Перша програма на Python

Код — це лише текст. Щоб він ожив, потрібен хтось, хто його зінтерпретує, тобто зрозуміє та виконає вказівки, які в ньому містяться. Навіть найкраща книжка стане марною, якщо у неї не буде читача, якого вона може зворушити чи чогось навчити. Так і код не має жодної цінності, доки у нього немає інтерпретатора. Інтерпретатор — це програма, яка розуміє наш код. У найпростішому варіанті вона читає код рядок за рядком і виконує його інструкції. В інших випадках — перекладає цей код на простішу мову, яку зрозуміє інший інтерпретатор ⁰.

Отже, код — це просто набір інструкцій. Інтерпретатор виконує їх одну за одною, завдяки чому програми працюють і виконують свої завдання. Це схоже на детальні інструкції, які ми отримували від наших батьків, коли збиралися вперше розігріти вечерю в духовці або вперше запустити прання. Інструкції були кодом, а ми — інтерпретаторами цих інструкцій.

Під час нашої пригоди з програмуванням нам також знадобиться перекладач, якому ми будемо давати інструкції та спостерігати, як він їх розуміє. Це ніби розмови іноземною мовою з комп’ютером. Ми можемо говорити з Python кількома способами: через програми, встановлені на нашому комп’ютері, чи вебсайти, які спрощують такі розмови. Обговорімо ці варіанти по черзі.

Використання терміну "встановлення Python" — це поширене спрощення. Ми встановлюємо інтерпретатор мови Python, тобто програму, яка розумітиме та виконуватиме команди, написані цією мовою¹. Наразі його можна встановити на всі популярні операційні системи, як будь-яку іншу програму чи гру. Просто зайди на сайт https://www.python.org/downloads/ і завантаж файл для встановлення. Відкрий цей файл, познач "Customize installation" та пройди усі кроки, зберігаючи налаштування, вибрані за замовчуванням, за одним винятком: постав прапорець "Add Python to environment variables" (ймовірно, на другому кроці). Якщо процес пройшов успішно, Python уже має бути на Твоєму комп’ютері².

Наступним важливим кроком у нашому навчанні буде запуск Командного рядка. Це дуже важливо для розробників. Командний рядок дозволяє запускати певні програми введенням їхніх назв. Насправді це дуже зручно. Уяви, що Тобі потрібно виконати код Python у файлі "hello.py". Якби інтерпретатор Python запускався як звичайні програми, нам довелося б запустити його, вибрати файл, прийняти його, і лише тоді ми могли би побачити результат. Оскільки він запускається з консолі, достатньо ввести "python hello.py" та підтвердити, натиснувши Enter. Щоб запустити його знову, достатньо натиснути стрілку вгору в консолі, що запускає виконану раніше команду, і натиснути Enter. Це дуже зручно для програмістів. Якщо хочеш перевірити, яка версія Python встановлена на Твоєму комп’ютері, просто введи "python --version". За класичного запуску програми Тобі довелося б довго шукати цю інформацію. Крім того, командний рядок дозволяє легко взаємодіяти з користувачем. Хорошим прикладом є Python REPL, з яким ми незабаром познайомимося. Тому користуватися Python через командний рядок досить зручно.

Щоб відкрити командний рядок у Windows, найпростіше клікнути на полі пошуку (у нижньому лівому куті) і ввести "cmd". Так ми знайдемо програму, підписану як "Командний рядок" ⁶. Відкрий її, клікаючи на піктограму або натискаючи кнопку Enter. У MacOS достатньо відкрити програму під назвою "Terminal", яку можна знайти серед програм.

Тепер, коли ми відкрили командний рядок, можемо переконатися, що Python правильно встановлений на нашому комп’ютері. Введи "python --version". Якщо версія не відображається, Python встановлено неправильно. Почни встановлення знову, переконавшись, що під час встановлення вибрано "Add Python to environment variables". Потрібно встановити Python у версії щонайменше 3.6. Якщо у Тебе старіша версія, приклади в цій книзі можуть не спрацювати. У цьому випадку також почни процес встановлення з самого початку, переконавшись, що Ти завантажив файл встановлення для новішої версії мови.

Якщо у Тебе є файл з кодом Python, Ти можеш запустити його за допомогою команди "python" та назви файлу після неї. Наприклад, якщо файл називається "hello.py"⁷, введи "python hello.py". Однак він повинен знаходитися у тому ж місці, де відкрито командний рядок.

Файли Python найпростіше створювати за допомогою інструменту під назвою середовище розробки (IDE). Для наступної вправи Ти можеш створити текстовий файл у папці. Зверни увагу, що його розширенням за замовчуванням буде txt. Якщо під час перейменування файлу ти не бачиш розширення, це означає, що в кінці є невидиме ".txt". Наразі нам це не заважатиме, але тоді програму потрібно буде запускати командою "python hello.py.txt".

Ми ще повернемося до створення та називання файлів. Наразі познайомимося з нашим найкращим другом у вивченні Python — REPL.

Якщо всі кроки виконані правильно, Ти побачиш текст "Hello from Python". Вітаю, це Твоя перша програма на Python.

REPL (англ. read-eval-print loop) — це спеціальні інструменти, які створюють простір для виконання коду на заданій мові програмування та для спостереження за його ефектом. Принцип роботи REPL простий: на кожному кроці він дозволяє нам писати ще один фрагмент коду. Коли ми приймаємо код за допомогою enter, він негайно викликає його та відображає результат. Потім REPL дозволяє нам ввести наступний фрагмент так, щоб він став частиною раніше написаного коду. REPL — це ключовий інструмент для вивчення програмування на Python. Він постачається разом із мовою. Ним можна користуватися кількома способами.

З Python встановлюється програма під назвою IDLE. Це невелике середовище для роботи з Python. Для використання REPL достатньо його запустити. Тут можна писати код Python, а після його затвердження переглядати результат роботи цього коду.

REPL також можна запустити з командного рядка. Достатньо ввести команду "python". Якщо Python встановлено правильно, має запуститися REPL. З цього моменту ми можемо писати нові команди і спостерігати, що вони дають.

REPL — чудовий інструмент для вивчення Python, але для написання серйозних проєктів нам знадобиться знаряддя, за допомогою якого ми зможемо створювати та розвивати файли цією мовою. Ми могли б скористатися Блокнотом ³, але його можливості дуже обмежені. Набагато кращими є спеціальні інструменти, призначені для створення та розробки проєктів, відомі як середовища програмування ⁴. Вони підтримують багато корисних функцій, як-от:

Існує багато хороших IDE для Python. Я особисто рекомендую PyCharm у версії Community. Це безкоштовний інструмент із відкритим кодом. Є також дуже хороша альтернатива Visual Studio Code. У цій книзі я використовуватиму PyCharm. Його інсталяційний файл можна завантажити з вебсайту JetBrains ⁵. Після встановлення PyCharm створи новий проєкт. Для початку можна використовувати налаштування за замовчуванням.

На знімку екрана вище вибрано поле "Create a main.py welcome script". Завдяки цьому в нашому проєкті буде створено приклад файлу на Python. З лівого боку від if __name__... повинен з’явитися зелений трикутник. З його допомогою Ти запустиш код всередині цієї умови if. Результат роботи цієї програми повинен з’явитися у вікні знизу.

Крім того, ми можемо створити файл із кодом Python самостійно. Клацни правою кнопкою миші на папці, в якій міститься проєкт, вибери "New > Python file". Введи будь-яку назву та затверди.

Буде створено новий порожній файл. Увійшовши в нього, Ти можеш просто ввести "print("Hello")", а потім клацнути файл правою кнопкою миші та вибрати "Run {назва файлу}".

Це має запустити код з файлу та відобразити результат у вікні внизу.

Серед іншого, PyCharm має власну підтримку REPL. Унизу ти знайдеш кнопку для відкриття вкладки "Python Console". Коли ми її натиснемо, відкриється вікно REPL, в якому ми зможемо побачити, як працюватиме написаний нами код Python.

Редактори коду можна знайти також у вебверсії. Їхня перевага в тому, що можна легко запускати код і надсилати його іншим людям. Візьмімо за приклад онлайн-редактор replit.com. У ньому в лівій частині ми пишемо код, а у правій бачимо результат роботи цього коду.

Коли ми задаємо іншим людям запитання про наш код (наприклад, на форумах або в групах), добрим звичаєм є публікувати його в одному з онлайн-редакторів і надсилати загальнодоступне посилання. Таким чином люди, які захочуть допомогти, повністю бачитимуть ваш код зі зручним забарвленням синтаксису. Їм також буде простіше перевірити, чи спрацює їхнє рішення, і дати вам відповідь із посиланням на нього.

Усі фрагменти коду, представлені в книзі, можна запускати в REPL, PyCharm або онлайн-редакторі. Лише в деяких випадках вони є продовженням раніше написаного коду. В такому разі необхідно буде копіювати як той, так і попередній фрагмент. Просто переконайся, що Ти використовуєш для цього Python у третій версії.

У Python все, що вказано після символу # ігнорується до кінця рядка. Це так звані коментарі. Вони корисні для опису коду.

Я використовуватиму коментарі, щоб описати цей фрагмент коду. Я також розміщу їх позаду print, аби показати Тобі, що буде написано в результаті виконання цього коду.

З цього правила, як і з будь-якого іншого, є деякі винятки. Наприклад, коли одна команда print буде використовуватися кілька разів для відображення різних текстів, я розміщу коментар із повідомленням про те, що там написано, не одразу за ним, а в кінці фрагмента коду.

Коли я кажу, що щось буде виведене, то у випадку REPL це з’явиться одразу після прийняття фрагменту коду. Коли ми запустимо цей код у PyCharm, він виводитиметься у вікні результату роботи програми. Якщо ми запустимо програму з командного рядка, текст з’явиться під запущеною програмою.

Як у згаданій вище записці від батьків було багато інструкцій, так і в нашому коді може бути більше однієї інструкції. Інструкція — це окрема команда для інтерпретатора. Найчастіше це виклик функції, оголошення, присвоєння або повернення значення. У Python зазвичай різні інструкції розміщені в різних рядках. Рядок може бути порожнім або містити коментар, тоді в ньому не буде інструкцій. Однак якщо у нас є два активних фрагменти коду, наприклад виклики print, це будуть різні інструкції.

Важливо, щоб ці інструкції були в різних рядках. Наш код не працюватиме, якщо вони будуть в одному.

Python дуже чутливий до пробілів і знаків абзацу. Тому зважай на них. На щастя, середовище розробки, наприклад PyCharm, допомагає нам тримати код у порядку. Воно полегшить нам написання коду, а якщо ми зробимо помилку — підкреслить її. Наведи курсор на це підкреслення, і Ти побачиш, у чому полягає проблема з кодом.

Якщо ми зробимо суттєву помилку, і попри це наша програма все одно запуститься, вона припинить роботу, коли виконуватиметься частина коду з помилкою. Це означає, що код був перерваний винятком. Винятки відображаються у вікні результатів червоним кольором. Зазвичай вони містять опис, який пояснює, що ми зробили не так.

Все це Ти побачиш під час навчання. Винятки справді корисні. Уважно прочитай повідомлення, яке повідомляє про виняток, оскільки воно містить підказки, як виправити неправильний код.

У новіших версіях Python польські символи не повинні створювати проблем. Однак, якщо Ти побачиш помилку "SyntaxError: Non-ASCII character...", встав "# coding = utf-8" на початку файлу. Таким чином ми вибираємо кодування utf-8, яке підтримує польські символи.

Ну що ж? Схоже, ми готові приступити до справи. Тож поговорімо про значення.