Язык программирования Python (Пайтон): что это такое, где и для чего используется Питон

1. История разработки
2. Где и для чего используется Python
3. Особенности и возможности Python
4. Преимущества Python
5. Недостатки Python
6. Python в сравнении с другими ЯП
7. Сравнение с C++
8. Сравнение с Java
9. Сравнение с C#
10. Библиотеки Python
11. Синтаксис Python
12. Основные операции с числами
13. Ветвление
14. Циклы
15. Какая зарплата у Python-разработчика
16. С чего начать изучение языка

Python — интерпретируемый интерактивный объектно-ориентированный язык программирования (ЯП). Он включает в себя модули, исключения, динамическую типизацию, динамические типы данных очень высокого уровня и классы, а также поддерживает несколько парадигм программирования помимо объектно-ориентированного, например, процедурное и функциональное.

История разработки

Работа над Python началась в 1989 году программистом нидерландского центра Centrum Wiskunde & Informatica (CWI) Гвидо ванн Россумом. В CWI активно использовали язык ABC, удобные особенности которого Гвидо позаимствовал. Так, от ABC Россум взял отступы для группировки операторов. Но у ABC были и недостатки: он был нерасширяемым.

Еще автор вдохновлялся ЯП Modula-3 и работой с операционными системами Amoeba. Работа с Amoeba показала важность исключений как функции программирования, а из Modula-3 создатель языка заимствовал синтаксис и семантику исключений, которые активно используются программистами сегодня. За рождественские каникулы 1989 года Россум написал Python для проекта Amoeba и получил положительные отзывы от коллег.

В процессе разработки Гвидо читал сценарий комедийного сериала «Летающий цирк Монти Пайтон», который и навел Россума на мысль назвать ЯП лаконичным, уникальным и загадочным словом.

Вдохновляться разными источниками — кредо Гвидо ванн Россума, которое тот сформулировал в виде правила «заимствуй идеи отовсюду, откуда имеет смысл». Действительно, Python перенял лучшие качества других ЯП — например C, Fortran и Java.

В 1994 году вышла версия 1.0, в 2000-м — 2.0, а в 2008-м — 3.0, актуальная по сей день. Каждый новый выпуск не имел недостатков старых и обладал новыми функциями. Это расширяло возможности и позволило найти языку множество применений.

Где и для чего используется Python

Основные направления использования:

• разработка десктопных и мобильных приложений;
• проектирование систем для цифровых устройств, например, терминалов оплаты;
• создание игр;
• системное программирование для управления службами операционных систем Windows, Linux и других;
• автоматизация рабочих процессов;
• тестирование;
• машинное обучение для создания нейросетей, систем распознавания голоса, лиц и т. п.;
• в научных исследованиях — для обработки данных, реализации вычислительных методов, моделирования природных процессов.

Помимо этого, существуют следующие области применения этого ЯП:

• работа с базами данных. Есть интерфейсы, позволяющие подключаться к базам данных прямо из кода;
• сложные вычислительные процессы и математические расчеты. Python незаменим, когда нужно оперировать как очень большими и очень маленькими числами, так и массивами, уравнениями и другими данными.

Особенности и возможности Python

Python — язык общего назначения высокого уровня, который можно применять для решения множества различных классов задач.

Характерные особенности Python:

• имеет понятный синтаксис — как для новичков, так и для программистов, работающих с другими ЯП;
• прост для изучения — его можно начать применять сразу в процессе обучения;
• масштабируемый — регулярно появляются новые функции, сообщество пользователей создает сторонние библиотеки;
• доступный — язык бесплатный и имеет открытый исходный код;
• мультиплатформенный — совместим с любой операционной системой;
• интерпретируемый — программы не нужно компилировать, интерпретатор после запуска файла выдаст результат;
• поддерживает автоматическую сборку «мусора».

При установке Пайтон на компьютер скачивается стандартная библиотека, которая в том числе позволяет:

• обрабатывать строки;
• вести журналы, анализировать код;
• налаживать интерфейсы операционной системы;
• использовать простые математические функции.

Преимущества Python

Основные плюсы Пайтона:

• простой и понятный синтаксис, похожий на описание действий на английском языке;
• наличие большой стандартной библиотеки для работы с файлами разных форматов;
• удобство применения в машинном обучении. Все основные методы машинного обучения есть в дополнительных библиотеках, которые можно свободно использовать;
• выполнение кода происходит последовательно, строка за строкой. Это позволяет определить строку с ошибкой;
• один и тот же код работает на разных устройствах и операционных системах;
• динамическая типизация. Это прием, при котором определение типа переменной происходит в момент присваивания переменной значения, а не в момент объявления.

Недостатки Python

Особенности, которые дают ряд преимуществ по одним показателям, становятся минусами под определенным углом:

• из-за построчного выполнения кода скорость выполнения программ ниже, чем у многих других ЯП;
• динамическая типизация может приводить к ошибкам, если обрабатываются предварительно неподготовленные данные;
• многие программы требуют больших объемов памяти, что удобно для разработчика, но не позволяет исполнять программы на устройствах с ограниченным объемом памяти.

Python в сравнении с другими ЯП

В IT применяется большое число разных ЯП — от C++ до Java, от FORTRAN до Python. Об их популярности позволяет судить индекс TIOBE, который обновляется ежемесячно.

Топ-5 языков программирования согласно рейтингу TIOBE за август 2024 года выглядит так:

1. Python
2. C++
3. C
4. Java
5. C#

Почему Питон находится так высоко? Чтобы ответить на этот вопрос, сравним его с другими представителями рейтинга.

Сравнение с C++

C++ — компилируемый ЯП, который обладает статической типизацией, благодаря чему программы выполняются существенно быстрее и с более высокой производительностью относительно интерпретируемого с динамической типизацией Пайтона. При этом сложность синтаксиса делает C++ трудным в изучении. Это низкоуровневый ЯП, который больше понятен машине, чем человеку.

Из-за этого у языков разные области применения. Python используется в машинном обучении и приложениях, для которых производительность не является ключевым параметром. А C++ — в системном программировании, на устройствах, требующих меньших объемов памяти и большей скорости выполнения.

Сравнение c C

C — это компилируемый язык, который широко используется для написания системного программного обеспечения и приложений, требующих высокой производительности. Обычно используется для разработки операционных систем, драйверов устройств, игр и других приложений, где важна скорость выполнения. Однако он более сложен в изучении и требует более тщательного управления памятью. 

В целом, выбор между C и Python зависит от конкретных требований проекта. Если важна производительность и управление памятью, C может быть лучшим выбором. Если же удобство в использовании, скорость разработки и читаемость кода важны, то Python может быть предпочтительнее.

Сравнение с Java

В Java требуется явное объявление типов данных для переменных, в Питоне же это происходит динамически. Между программистами нет консенсуса по поводу того, какая типизация лучше.

Главное преимущество языка Java — создание сетевых приложений. При этом сложность синтаксиса является недостатком. Java обладает большим порогом вхождения, поэтому для изучения программирования лучше начать с Пайтона.

Сравнение с C#

C# обладает C-подобным синтаксисом, что делает его сходным с Java и C++ как визуально, так и по уровню сложности. В Питоне нет нагромождения скобок, что визуально делает код более читаемым и простым.

Зато C#, как и обозначенные выше ЯП, быстрее и производительнее.

Стандартная библиотека C# дает больше возможностей, чем аналогичная в Python. При этом для Питона есть множество сторонних библиотек, которые могут выполнить разные задачи.

Библиотеки Python

Почему библиотеки Python являются преимуществом перед другими ЯП? Почему их так много и что это такое?

Библиотека — это набор модулей, классов, уже готовых программ, которыми можно дополнить свой код для решения конкретной проблемы. Библиотеки упрощают процесс разработки, так как можно использовать их функционал, а не создавать свой.

Python — это ЯП, для которого существует больше 137 тысяч библиотек с открытым исходным кодом. Сообщество программистов регулярно создает новые библиотеки и бесплатно делится своими разработками со всеми. При выборе библиотеки важно помнить, что она загружается на компьютер, что требует ресурса памяти. Нужно учитывать:

• совместимость библиотеки с версией Питона;
• вероятность конфликтов между библиотеками.

Для примера рассмотрим некоторые стандартные библиотеки Python, доступные по умолчанию:

• math позволяет вычислять тригонометрические и логарифмические функции;
• os – работать с операционной и файловой системами;
• datetime – оперировать данными даты и времени.

Синтаксис Python

В отличие от С-подобных ЯП, Питон не требует использования большого числа различных скобок и точек с запятой для определения инструкций. Начало и конец команды ничем не задаются, конец команды определяется концом строки. Следующая команда просто пишется на новой строчке.

Для конструкций с вложенным кодом действует следующее правило:

1. Основная инструкция заканчивается двоеточием.
2. После двоеточия с новой строки записывается вложенный блок. Инструкции, находящиеся во вложенном блоке, важно начинать с одинакового отступа, в роли которого, как правило, выступает табуляция или четыре последовательных пробела.
3. Операция присвоения значения переменной обозначается знаком равно.

Эти правила могут звучать на первый взгляд сложно, но на практике они выполняются бессознательно, поэтому перейдем к рассмотрению простых примеров.

Основные операции с числами

• A + B — сумма,
• A - B — разность,
• A * B — произведение,
• A / B — частное,
• A ** B — возведение в степень.

Простая математическая команда в Питоне выглядит так:

<no>Выделенный блок</no>

result=100/2+4

<no> Конец выделенного блока</no>

Это означает, что переменной result будет присвоено значение, равное сумме результата деления 100 на 2 и слагаемого 4.

Ветвление

Для ветвления или условия используется такая конструкция:

<no>Выделенный блок</no>

if Условие:

*блок кода, если выполняется условие*

else:

*блок кода, если условие не выполняется*

<no> Конец выделенного блока</no>

Рассмотрим пример:

<no>Выделенный блок</no>

if x < 0:

result = "число отрицательное"

else:

result = "число положительное"

<no> Конец выделенного блока</no>

Для вывода результата используется функция print. Необходимое для вывода на монитор заключается в скобках, например:

<no>Выделенный блок</no>

x=-7.3

if x < 0:

result = "число отрицательное"

else:

result = "число неотрицательное"

print(result)

<no> Конец выделенного блока</no>

Результат работы программы:

<no>Выделенный блок</no>

число отрицательное

<no> Конец выделенного блока</no>

Циклы

Для последовательного выполнения одинакового блока команд для однотипного массива данных используют циклы.

Цикл while. Будет выполнять программный блок, если условие истинно.

Синтаксис цикла while в простейшем случае выглядит так:

<no>Выделенный блок</no>

while Условие:

*блок для исполнения команд, если условие соблюдается*

<no> Конец выделенного блока</no>

Цикл for. Применяется для последовательного перебора элементов в массиве. Например, для вычисления квадратов заданных чисел в массиве array можно выполнить следующий код:

<no>Выделенный блок</no>

array=[1,2,3,10]

for number in array:

print(number**2)

<no> Конец выделенного блока</no>

Результат работы программы:

<no>Выделенный блок</no>

1

4

9

100

<no>Конец выделенного блока</no>

Какая зарплата у Python-разработчика

Питон применяется в разных сферах для решения разных задач. Есть ряд факторов, влияющих на уровень заработной платы, среди них:

• навыки, уровень квалификации и опыт работы;
• страна и город проживания. В разных странах и городах один программист будет иметь разный оклад;
• обязанности, степень ответственности, масштаб задачи.

В рамках исследования Хабр Карьеры были проанализированы 6870 вакансий за весну 2023 года и определены зарплатные вилки для разных должностей.

Для backend-разработчиков:

• джун — от 35 000 до 68 000 ₽;
• мидл — от 143 000 до 160 000 ₽;
• сеньор — от 221 000 до 332 000 ₽.

Для фулстек-разработчиков:

• джун — от 60 000 до 80 000 ₽;
• мидл — от 80 000 до 152 000 ₽;
• сеньор — от 243 000 до 385 000 ₽.

С чего начать изучение языка

Рекомендуем начать со следующих шагов:

1. Установить язык на компьютер и начать решать базовые задачи, сначала с помощью обучающих материалов, затем – самостоятельно.
2. Начать осваивать основные библиотеки и их возможности. Ознакомиться с документацией. Помимо этого, в документацию часто входят учебные пособия, в которых подробно разбираются основной синтаксис и приводятся примеры.
3. Понять, какая область программирования вам ближе, и изучить основные библиотеки и фреймворки в выбранном направлении.
4. Регулярно практиковать полученные знания.

Существует множество обучающих видео, гайдов, учебников и курсов, которые доступны для всех желающих — как для основ, так и для более специальных областей.