معرفی پایتون: 9 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:53

پایتون یک زبان برنامه نویسی رایانه ای بسیار مفید و منعطف است که توسط Guido van Rossum ایجاد شده است. پایتون همچنین یک برنامه کاربردی بر روی رزبری پای است که کدی را که می نویسید به چیزی تفسیر می کند که رزبری پای می تواند بفهمد و از آن استفاده کند. در رایانه رومیزی شما باید Python را نصب کنید ، اما قبلاً با Raspbian همراه شده است ، بنابراین برای استفاده آماده است.

ممکن است فکر کنید که پایتون از نوع مار نامگذاری شده است اما در واقع از نام برنامه تلویزیونی سیرک پرواز مونتی پایتون گرفته شده است. برای کسانی که نمی دانید ، این یک نمایش کمدی انگلیسی بود که برای اولین بار در دهه 1970 پخش شد. من شما را تشویق می کنم که طرح وزارت راه های احمقانه را تماشا کنید:)

تصویر بالا به روش تری گیلیام توسط آلیسون پارتن ایجاد شده و تحت مجوز انتساب Creative Commons یافت شده است.

در مقایسه با سایر زبان های رایانه ، پایتون به راحتی قابل خواندن و درک است که برای مبتدیان عالی است. اما اشتباه نکنید ، پایتون نیز بسیار قدرتمند است و برای ساخت نرم افزارهای پیچیده ، خلاق و تجاری استفاده می شود. این دلایل و موارد دیگر باعث می شود که پایتون به عنوان زبان اول برای نوشتن برنامه ها برای رزبری پای شروع شود (اگرچه می توان از چندین زبان استفاده کرد).

مانند هر زبانی ، پایتون دارای گرامری با قوانین نحوه سفارش کلمات و علائم نقطه گذاری است. اصطلاحی که برای این قوانین اساسی ساختار زبان استفاده می شود نحو نامیده می شود. در طول این درس ، نحو پایتون را به همراه کد نمونه برای امتحان شما اشاره می کنم. در یک کلاس با این اندازه ، نمی توان همه کارهایی را که پایتون می تواند انجام دهد ، مرور کرد ، اما این درس و درس بعدی ، با عنوان "از GPIO ها استفاده کنید و با پایتون بیشتر بروید" ، اولین برنامه های شما را آغاز می کند. با خواندن و کار با مثال ها ، با برخی از اصول اساسی پایتون و برنامه نویسی به طور کلی آشنا می شوید.

مرحله 1: پایتون 2 یا 3؟

دو نسخه از پایتون وجود دارد که در حال حاضر مورد استفاده و آموزش قرار می گیرد. در حالی که من در مورد تفاوت آنها صحبت نمی کنم ، مهم است بدانیم که تفاوت وجود دارد. دانستن این بدان معناست که وقتی نمونه هایی که به صورت آنلاین یافت نمی شوند کار نمی کنند ، از خراشیدن زیاد خود جلوگیری کنید.

طبق اعلام بنیاد نرم افزار پایتون ، پایتون 2 تا سال 2020 به طور رسمی بازنشسته می شود. آنها این را در سایت خود می گویند ، "آخرین نسخه از سری 2.x ، 2.7 دارای دوره نگهداری طولانی مدت خواهد بود. برنامه فعلی این است که از نسخه 2.7 اولیه حداقل 10 سال پشتیبانی شود. این بدان معناست که وجود خواهد داشت رفع اشکال تا سال 2020 منتشر می شود. " حتی یک ساعت شمارش معکوس نیز وجود دارد که همه می توانند سرگرم کننده باشند یا شاید مردم بتوانند برای نهایی کردن پایان پایتون 2 یک مهمانی دور را برنامه ریزی کنند.

در این کلاس از هر دو استفاده می کنیم. به طور معمول ، من به آینده نگاه می کردم و از پایتون 3 استفاده می کردم ، اما هنگام ایجاد مثال برای این کلاس ، اتفاقی افتاد. نرم افزاری که می خواستم از آن برای برنامه نهایی پایتون استفاده کنم هنوز برای پشتیبانی از پایتون 3 به روز نشده بود. که در واقع کاملاً نقطه نظر من را در مورد نحوه ارزش ذکر هر دو در حال حاضر نشان می دهد.

مرحله 2: Python Interactive Vs Script

هنگام کار با برنامه پایتون ، دو حالت برای انتخاب دارید: تعاملی و اسکریپت.

حالت تعاملی از پوسته پایتون برای تفسیر فوری کد پایتون پس از تایپ و وارد کردن Enter استفاده می کند. برای یادگیری و آزمایش قطعات یک برنامه عالی است. ما در این درس چند روش برای دسترسی به پوسته پایتون را آموزش خواهیم داد.

هنگام نوشتن یک اسکریپت پایتون ، که برنامه نیز نامیده می شود ، از پوسته تعاملی استفاده نمی کنید بلکه از ویرایشگر متن استفاده می کنید. به این ترتیب می توانید در صورت نیاز چندین خط کد پایتون را ذخیره ، ویرایش و بعداً اجرا کنید.

مرحله 3: IDLE: تعاملی

با نرم افزار پایتون نصب شده ، محیط توسعه استاندارد پایتون به نام IDLE (Integrated DeveLopment Environment) وجود دارد. اینجاست که شروع به نوشتن اولین برنامه های پایتون خود می کنید!

IDLE دو قسمت دارد:

1) پنجره پوسته پایتون ، که به شما امکان دسترسی به پایتون را در حالت تعاملی می دهد.

2) ویرایشگر فایل که به شما امکان می دهد اسکریپت های موجود پایتون را ایجاد و ویرایش کنید ، که به آن حالت اسکریپت نیز گفته می شود.

پایتون 3 (IDLE) را از منو> برنامه نویسی باز کنید. پنجره ای که مشاهده می کنید مترجم پایتون یا پنجره پوسته نامیده می شود. سه کاراکتر بزرگتر از ">>>" را اعلان می نامند. وقتی اعلان را مشاهده می کنید به این معنی است که پایتون منتظر است تا به شما بگوید کاری را انجام دهید. بیایید کمی کد به آن بدهیم!

عبارت زیر را تایپ کنید تا فریاد شهر شما در آنجا برود. من در سان فرانسیسکو زندگی می کنم ، بنابراین بیانیه من این است:

print ("سلام سانفرانسیسکو!")

Enter را بزنید و هر چیزی که بین نقل قول ها قرار دهید ، در پوسته زیر فرمان چاپ می شود. دستور print () بین پایتون 2 و پایتون 3 متفاوت است. در پایتون 2 پرانتز استفاده نمی شود و به این شکل است:

چاپ "سلام سانفرانسیسکو!"

شما به تازگی "سلام ، جهان" پایتون را انجام داده اید اما با یک پیچ و تاب کوچک (فوق العاده کوچک). بیایید در اینجا متوقف شویم و آنچه را که شما فقط تایپ کرده اید تشخیص دهیم.

کارکرد

Print () به عنوان یک تابع شناخته می شود. یک تابع باعث کاهش تکرار می شود و به سازماندهی برنامه با اجرای یک بلوک کد در هر بار فراخوانی کمک می کند. هنگامی که print () را تایپ می کنید ، عملکرد چاپ را صدا می کنید ، که خطوط کد را در پشت صحنه اجرا می کند و به کامپیوتر دستور می دهد کلماتی را که بین پرانتز قرار می دهید نمایش دهد. Print () یک عملکرد داخلی است که می توانید در هر زمان در پایتون با آن تماس بگیرید ، اما می توانید توابع خود را نیز بنویسید.

اجازه دهید تعامل بین شما و پایتون را با افزودن ورودی کاربر پویاتر کنیم. در یک پنجره جدید ، موارد زیر را تایپ کنید:

name = input ("سلام ، نام شما چیست؟")

تابع input () ورودی کاربر را از صفحه کلید می گیرد و به شما این امکان را می دهد که یک پیام را از کاربر درخواست کنید. در این مورد ، آن پیام یک سلام و پرسش است که از کاربر (شما) می پرسد نام شما چیست. پس از زدن enter ، س printال چاپ می شود و منتظر پاسخ شما می مانیم. پیش بروید و با نام خود پاسخ دهید.

نام = در سمت چپ تابع ورودی () متغیر نامیده می شود.

متغیرها

مانند توابع ، متغیرها نیز عنصر اصلی هر زبان برنامه نویسی هستند. یک متغیر مانند یک محفظه خالی عمل می کند که می توانید یک قطعه داده را درون آن قرار دهید. هنگامی که داده ها را داخل آن می ریزید ، نامی به آن می دهید که گویی آن را در خارج از محتوا می نویسید. سپس می توانید از نام منحصر به فرد خود برای ارجاع داده های داخل برنامه خود استفاده کنید. تقریباً می توانید یک متغیر را با هر چیزی نامگذاری کنید ، اما باید تا حد ممکن توصیفی باشد. این امر باعث می شود وقتی برنامه را بعدا می خوانید درک آن آسان تر شود. داده های ذخیره شده در داخل یک متغیر می تواند تغییر کند. نمونه ای از آن را در درس بعدی خواهید دید.

نام شما در متغیری به نام name ذخیره شده است (سعی کنید آن را چیز دیگری بنامید). اکنون می توانید از متغیر name در تابع print () استفاده کرده و آن را با استفاده از کاراکتر "+" به پیام اضافه کنید:

print ("از آشنایی با شما خوشحالم ،" + نام)

بیایید تمرین کنیم که ورودی کاربر را ذخیره کنیم ، آن را در متغیرها ذخیره کنیم و داده ها را برای شبیه سازی مکالمه بین شما و رایانه خود چاپ کنیم.

شهر = ورودی ("در کدام شهر زندگی می کنید؟")

print ("من در مورد" + شهر + "شنیده ام. نظر شما در مورد" + شهر + "،" + نام + "چیست؟")

فراخوانی تابع ورودی () به تنهایی همچنان منتظر ورودی کاربر است اما این کار را بدون چاپ پیام انجام می دهد.

پاسخ = ورودی ()

از آنجا که رایانه پیشنهاد ما را انجام می دهد ، من رایانه را موافقت می کنم. اگر دوست دارید می توانید مخالفت کنید. این در برنامه نویسی عالی است ، این به شما بستگی دارد.

چاپ ("من با شما موافقم." + پاسخ)

اگر در هر زمان در پوسته پایتون خطایی مشاهده کردید اشکالی ندارد. تا زمانی که جلسه را نبندید ، داده های شما در متغیرهای شما ذخیره می شوند.

پوسته تعاملی برای آزمایش دستورات و دیدن کارکردن مناسب است. اما این برنامه شما را ذخیره نمی کند ، بنابراین می توانید بعداً آن را اجرا کنید. جلسه شما می تواند ذخیره شود اما پایتون همچنین اعلان ها ، خطاها و سایر مواردی را که در پنجره پوسته مشاهده می کنید ذخیره می کند. اگر سعی کنید بعداً پایتون را به عنوان برنامه اجرا کنید ، همه اینها خطا ایجاد می کند.

برای آزمایش (و به عنوان تمرین کلاسی) ، دو خط دیگر به این برنامه اضافه کنید تا مکالمه بین شما و رایانه شما ادامه یابد. یک متغیر ایجاد کنید و یک دستور با استفاده از متغیر جدید خود چاپ کنید. یک عکس از صفحه بگیرید یا آنچه را در پوسته انجام داده اید برای مرجع ذخیره کنید. در مرحله بعد از آن استفاده خواهید کرد.

مرحله 4: IDLE: اسکریپت

بر خلاف پوسته ، از ویرایشگر استفاده می شود تا بتوانید برنامه های پایتون خود را ذخیره و ویرایش کنید. اگرچه چندین ویرایشگر وجود دارد که می توانید از آنها استفاده کنید ، IDLE با یک ویرایشگر همراه است ، بنابراین اجازه دهید با آن شروع کنیم.

با فشردن Ctrl + N یک فایل جدید در IDLE ایجاد کنید یا به مسیر File> New بروید.

توجه داشته باشید که چگونه پنجره ای که مشاهده می کنید اعلان ">>>" را ندارد. شما اکنون در ویرایشگر هستید و آماده نوشتن ، ذخیره و اجرای یک برنامه پایتون هستید. برنامه ای را که در پوسته ایجاد کرده اید ، شامل دو خط جدید که در قسمت آخر ارائه کرده اید ، بنویسید. به عنوان مثال ، اسکریپت نهایی من در اینجا آمده است:

name = input ("سلام ، نام شما چیست؟")

print ("از آشنایی با شما خوشحالم" ، + نام) city = input ("در کدام شهر زندگی می کنید؟") print ("من در مورد" + شهر + "شنیده ام. نظر شما در مورد" + شهر + "چیست؟ ،” + name +"؟ ") answer = input () print (" با شما موافقم "، + پاسخ) favSpot = input (" نقطه مورد علاقه شما کجاست؟ ") print (" هرگز نبوده ام ، اما من دوست دارم زمانی به " + favSpot) بروید

آن را به عنوان city.py ذخیره کنید. مکان پیش فرض فهرست اصلی شما است.

مرحله 5: اجرای برنامه پایتون

برنامه شما ذخیره شده و آماده اجرا است. چند روش مختلف برای اجرای برنامه پایتون در رزبری پای وجود دارد. بیایید به دو مورد بپردازیم. یکی را برای اجرای برنامه خود انتخاب کرده و پس از اتمام مکالمه ، اسکرین شات بگیرید.

1) از IDLE اجرا کنید

F5 را فشار دهید یا به نوار ابزار بروید و روی Run> Run Module کلیک کنید. پایتون نتایج را در پنجره پوسته چاپ می کند. برای متوقف کردن برنامه Ctrl+F6 را فشار دهید یا به Shell> Restart Shell بروید.

2) از لینوکس شل اجرا کنید

برنامه های ذخیره شده در Raspberry Pi نیز می توانند از پوسته قدرتمند لینوکس اجرا شوند. برای اجرای برنامه پایتون از خط فرمان ، برنامه شما باید در فهرست فعلی کار باشد. LXTerminal شما را در فهرست اصلی pi در جایی که پایتون به طور خودکار ذخیره می کند ، شروع می کند ، بنابراین باید قبلاً در پوشه با فایل خود باشید. برای بررسی ، تایپ کنید:

ls

شما باید برنامه city.py ذخیره شده خود را در لیست مشاهده کنید.

برای اجرای خط فرمان برنامه Python نوع python3 به علاوه نام اسکریپت خود را:

python3 city.py

برای اسکریپتی که در پایتون 2 نوشته شده است ، به جای پایتون 3 از پایتون استفاده می کنید:

python nameOfScript.py

اولین خط برنامه منتظر می ماند تا شما نام خود را تایپ کنید. اجرای آن از بالا به پایین ادامه می یابد تا زمانی که به آخرین عملکرد () print برسد.

توقف برنامه پایتون

برای توقف اجرای برنامه پایتون در خط فرمان Ctrl + Z را فشار دهید.

مرحله 6: Python + Linux Shell

اگرچه پایتون زبان اصلی است که برای برنامه ریزی رزبری پای استفاده می کنید ، اما گاهی اوقات می خواهید از ابزار یا برنامه خط فرمان برای انجام کار استفاده کنید. می توانید خط فرمان و پایتون را برای استفاده از دستورات مورد علاقه خود با استفاده از ماژولی به نام os ترکیب کنید.

ماژول مجموعه ای از کد های از پیش نوشته شده است که می توانید از آنها برای افزودن قابلیت به برنامه های خود استفاده کنید. استفاده از یک ماژول همچنین می تواند شما را در یافتن چگونگی نوشتن مطالب بسیار پیچیده نجات دهد. به عنوان مثال ، بگویید که می خواهید سیاره ها را ردیابی کرده و مدار آنها را با رزبری پای خود مطالعه کنید. به جای درک ریاضیات پیچیده در پشت تعیین موقعیت خورشید ، می توانید از یک ماژول* که قبلاً آن را مشخص کرده است استفاده کنید.

برای استفاده از os ، ابتدا باید آن را وارد کنید. پیش بروید و پوسته پایتون را دنبال کنید:

وارد کردن سیستم عامل

فرمانی را که می خواهید در پوسته لینوکس اجرا شود در یک متغیر بارگذاری کنید. در اینجا ما از برنامه پخش کننده ویدئوی خط فرمان omxplayer برای پخش یک فیلم آزمایشی با Raspbian استفاده می کنیم:

playVideo = "omxplayer /opt/vc/src/hello_pi/hello_video/test.h264"

از os.system () برای ارسال فرمان پوسته لینوکس استفاده کنید:

سیستم عامل (playVideo)

* واقعاً یک ماژول پایتون وجود دارد که می تواند سیارات را ردیابی کند ، نام آن PyEphem است.

مرحله 7: با پایتون عکس بگیرید و صدا پخش کنید

Picamera

تا کنون از Raspistill یک برنامه خط فرمان برای گرفتن یک سری عکس با آن استفاده کرده اید. یک ماژول پایتون به نام Picamera در دسترس است که می توانید به جای آن از آن استفاده کنید و همچنین دارای ویژگی های بیشتری است که هنگام ساخت آخرین برنامه غرفه عکس شما مفید خواهد بود. مراحل زیر ممکن است صفحه شما را پوشش دهد ، بنابراین به خاطر داشته باشید که برای متوقف کردن روند ، Ctrl + F6 را تایپ کنید.

پوسته پایتون را باز کرده و خطوط زیر را تایپ کنید:

وارد کردن picamera

دوربین = picamera. PiCamera ()

camera.resolution = (640 ، 480)

camera.start_preview ()

از پیش نمایش زنده برای کمک به موقعیت یابی دوربین خود برای گرفتن عکس از خود یا میز خود استفاده کنید. پیش نمایش دوربین ممکن است قسمت اعظم صفحه شما را اشغال کند. سه دستور اول را تکرار کنید ، سپس به ثبت و ذخیره تصویر بروید:

camera.capture ('testImage.jpg')

سعی کنید روشنایی دوربین را با استفاده از ویژگی روشنایی تغییر دهید. می توان آن را روی هر عددی بین 0 تا 100 تنظیم کرد و به طور پیش فرض 50 است. سعی کنید آن را روی یک عدد دیگر تنظیم کنید ، سپس یک عکس جدید بگیرید تا اولین مورد جایگزین شود:

camera.brightness = 60

camera.capture ('testImage.jpg')

مطمئن شوید مدتی برای بررسی اسناد Picamera وقت بگذارید.

استفاده از ماژول os

اگر می خواهید از یک برنامه خط فرمان مانند Raspistill استفاده کنید ، می توانید از ماژول os استفاده کنید. Cmd + F6 را تایپ کنید تا از روند اجرا خارج شده و دوربین را از Picamera آزاد کنید. سپس دستورات زیر را تایپ کنید:

وارد کردن سیستم عامل

takePhoto = "raspistill -o testImage.jpg"

سیستم عامل (takePhoto)

Pygame.mixer

یک روش ساده و قوی برای پخش فایل های صوتی استفاده از Pygame است. Pygame مجموعه ای از ماژول های پایتون است که همراه Raspbian ارائه می شود ، بنابراین نیازی به نصب آن نیست.

Pygame محبوب و سرگرم کننده است ، بنابراین پشتیبانی و توسعه زیادی در اطراف آن وجود دارد. حتماً برای مشاهده نمونه کارها و مستندات به وب سایت مراجعه کنید. این روش علاوه بر استفاده برای ایجاد بازی ، راهی آسان برای پخش صداها ، نمایش تصاویر و موارد دیگر است. برای پخش صداها از شیء Sound در ماژول pygame.mixer استفاده کنید.

مفسر Python 3 را باز کرده و خطوط زیر را تایپ کنید:

pygame.mixer را وارد کنید

از pygame.mixer import sound

pygame.mixer.init ()

باس = صدا ('bass3.wav')

bass.play ()

مرحله 8: استفاده از پایتون خارج از IDLE

ویرایشگرهای رومیزی IDLE یک راه عالی برای شروع نوشتن برنامه های پایتون است اما نیازی به استفاده از آن ندارید. شما می توانید یک برنامه پایتون را با استفاده از هر ویرایشگر متنی ایجاد کنید تا زمانی که با.py در پایان ذخیره شده باشد. IDLE یکی از نمونه های ویرایشگر متن گرافیکی رومیزی است. یکی دیگر که همراه Raspbian ارائه می شود Leafpad نام دارد. در منوی شروع می توانید Leafpad را در قسمت Accessories پیدا کنید.

ویرایشگر خط فرمان

شما قبلاً با نانو ویرایشگر متن خط فرمان آشنا شده اید. درست مانند ویرایشگر گرافیکی ، می توانید از nano برای ایجاد اسکریپت استفاده کنید. پس از باز کردن نانو ، فایل جدید را با پسوند.py ذخیره کنید. با ذخیره آن به عنوان یک فایل پایتون ابتدا اطمینان حاصل می کنید که ویرایشگر هنگام تایپ کردن برجسته نحو پایتون را ارائه می دهد.

بدون برجسته سازی نحو قبل از ذخیره نام فایل با پسوند.py.

با برجسته سازی نحو.

مترجم پایتون از خط فرمان

IDLE تنها مکانی نیست که می توانید از مترجم تعاملی پایتون استفاده کنید. می توان آن را از پوسته لینوکس نیز فراخوانی کرد! به سادگی تایپ کنید:

پایتون 3

یا برای مترجم پایتون 2:

پایتون

برای خروج از مترجم Ctrl + D را فشار دهید یا تایپ کنید:

ترک ()

مرحله 9: تصویر صفحه برنامه

قدرت برنامه نویسی پایتون خود را نشان دهید! پس از اتمام اجرای برنامه city.py ، اسکرین شات را بارگذاری کنید و به ما بگویید که آن را از IDLE یا پوسته لینوکس اجرا کرده اید.