, это часть ежедневной работы программиста.
Python: основы
С помощью этих материалов вы изучите Python на базовом уровне: установка интерпретатора, синтаксис языка, импорт библиотек, основные типы данных и операции над ними. Кстати, этого вполне достаточно, чтобы создавать довольно сложные и полезные программы.
Установка
Программировать на Python можно на своём компьютере, скачав и установив дистрибутив (рекомендуем Anaconda или PyCharm ), либо в браузере, с помощью специальных сервисов (например, Google Colab ).
Первые шаги
Инструменты и фишки
Хороший программист — любопытный программист. Знание фишек и неочевидных нюансов языка — один из признаков хорошего программиста, пусть и начинающего.
Продвинутые возможности
Python снисходителен к новичкам — потому что позволяет решать какие-то задачи достаточно небрежно, жертвуя чистотой кода в обмен на скорость разработки. Но это не значит, что правильного и красивого решения не существует.
Python: приложения
Можно проматывать и ускорять видео, пересматривать сложные места — записи именно для этого и сделаны.
Считаем калории и пишем голосового ассистента
Анастасия Борнева, ведущий исследователь данных в Сбербанке, демонстрирует процесс создания нескольких простых программ в PyCharm. Бонусом — советы по началу карьеры в Python.
«Нет неподходящего возраста, есть неправильно преподнесённое резюме».
Подбираем пароли и работаем с сетью
Никита Левашов, технический директор в Lia, учит основам хакинга на Python.
Создаём мессенджер с формами и интерфейсом
Эмиль Богомолов, инженер-исследователь из Сколтеха, показывает, как написать мессенджер на питоне.
Python: Data Science
Наверняка кто-то уже написал статью о причинах популярности Python среди дата-сайентистов. Эти причины нам, по правде сказать, не слишком важны, просто запомним, что на данный момент Python главный язык в науке о данных.
Если вы планируете карьеру в этом направлении, то в дополнение к основным вебинарам прочитайте статьи:
Первые модели
Делаем умного чат-бота
Николай Герасименко, ведущий исследователь данных в «Сбере», научит вас делать умных чат-ботов.
Пишем зрячую нейросеть
Уже знакомый нам Никита Левашов покажет, как сделать приложение с нейронкой внутри.
Интенсив «Пишем нейросеть для распознавания предметов и слежки»: первый день, второй день, третий день.
Что в итоге
Вдумчивое освоение указанных материалов даст вам достаточно навыков, чтобы претендовать на позиции стажёра или, если повезёт, даже джуниора, в зависимости от требований в конкретной компании.
Самое главное — не останавливаться. Путь программиста — это путь постоянного обучения, и Python-программисты не исключение. Эта статья — лишь начало вашего путешествия в огромный мир IT. Заметим, что совершенно необязательно идти туда в одиночестве.
На курсе «Профессия Python-разработчик» в Skillbox вы получите ещё больше структурированных знаний и концентрированного опыта. Вас ждут общение с единомышленниками, персональные консультации от действующих разработчиков и гарантированное трудоустройство по окончании обучения. Приходите, и да пребудет с вами дух Python! Import this!
Anaconda — комплект инструментов (дистрибутив) для языков Python и R, с упором на Data Science и машинное обучение. PyCharm — интегрированная среда разработки на Python, включает в себя мощный редактор кода, многочисленные плагины и поддержку популярных фреймворков (например, Django).
Google Colab — сервис от Google Research, позволяющий запускать код на Python прямо в браузере.
Библиотеки в Python — готовые наборы программ и функций, которые помогают решать специальные задачи: рисовать графики и картинки, исследовать данные и парсить сайты, вычислять квадратный корень или секансы с косекансами. Строго говоря, Python чуть менее чем полностью состоит из библиотек.
PyCharm — популярная и очень удобная среда разработки (IDE) для Python от компании JetBrains.
Введение в Python
В данной статье мы затронем основы Python. Мы все ближе и ближе к цели, в общем, скоро приступим к работе с основными библиотеками для Data Science и будем использовать TensorFlow (для написания и развертывания нейросетей, тобишь Deep Learning).
Установка
Python можно скачать с python.org. Однако если он еще не установлен, то вместо
него рекомендую дистрибутивный пакет Anaconda, который уже включает в себя большинство библиотек, необходимых для работы в области науки о данных.
Если вы не используете дистрибутив Anaconda, то не забудьте установить менеджер пакетов pip, позволяющий легко устанавливать сторонние пакеты, поскольку некоторые из них нам понадобятся. Стоит также установить намного более удобную для работы интерактивную оболочку IPython. Следует учитывать, что дистрибутив Anaconda идет вместе с pip и IPython.
Пробельные символы
Во многих языках программирования для разграничения блоков кода используются
фигурные скобки. В Python используются отступы:
Это делает код легко читаемым, но в то же время заставляет следить за форматированием. Пробел внутри круглых и квадратных скобок игнорируется, что облегчает написание многословных выражений:
и легко читаемого кода:
Для продолжения оператора на следующей строке используется обратная косая черта, впрочем, такая запись будет применяться редко:
В следствие форматирования кода пробельными символами возникают трудности при копировании и вставке кода в оболочку Python. Например, попытка скопировать следующий код:
в стандартную оболочку Python вызовет ошибку:
потому что для интерпретатора пустая строка свидетельствует об окончании блока кода с циклом for.
Оболочка IPython располагает «волшебной» функцией %paste, которая правильно вставляет все то, что находится в буфере обмена, включая пробельные символы.
Модули (Импортирование библиотек)
Некоторые библиотеки среды программирования на основе Python не загружаются по умолчанию. Для того чтобы эти инструменты можно было использовать, необходимо импортировать модули, которые их содержат.
Один из подходов заключается в том, чтобы просто импортировать сам модуль:
Здесь re — это название модуля, содержащего функции и константы для’ работы с регулярными выражениями. Импортировав таким способом весь модуль, можно обращаться к функциям, предваряя их префиксом re.
Если в коде переменная с именем re уже есть, то можно воспользоваться псевдонимом модуля:
Псевдоним используют также в тех случаях, когда импортируемый модуль имеет громоздкое имя или когда в коде происходит частое обращение к модулю.
Например, при визуализации данных на основе модуля matplotlib для него обычно
используют следующий стандартный псевдоним:
Если из модуля нужно получить несколько конкретных значений, то их можно импортировать в явном виде и использовать без ограничений:
Функции
Функция — это правило, принимающее ноль или несколько входящих аргументов и возвращающее соответствующий результат. В Python функции обычно определяются при помощи оператора def:
Функции в Python рассматриваются как объекты первого класса. Это означает, что их можно присваивать переменным и передавать в другие функции так же, как любые другие аргументы:
Кроме того, можно легко создавать короткие анонимные функции или лямбда выражения:
Лямбда-выражения можно присваивать переменным. Однако рекомендуют пользоваться оператором def:
Параметрам функции, помимо этого, можно передавать аргументы по умолчанию, которые следует указывать только тогда, когда ожидается значение, отличающееся от значения по умолчанию:
Иногда целесообразно указывать аргументы по имени:
В дальнейшем функции будут использоваться очень часто.
Строки
Символьные строки (или последовательности символов) с обеих сторон ограничиваются одинарными или двойными кавычками (они должны совпадать):
Обратная косая черта используется для кодирования специальных символов. Например:
Если требуется непосредственно сама обратная косая черта, которая встречается
в именах каталогов в операционной системе Windows, то при помощи r ‘»‘ можно создать неформатированную строку:
Многострочные блоки текста создаются при помощи тройных одинарных (или
двойных) кавычек:
Исключения
Когда что-то идет не так, Python вызывает исключение. Необработанные исключения приводят к непредвиденной остановке программы. Исключения обрабатываются при помощи операторов try и except:
Хотя во многих языках программирования использование исключений считается плохим стилем программирования, в Python нет ничего страшного, если он используется с целью сделать код чище, и мы будем иногда поступать именно так.
Списки
Наверное, наиважнейшей структурой данных в Python является список. Это просто упорядоченная совокупность (или коллекция), похожая на массив в других языках программирования, но с дополнительными функциональными возможностями.
Устанавливать значение и получать доступ к n-му элементу списка можно при помощи квадратных скобок:
Помимо этого, квадратные скобки применяются для «нарезки» списков:
В Python имеется оператор ln, который проверяет принадлежность элемента списку:
Проверка заключается в поочередном просмотре всех элементов, поэтому пользоваться им стоит только тогда, когда точно известно, что список небольшой или неважно, сколько времени уйдет на проверку.
Списки легко сцеплять друг с другом:
Если нужно оставить список х без изменений, то можно воспользоваться сложением списков:
Обычно к спискам добавляют по одному элементу за одну операцию:
Нередко бывает удобно распаковать список, если известно, сколько элементов в нем содержится:
Если с обеих сторон выражения число элементов не одинаково, то будет выдано сообщение об ошибке ValueError.
Для отбрасываемого значения обычно используется символ подчеркивания:
Кортежи
Кортежи — это неизменяемые (или иммутабельные) двоюродные братья списков.
Практически все, что можно делать со списком, не внося в него изменения, можно делать и с кортежем. Вместо квадратных скобок кортеж оформляют круглымискобками, или вообще обходятся без них:
Кортежи обеспечивают удобный способ для возвращения из функций нескольких значений:
Кортежи (и списки) также используются во множественном присваивании:
Словари
Словарь или ассоциативный список — это еще одна основная структура данных.
В нем значения связаны с ключами, что позволяет быстро извлекать значение, соответствующее конкретному ключу:
Доступ к значению по ключу можно получить при помощи квадратных скобок:
При попытке запросить значение, которое в словаре отсутствует, будет выдано сообщение об ошибке KeyError:
Проверить наличие ключа можно при помощи оператора in:
Словари имеют метод get(), который при поиске отсутствующего ключа вместо вызова исключения возвращает значение по умолчанию:
Присваивание значения по ключу выполняется при помощи тех же квадратных скобок:
Словари часто используются в качестве простого способа представить структурные
данные:
Помимо поиска отдельных ключей можно обратиться ко всем сразу:
Ключи должны быть неизменяемыми; в частности, в качестве ключей нельзя использовать списки. Если нужен составной ключ, то лучше воспользоваться кортежем или же найти способ, как преобразовать ключ в строку.
Словарь defaultdict
Пусть в документе необходимо подсчитать слова. Очевидным решением задачи является создание словаря, в котором ключи — это слова, а значения — частотности слов (или количества вхождений слов в текст). Во время проверки слов в случае, если текущее слово уже есть в словаре, то его частотность увеличивается, а если отсутствует, то оно добавляется в словарь:
Кроме этого, можно воспользоваться nриемом под названием «лучше просить прощения, чем разрешения» и перехватывать ошибку при попытке обратиться к отсутствующему ключу:
Третий прием — использовать метод get(), который изящно выходит из ситуации с отсутствующими ключами:
Все перечисленные приемы немного громоздкие, и по этой причине целесообразно использовать словарь defaultdict (который еще называют словарем со: значением по умолчанию). Он похож на обычный словарь за исключением одной особенности — при попытке обратиться к ключу, которого в нем нет, он сперва добавляет для него значение, используя функцию без аргументов, которая предоставляется при его создании. Чтобы воспользоваться словарями defaultdict, их необходимо импортировать из модуля collections:
Кроме того, использование словарей defaultdict имеет практическую пользу во время работы со списками, словарями и даже с пользовательскими функциями:
Эти возможности понадобятся, когда словари будут использоваться для «сбора»
результатов по некоторому ключу и когда необходимо избежать повторяющихся
проверок на присутствие ключа в словаре.
Словарь Counter
Подкласс словарей counter трансформирует последовательность значений в похожий на словарь defaultdict(int) объект, где ключам поставлены в соответствие частотности или, выражаясь более точно, ключи отображаются (map) в частотности.
Он в основном будет применяться при создании гистограмм:
Его функционал позволяет достаточно легко решить задачу подсчета частотностей слов:
Словарь counter располагает методом most_common( ), который нередко бывает полезен:
Множества
Структура данных set или множество представляет собой совокупность неупорядоченных элементов без повторов:
Множества будут использоваться по двум причинам. Во-первых, операция in на множествах очень быстрая. Если необходимо проверить большую совокупность элементов на принадлежность некоторой последовательности, то структура данных set подходит для этого лучше, чем список:
Вторая причина — получение уникальных элементов в наборе данных:
Множества будут применяться намного реже словарей и списков.
Управляющие конструкции
Как и в большинстве других языков программирования, действия можно выполнять по условию, применяя оператор if:
Кроме того, можно воспользоваться однострочным трехместным оператором if-then-else, который будет иногда использоваться в дальнейшем:
В Python имеется цикл whlle:
Однако чаще будет использоваться цикл for совместно с оператором in:
Если требуется более сложная логика управления циклом, то можно воспользоваться операторами
В результате будет напечатано 0, 1, 2 и 4.
Истинность
Булевы переменные в Python работают так же, как и в большинстве других языков программирования лишь с одним исключением — они пишутся с заглавной буквы:
Для обозначения несуществующего значения применяется специальный объект None, который соответствует значению null в других языках:
В Python может использоваться любое значение там, где ожидается логический тип Boolean. Все следующие элементы имеют логическое значение False:
Вот более простой способ сделать то же самое:
поскольку логический оператор and возвращает второе значение, в случае если первое истинное, и первое значение, в случае если оно ложное. Аналогичным образом, если х в следующем ниже выражении является либо числом, либо, возможно, None, то результат так или иначе будет числом:
Встроенная функция all языка Python берет список и возвращает True только тогда, когда каждый элемент списка истинен, а встроенная функция any возвращает тrue, когда истинен хотя бы один элемент:
🐍 Самоучитель для начинающих: как освоить Python с нуля за 30 минут?
Miroslav Kungurov
Прочитав статью, вы познакомитесь с особенностями языка Python, основными типами данных, условными операторы, циклами и работой с файлами. В заключении приведена подборка литературы и каналов на YouTube, а также бесплатных курсов.
Установка Python
Python в Ubuntu предустановлен. Чтобы узнать версию Python, откроем терминал комбинацией клавиш Ctrl + Alt + T и введем следующую команду:
Для Windows нужно скачать Python с официального сайта и установить как обычную программу.
Установка редактора кода
Для работы нам понадобится редактор кода (IDE). Самые популярные:
Для установки Atom в Ubuntu введем в терминале:
Рис. 1. Страница установки Atom для Windows
Создание проекта
Создадим проект, в котором будем хранить код и другие файлы. Для этого перейдем во вкладку File → Add Project Folder и выберем любую свободную папку.
Онлайн-редакторы кода
Если под рукой только смартфон, воспользуемся бесплатными онлайн-редакторами кода:
1. Синтаксис
Python использует отступы, чтобы обозначить начало блока кода:
Python выдаст ошибку, если вы пропустите отступ:
Рекомендуется использовать отступ, равный четырем пробелам.
2. Hello, World
Напишем в example.py следующую строчку:
У нас установлен плагин run-python-simply и запустить код мы можем двумя способами:
После запуска кода появится окно терминала с результатом или ошибкой.
‘Hello, World’ – строка (заключена в кавычки).
Python – язык с динамической типизацией, то есть нам не нужно заранее объявлять тип переменной, является ли она строкой, числом и так далее.
О функциях поговорим в конце статьи, сейчас разберемся со строками и другими типами данных.
3. Типы данных
3.1. Строки
Строка – упорядоченная последовательность символов, заключенная в одинарные или двойные кавычки:
Операции со строками
Изменение регистра первого символа к верхнему регистру с помощью метода title() :
Преобразование всех символов к верхнему и нижнему регистру методами upper() и lower() соответственно:
Объединение строк (конкатенация). Строки объединяются с помощью знака сложения + :
Вычисление длины строки. Чтобы определить длину строки воспользуемся встроенной функцией len() (сокращённое от англ. length):
Рис. 2. Доступ к элементу строки по индексу в Python
Для получения элемента по индексу воспользуемся квадратными скобками [] :
В предыдущем примере по индексу мы получали один элемент строки. По срезу можно получить несколько элементов:
Как формируется срез:
Получим с помощью среза последний элемент:
Все элементы, кроме первого:
Все элементы, кроме последнего:
Создание копии строки через срез:
Методом replace() заменим символы в строке:
Преобразование строки в список индивидуальных символов:
3.2. Числа
Целые числа (int) не имеют дробной части:
Число с плавающей точкой (float) имеет дробную часть:
Операции над числами:
Порядок операций. Выражение в скобках будет просчитываться в первую очередь:
3.3. Списки
Список (англ. list) – набор упорядоченных элементов произвольных типов. Списки задаются квадратными скобками [] и содержат объекты любого типа: строки, числа, другие списки и так далее. Элементы можно менять по индексу.
Создадим список animals и выведем его на экран:
Обратимся к второму элементу списка:
Чтобы изменить элемент списка, обратимся к нему по индексу и присвоим новое значение:
Для добавления элемента в конец списка воспользуемся методом append() :
Метод insert() вставляет элемент по индексу:
Для удаления элемента из списка, обратимся к элементу по индексу, используя команду del :
Другой способ удаления – метод pop() :
В двух предыдущих примерах мы удаляли элемент по его индексу. Теперь удалим элемент по его значению с помощью метода remove() :
Чтобы упорядочить список по алфавиту используем метод sort() :
Список в обратном порядке выводится методом reverse() :
Для определения длины списка воспользуемся функцией len() :
3.4. Кортежи
Кортеж (англ. tuple), как и список хранит элементы, только в отличие от списка, элементы кортежа не изменяются. Кортеж задается круглыми скобками () :
Одноэлементный кортеж задается с помощью запятой после первого элемента. Без запятой получим список. Чтобы узнать какой тип данных мы получаем на выходе воспользуемся функцией type() :
Чтобы создать список из элементов кортежа применим функцию list() :
3.5. Словари
Получим по ключам соответствующие значения из словаря dictionary :
Чтобы добавить новую пару «ключ-значение» используем следующую запись словарь[‘новый_ключ’] = новое_значение :
Изменение существующего значения похоже на добавление нового значения словарь[‘существующий_ключ’] = новое_значение :
Командой del можно удалить ключ со значением:
3.6. Множества
Множества – неупорядоченные последовательности не повторяющихся элементов. Множество задается чрез фигурные скобки <> :
Операции над множествами:
3.7. Файлы
example.txt – путь к файлу и его имя. В нашем случае файл расположен в папке с выполняемой программой.
r – режим работы « только чтение».
Попробуем дозаписать числа в конец файла:
numbers – список чисел.
a – режим записи «в конец текстового файла».
\n – перенос на новую строчку.
Без переноса строки результат будет следующий:
4. Ввод данных
Для ввода данных применяется функция input() :
5. Условные инструкции
Оператор if выполняет код в зависимости от условия. Проверим, если число три меньше пяти, то выведем на экран слово true :
elif = else + if – код выполняется, если предыдущее условие ложно, а текущее истинно:
6. Цикл while
Напишем цикл, который 5 раз выведет на экран слово hello :
while – обозначение цикла.
Бесконечный цикл записывается с помощью while True :
7. Цикл for
Цикл for перебирает элементы последовательности:
Второй вариант записи:
8. Функции
a и b – аргументы функции.
return возвращает значение функции.
9. Модули
Модуль – файл, содержащий функции, классы и данные, которые можно использовать в других программах.
Это был импорт отдельной функции. Теперь импортируем весь модуль и обратимся к функции через модуль.имя_функции() :
10. Комментарии
Комментирование кода помогает объяснить логику работы программы. Однострочный комментарий начинается с хеш-символа # :
Многострочный комментарий заключается с обеих сторон в три кавычки:
Литература
Шпаргалки
YouTube-каналы и курсы
Бесплатные курсы на русском и английском языках в YouTube и на образовательных ресурсах:
Python в «Библиотеке Программиста»
Мы кратко познакомились с основными понятиями Python: команды, функции, операторы и типы данных. У этого языка низкий порог вхождения, простой синтаксис, поэтому вероятность освоить его человеку, который никогда не занимался программированием – высокая (по моей субъективной оценке – 90%).
На Python создают прикладные приложения, пишут тесты и бэкенд веб-приложений, автоматизируют задачи в системном администрировании, его используют в нейронных сетях и анализе больших данных. Язык можно изучить самостоятельно, но на это придется потратить немало времени. Если вы хотите быстро понять основы программирования на Python, обратите внимание на онлайн-курс «Библиотеки программиста». За 30 уроков (15 теоретических и 15 практических занятий) под руководством практикующих экспертов вы не только изучите основы синтаксиса, но и освоите две интегрированные среды разработки (PyCharm и Jupyter Notebook), работу со словарями, парсинг веб-страниц, создание ботов для Telegram и Instagram, тестирование кода и даже анализ данных. Чтобы процесс обучения стал более интересным и комфортным, студенты получат от нас обратную связь. Кураторы и преподаватели курса ответят на все вопросы по теме лекций и практических занятий.