Переменные и вывод информации¶
Настало время приступить к изучению непосредственно Python, ведь по прошествии пары лекций об языке программирования и не говорили вовсе! Начнем со знакомой всем по школьным карандашам формулы \(E=mc^2\) . По ней можно вычислить полную энергию физического объекта \(E\) с помощью известной массы объекта \(m\) и константы \(c\) . Эта постоянная, указывающая на скорость света в вакууме, используется настолько часто, что для нее выделили отдельное обозначение в виде буквы латинского алфавита, как и для многих других аналогичных величин. Если в формуле встречается \(c\) (в известном контексте), то вы всегда уверены, что именно нужно подставить при расчетах.
Этот пример полностью описывает концепцию в языках программирования, и Python не исключение. Запись \(x = 3\) означает, что везде по тексту далее под иксом подразумевается именно тройка, и ничего другого (пока не будет введено новое определение). Этой же логике подчиняется Python. Сначала указывается имя переменной, а затем – ассоциируемое с ней значение.
Пример кода выше иллюстрирует сразу несколько базовых концепций, которые нужно запомнить:
- В объявлении переменной нет ничего сложного. Синтаксис и правила интуитивно понятны: это можно делать как в физике/математике, как в учебниках и статьях.
- # означает комментарий, то есть произвольный текст, который не воспринимается Python (все кода полностью игнорируется). Служит исключительно для создания подсказок в коде, объяснения происходящего, то есть для удобства.
- Числа могут быть . Разряды в целых числах для удобства визуального восприятия можно разделять нижней чертой.
- , то есть являться производной от других переменных (как \(E\) , ведь это результат перемножения). На самом деле значение вычисляется в момент объявления переменной (при сложной формуле расчета процесс может занимать некоторое время).
- Операция возведения в степень реализуется с помощью ** .
- В качестве названия переменных можно использовать и , а также некоторые символы. Однако .
- Переменные можно переопределять (и даже менять тип). Однако . В данном примере после выполнения последней строчки нельзя установить, чему было равно \(m\) до того, как переменной было присвоено значение дюжины.
Если говорить менее строго и более абстрактно, то (или коробка), в котором что-то лежит, и на самой коробке на приклеенном листочке бумаги указано содержимое. Чем понятнее надпись, тем легче найти и использовать объект (поэтому переменные с названием из одной буквы воспринимаются плохо, особенно если таких переменных очень много).
Типы переменных¶
В листинге кода выше важно заметить, что существует разница между двумя типами численных переменных: и . При сугубо математических расчетах и арифметических операциях тип переменной не имеет значения. Однако для некоторого функционала нужно быть аккуратным. Поговорим подробно об этом в следующих лекциях, а пока стоит запомнить, что вещи, которые необходимо посчитать – в том числе и чего-то счетного – должны быть целочисленными (как и в жизни: первый, второй, третий . ).
Целочисленный тип называется (от Integer ), вещественный – . Эти типы можно переводить из одного в другой. При переводе вещественного числа в целое теряется часть информации.
– и это относится не только к числам, но и к объекту – можно узнать с помощью функции type . Для вывода информации используется функция print . Что именно представляет собой функция рассмотрим в более поздних лекциях, пока стоит думать об этом как о некотором объекте, который зависит (рассчитывается) от других объектов и выдает некоторый результат. Для передачи аргументов используются круглые скобки (аналогично математике: \(y = F(x)\) ). Давайте скомбинируем эти знания и рассмотрим пример:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Внимательно проанализируйте код выше – в нем продемонстрирован базовый синтаксис и .
Легко увидеть подтверждение высказанных ранее тезисов: second_variable действительно потеряла часть информации (дробную часть числа), которую нельзя вернуть, если преобразовать переменную обратно во float . Преобразование типов в языках программирования называется (типов, то есть привести одно к другому, а не из-за страшилок про духов).
Арифметические операции с числами¶
Математика Python максимально близка к естественной: + , — , * и ** (рассмотренное ранее возведение в степень) работают в точности как ожидается. С делением / есть нюанс: .
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
Обратите внимание, что операции не изменяют переменную саму по себе (то есть операция a + b не меняет ни a , ни b ). Чтобы сохранить получаемое значение, нужно присвоить его некоторой переменной (в примере выше это c ). Если хотите изменить непосредственно саму переменную, то можно переприсвоить ей значение на основе расчета: a = a + b или c = c + 12 .
Даже несмотря на то, что пример с делением числа на само себя очевиден (всегда получается единица, кроме деления на нуль), будет выведено вещественное значение. Сами же вещественные значения можно складывать, вычитать, умножать и возводить в степень как с целыми, так и с вещественными числами (и наоборот). Если в таком выражении используется хотя бы одна float -переменная, то и результат будет не целочисленным. Однако:
Это практически все тонкости, которые необходимо знать, чтобы не совершать базовые ошибки.
Скорее всего, появился вопрос относительно расстановки пробелов в коде. Обязательно ли соблюдать такой синтаксис? Нужно ли ставить пробелы до и после знаков операций? На самом деле нет: это делается исключительно для удобства чтения кода и . Код ниже выполнится без ошибок, однако ухудшается читаемость:
Строковые переменные¶
Разобрались в том, как описывать и хранить числа, как производить арифметические расчеты. Базовый математический язык освоен, но хочется общаться словами! Конечно, Python позволяет это делать. Благодаря можно хранить и соединять текстовую информацию:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Вася, впиши сюда что-нибудь перед публикацией курса! В примере рассмотрено три способа создания текстовых переменных. Первые два не отличаются между собой с точки зрения Python , то есть неважно, используются одинарные кавычки ‘ или двойные » . Однако стоит понимать, что если строка содержит в себе такой символ, то кавычка должна быть изменена:
File line kid ^ SyntaxError: invalid syntax Механизм ошибки таков, что Python неясно: строчка намеренно закончена и дальше идет какая-то команда, или же строчка продолжается. В обоих случаях – и тогда все будет хорошо:
Chillin kid И тут он мне говорит:
Если необходимо сохранить какой-либо объемный текст или сообщение, можно воспользоваться мультистрочным объявлением переменной, как в первом примере блока.
Строки можно объединять для удобства вывода информации. Склеивание строк называется .
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Результат вычислений: . Это не так много! Результат вычислений: Это не так много!
- Обратите внимание на пробел между числом и точкой в первом случае. Они добавлены автоматически функцией print – это сделано для того, чтобы разные объекты при последовательном выводе не «склеивались» друг с другом. Во втором случае этого не происходит, так как напрямую склеиваются строки и только затем передается результат конкатенации на печать в print .
Будьте аккуратны со сложением строк. Объединение строк «3» и «5» даст результат «35» , а не 8 – и тип результирующего значения . : получите ошибку и никакого приведения типов не произойдет. Здесь возникнет двусмысленность – нужно привести число к строке и затем сконкатенировать или же строку к числу (а вдруг это невозможно?), после чего сложить.
Попробуйте в объединить строковые, целочисленные и вещественные переменные в разных комбинациях. Разберитесь, что означает ошибка, которая будет выведена в случае, если не делать приведение типов (то есть без str в str(result) ).
Но на практике это не совсем удобно, поэтому в Python придумали f -строки. Их суть в том, что переменная из кода напрямую подставляется (с автоматическим приведением типа к строке) в саму строку! Вот:
Результат вычислений: Это не так много! Результат вычислений: Это не так много!
Для объявления f -строки нужно
- использовать одинаковые кавычки на концах текста
- указать литеру f перед самой строкой
- обрамить название конкретной переменной ( result в данном случае) в фигурные скобки.
Когда переменная одна, а также нет текста после её использования, то выгода F -строк не так очевидна (относительно простого print(some_string, some_variable) ). Однако представьте, что нужно вывести координаты точки в трехмерном пространстве, значение времени, параметры системы и значение некоторой функции от всех переменных выше!
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
В точке с координатами значение функции равно Состояние системы указано на момент времени
Что узнали из лекции¶
- Переменные – это «контейнеры», в которые можно что-то положить и дать название.
- Математика в Python не имеет сложных правил, процесс вычислений максимально интуитивен.
- Арифметические операции могут менять тип результирующей переменной.
- type() , print() – базовые функции, с помощью которых можно делать самопроверки по ходу написания кода.
- Сменить тип переменной можно вызовом функций int() , float() , str() .
- Строки могут обрамляться как ‘ , так и » (но этих символов не должно быть внутри текста).
- f -строки облегчают комплексный вывод, содержащий как текст, так и переменные Python (и автоматически приводит типы).