מבוא לפייתון: 9 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:13

פייתון היא שפת תכנות מחשבים שימושית וגמישה מאוד שנוצרה על ידי גידו ואן רוסום. Python הוא גם יישום ב- Raspberry Pi שמפרש את הקוד שאתה כותב למשהו שה- Raspberry Pi יכול להבין ולהשתמש בו. במחשב השולחני שלך יהיה עליך להתקין את פייתון, אך הוא כבר מגיע יחד עם Raspbian כך שהוא מוכן לשימוש.

אתם אולי חושבים שפייתון נקרא על שם סוג הנחש אבל הוא נקרא למעשה על שם תוכנית הטלוויזיה של הקרקס המעופף של מונטי פייתון. למי מכם שלא יודע, זו הייתה תוכנית קומדיה בריטית ששודרה לראשונה בשנות השבעים. אני ממליץ לך לצפות במשרטוט של משרד הטיולים המטופשים:)

התמונה לעיל נוצרה בצורה של טרי גיליאם על ידי אליסון פרטן ונמצאה תחת רישיון ייחוס הקריאייטיב.

בהשוואה לשפות מחשב אחרות, קל לקרוא ולהבין את פייתון מה שהופך אותו נהדר למתחילים. אבל אל תטעו, גם פייתון עוצמתי מאוד ומשמש לייצור תוכנות מורכבות, יצירתיות ומסחריות. סיבות אלה ועוד הופכות את פייתון לשפה מספר אחת להתחיל איתה בעת כתיבת תוכניות ל- Raspberry Pi (אם כי ניתן להשתמש במספר שפות).

כמו כל שפה, לפייתון יש דקדוק עם כללים כיצד לסדר מילים ופיסוק. המונח המשמש לכללי יסוד אלה של בניית שפה נקרא תחביר. אני אצביע על תחביר Python לאורך השיעור הזה יחד עם קוד דוגמה שתוכל לנסות. בכיתה בסדר גודל כזה אי אפשר לעבור על כל מה שפייתון יכול לעשות, אבל השיעור הזה והסרט הבא, שכותרתו השתמש ב- GPIOs והמשך עם Python, יתחילו אותך בתוכניות הראשונות שלך. תוך כדי קריאה ועיבוד הדוגמאות, תלמד על כמה מעקרונות היסוד של פייתון ותכנות באופן כללי.

שלב 1: פייתון 2 או 3?

ישנן שתי גרסאות של פייתון הנמצאות בשימוש ולימוד כיום. אמנם לא אכנס לעניין של השונות, אך חשוב לדעת שיש הבדל. לדעת זאת היא לחסוך לעצמך הרבה גירוד בראש כאשר דוגמאות שנמצאו ברשת אינן פועלות.

Python 2 צפוי לפרוש רשמית עד 2020 כפי שצוין על ידי קרן תוכנת Python. הם אומרים זאת באתר שלהם, "בהיותו האחרון מסדרת 2.x, ל- 2.7 תהיה תקופת תחזוקה ממושכת. התוכנית הנוכחית היא לתמוך בה לפחות 10 שנים מהמהדורה הראשונית של 2.7. המשמעות היא שתהיה שחרור bugfix עד 2020. " יש אפילו שעון לספירה לאחור בכיף טוב או שאולי כדי שאנשים יוכלו לתכנן מסיבת הסתלקות כדי לסיים את סופה של פייתון 2.

בשיעור זה אנו משתמשים בשניהם. בדרך כלל, הייתי מסתכל על העתיד ומשתמש ב- Python 3 אך משהו קרה תוך יצירת דוגמאות למחלקה זו. פיסת תוכנה שרציתי להשתמש בה לתוכנית ה- Python האחרונה עדיין לא עודכנה לתמיכה ב- Python 3. מה שבעצם ממחיש בצורה מושלמת את הנקודה שלי כיצד ראוי להזכיר את שניהם כרגע.

שלב 2: Python Interactive Vs Script

בעת עבודה עם אפליקציית פייתון, יש לך שני מצבים לבחירה: אינטראקטיבי וסקריפט.

מצב אינטראקטיבי משתמש במעטפת ה- Python כדי לפרש את קוד ה- Python מיד לאחר הקלדתו ולחץ על Enter. זה נהדר ללימוד ובדיקת חלקים של תכנית ב. נשתף בכמה דרכים לגשת למעטפת ה- Python בשיעור זה.

כאשר אתה כותב סקריפט פייתון, הנקרא גם תוכנית, אינך משתמש במעטפת האינטראקטיבית אלא בעורך טקסט. בדרך זו תוכל לשמור, לערוך ולהפעיל מאוחר יותר שורות רבות של קוד פייתון בעת הצורך.

שלב 3: IDLE: אינטראקטיבי

עם תוכנת Python המותקנת מגיעה סביבת הפיתוח הסטנדרטית של Python בשם IDLE (Integrated DeveLopment Environment). כאן תתחיל לכתוב את תוכניות ה- Python הראשונות שלך!

יש שני חלקים ל- IDLE:

1) חלון המעטפת של פייתון, שנותן לך גישה לפייתון במצב אינטראקטיבי.

2) עורך קבצים המאפשר לך ליצור ולערוך סקריפטים קיימים של פייתון, המכונים גם מצב סקריפט.

פתח את Python 3 (IDLE) מתפריט> תכנות. החלון שאתה רואה נקרא מתורגמן Python או חלון מעטפת. שלושת התווים הגדולים ">>>" נקראים הפקודה. כאשר אתה רואה את ההנחיה פירוש הדבר שפייתון מחכה שתגיד לו לעשות משהו. בואו ניתן לזה קוד!

הקלד את ההצהרה הבאה כדי לזעוק את העיר שאתה גר בה. אני גר בסן פרנסיסקו כך שאמירה שלי תהיה:

הדפס ("שלום, סן פרנסיסקו!")

הקש enter וכל מה שאתה מכניס בין הציטוטים יודפס במעטפת מתחת לפקודה. המשפט print () שונה בין Python 2 ו- Python 3. ב- Python 2 אין שימוש בסוגריים ונראה כך:

- "שלום, סן פרנסיסקו!"

ביצעת הרגע את "שלום העולם" הבסיסי של פייתון אך עם טוויסט קטן (סופר קטן). בוא נעצור כאן ונדע מה זה שהקלדת.

פונקציות

Print () ידועה כפונקציה. פונקציה מצמצמת את החזרה ועוזרת לשמור על תוכנית מאורגנת על ידי ביצוע גוש קוד בכל פעם שהיא נקראת. כאשר אתה מקליד print (), אתה קורא לפונקציית ההדפסה, שמריצה שורות קוד מאחורי הקלעים שנותנת למחשב הוראה להציג את המילים שאתה שם בין סוגריים. Print () היא פונקציה מובנית שאפשר להתקשר אליה בכל עת ב- Python אך תוכל לכתוב גם פונקציות משלך.

בואו להפוך את האינטראקציה בינך לבין פייתון לדינאמית יותר על ידי הוספת קלט משתמש. בחלון חדש, הקלד את הדברים הבאים:

name = input ("שלום, מה שמך?")

פונקציית הקלט () לוקחת את קלט המשתמש מהמקלדת ונותנת לך את האפשרות לבקש מהמשתמש הודעה. במקרה זה, הודעה זו היא ברכה ושאלה ששואלת את המשתמש (אתה) מה שמך. לאחר לחיצה על enter, השאלה תודפס ותחכה לתגובתך. קדימה, ענה בשם שלך.

השם = משמאל לפונקציית הקלט () נקרא משתנה.

משתנים

בדומה לפונקציות, גם משתנים הם מרכיב מרכזי בכל שפת תכנות. משתנה מתנהג כמו מיכל ריק שאפשר להכניס אליו פיסת נתונים. כשאתה זורק נתונים, אתה נותן לו שם כאילו אתה כותב אותו בצד החיצוני של המכל. לאחר מכן ניתן להשתמש בשם הייחודי שאתה נותן לו להתייחסות לנתונים הנמצאים בתוכנית שלך. אתה יכול לתת שם למשתנה כמעט לכל דבר, אך הוא צריך להיות תיאורי ככל האפשר. זה הופך את התוכנית שלך לקלה יותר להבנה כשאתה קורא אותה מאוחר יותר. הנתונים המאוחסנים בתוך משתנה יכולים להשתנות; תראה דוגמה לכך בשיעור הבא.

שמך היה מאוחסן במשתנה שנקרא שם (נסה לקרוא לזה משהו אחר). כעת תוכל להשתמש במשתנה השם בפונקציה print () ולהוסיף אותו להודעה באמצעות תו "+":

הדפס ("נעים להכיר אותך," + שם)

בואו נמשיך להתאמן על קבלת קלט משתמשים, אחסן אותו במשתנים והדפסת הנתונים כדי לדמות שיחה בינך לבין המחשב שלך.

city = input ("באיזו עיר אתה גר?")

print ("שמעתי על" + עיר + ". מה דעתך על" + עיר + "," + שם + "?")

קריאה לפונקציית הקלט () בפני עצמה עדיין ממתינה לקלט המשתמש אך עושה זאת מבלי להדפיס הודעה.

תשובה = קלט ()

מכיוון שמחשבים מבצעים את ההצעות שלנו, אני אגרום למחשב להסכים. אתה יכול לגרום לזה שלא להסכים אם תרצה. זה הדבר הגדול בתכנות, זה תלוי בך.

הדפס ("אני מסכים איתך." + תשובה)

זה בסדר אם אתה רואה שגיאה בכל עת במעטפת ה- Python. הנתונים שלך יישארו מאוחסנים במשתנים שלך כל עוד לא תסגור את ההפעלה.

המעטפת האינטראקטיבית מושלמת לבדיקת פקודות ולראות מה עובד. אבל זה לא שומר את התוכנית שלך כך שתוכל להריץ מאוחר יותר. ניתן לשמור את ההפעלה שלך אך Python גם שומר את ההנחיות, השגיאות וכל השאר שאתה רואה בחלון המעטפת. כל אלה יגרמו לשגיאות אם תנסה לגרום ל- Python להפעיל אותה כתוכנית בהמשך.

כדי להתנסות (וכתרגיל כיתתי), הוסף עוד שתי שורות לתוכנית זו כדי להמשיך את השיחה בינך לבין המחשב שלך. צור משתנה והדפס הצהרה באמצעות המשתנה החדש שלך. צלם צילום מסך או שמור את מה שעשית במעטפת לעיון. אתה תשתמש בו בשלב הבא.

שלב 4: IDLE: סקריפט

שלא כמו המעטפת, עורך משמש כדי שתוכל לשמור ולערוך את תוכניות ה- Python שלך. למרות שיש מספר עורכים שניתן להשתמש בהם, IDLE מגיע עם אחד אז נתחיל בזה.

צור קובץ חדש ב- IDLE על ידי הקשה על Ctrl + N או נווט אל קובץ> חדש.

שים לב כיצד אין בחלון שאתה רואה את הפקודה ">>>". כעת אתה נמצא בעורך ומוכן לכתוב, לשמור ולהפעיל תוכנית Python. כתוב את התוכנית שיצרת במעטפת כולל את שתי השורות החדשות שהבאת בחלק האחרון. כדוגמה, הנה התסריט האחרון שלי:

name = input ("שלום, מה שמך?")

print ("נעים להכיר אותך," + שם) city = input ("באיזו עיר אתה גר?") הדפס ("שמעתי על" + עיר + ". מה אתה חושב על" + עיר + ",” + שם +"? ") Answer = input () print (" אני מסכים איתך, " + תשובה) favSpot = input (" מה המקום האהוב עליך? ") Print (" מעולם לא הייתי, אבל אשמח עבור מתישהו אל " + favSpot)

שמור אותו כ- city.py. מיקום ברירת המחדל הוא ספריית הבית שלך.

שלב 5: הפעלת תוכנית פייתון

התוכנית שלך נשמרת ומוכנה להפעלה. ישנן מספר דרכים שונות להריץ תוכנית פייתון ב- Raspberry Pi. נעבור על שניים. בחר אחת להפעלת התוכנית וצלם צילום מסך לאחר שסיימת את השיחה.

1) הפעל מ- IDLE

הקש F5 או עבור לסרגל הכלים ולחץ על הפעלה> הפעלה מודול. פייתון ידפיס את התוצאות בחלון הקליפה. כדי לעצור את התוכנית הקש Ctrl+F6 או עבור אל Shell> Restart Shell.

2) הפעל מתוך Linux Shell

תוכניות שנשמרו ב- Raspberry Pi יכולות לפעול גם ממעטפת לינוקס החזקה ביותר. כדי להריץ תוכנית פייתון משורת הפקודה, התוכנית שלך צריכה להיות בספריית העבודה הנוכחית. LXTerminal מפעיל אותך בספריית הבית של pi שבה פייתון נשמר אוטומטית, אז אתה כבר אמור להיות בתיקייה עם הקובץ שלך. כדי לבדוק, הקלד:

ls

אתה אמור לראות את תוכנית city.py השמורה שלך ברשימה.

להפעלת תוכנית Python בסגנון שורת פקודה הקלד python3 בתוספת שם התסריט שלך:

python3 city.py

עבור סקריפט שנכתב ב- Python 2 היית משתמש בפייתון במקום ב- python3:

שם pythonOfScript.py

השורה הראשונה של התוכנית תבצע את ההמתנה שתקליד את שמך. הוא ימשיך לפעול מלמעלה למטה עד שיגיע לפונקציית ההדפסה () האחרונה.

עצירת תוכנית פייתון

כדי לעצור תוכנית הפעלת פייתון בשורת הפקודה הקש Ctrl + Z.

שלב 6: פייתון + מעטפת לינוקס

למרות שפייתון תהיה השפה העיקרית בה אתה משתמש לתכנת ה- Raspberry Pi, לפעמים תרצה להשתמש בכלי שורת פקודה או יישום כדי להשיג משהו מושלם. אתה יכול לשלב שורת פקודה ו- Python כדי להשתמש בפקודות המועדפות עליך באמצעות מודול בשם OS.

מודול הוא אוסף של קוד שנכתב מראש שבו תוכל להשתמש כדי להוסיף פונקציונליות לתוכניות שלך. שימוש במודול יכול גם לחסוך לך את הטרחה לחשוב איך לכתוב דברים די מורכבים. לדוגמה, נניח שרצית לעקוב אחר כוכבי הלכת ולחקור את מסלוליהם עם ה- Raspberry Pi שלך. במקום להבין את המתמטיקה המורכבת שמאחורי הצמדת מיקום השמש, תוכל להשתמש במודול* שכבר הבין זאת.

על מנת להשתמש ב- OS, יהיה עליך לייבא אותו תחילה. קדימה, עקוב אחר בקליפת פייתון:

ייבוא מערכת הפעלה

טען פקודה שברצונך להריץ במעטפת Linux לתוך משתנה. כאן אנו משתמשים באפליקציית omxplayer של שורת הפקודה להפעלת סרטון בדיקה שמגיע עם Raspbian:

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

השתמש ב- os.system () כדי לשלוח את הפקודה את מעטפת Linux:

os.system (playVideo)

* יש באמת מודול Python שיכול לעקוב אחר כוכבי לכת, הוא נקרא PyEphem.

שלב 7: צלם והפעל אודיו באמצעות פייתון

פיקמרה

עד כה השתמשת ב- Raspistill ביישום שורת פקודה כדי לצלם איתו סדרת תמונות. יש מודול פייתון זמין בשם Picamera שתוכל להשתמש בו במקום שיש בו גם תכונות נוספות שיעזרו לך בבניית תוכנית דוכן התמונות הסופית שלך. השלבים שלהלן עשויים לכסות את המסך שלך, לכן זכור שכדי לעצור את התהליך הקלד Ctrl + F6.

פתח את מעטפת Python והקלד את השורות הבאות:

לייבא פיקמרה

מצלמה = picamera. PiCamera ()

camera.resolution = (640, 480)

camera.start_preview ()

השתמש בתצוגה המקדימה החיה כדי לסייע במיקום המצלמה שלך כדי לצלם תמונה שלך או משולחן העבודה שלך. התצוגה המקדימה של המצלמה עשויה להשתלט על רוב המסך שלך. חזור על שלוש הפקודות הראשונות, ולאחר מכן דלג לצילום ושמירה של תמונה:

camera.capture ('testImage.jpg')

נסה לשנות את בהירות המצלמה באמצעות תכונת הבהירות. ניתן להגדיר אותו לכל מספר בין 0 ל -100 והברירת המחדל היא 50. נסה להגדיר אותו למספר אחר ולאחר מכן צילם תמונה חדשה כדי להחליף את הראשונה:

מצלמה. בהירות = 60

camera.capture ('testImage.jpg')

הקפד להקדיש זמן לבדיקת תיעוד Picamera.

שימוש במודול מערכת ההפעלה

אם אתה רוצה להשתמש ביישום שורת פקודה כמו Raspistill אתה יכול להשתמש במודול מערכת ההפעלה. הקלד Cmd + F6 כדי להפסיק את תהליך הריצה ולשחרר את המצלמה מ- Picamera. לאחר מכן הקלד את הפקודות הבאות:

ייבוא מערכת הפעלה

takePhoto = "raspistill -o testImage.jpg"

os.system (takePhoto)

Pygame.mixer

דרך פשוטה וחזקה להשמעת קבצי קול היא שימוש ב- Pygame. Pygame היא קבוצה של מודולי Python המצורפים ל- Raspbian כך שאין צורך להתקין אותה.

Pygame פופולרי וכיפי ולכן יש הרבה תמיכה ופיתוח סביבו. הקפד לבדוק באתר לקבלת דוגמאות ותיעוד. מלבד השימוש בו ליצירת משחקים, זוהי דרך קלה להשמיע צלילים, להציג תמונות ועוד. כדי להשמיע צלילים השתמש באובייקט הצליל במודול pygame.mixer.

פתח את מתורגמן Python 3 והקלד את השורות הבאות:

ייבא pygame.mixer

מ pygame.mixer ייבוא סאונד

pygame.mixer.init ()

בס = צליל ('bass3.wav')

bass.play ()

שלב 8: שימוש בפייתון מחוץ ל- IDLE

עורכי שולחן העבודה IDLE היא דרך מצוינת להתחיל לכתוב תוכניות פייתון, אך אינך צריך להשתמש בה. אתה יכול ליצור תוכנית Python באמצעות כל עורך טקסט כל עוד היא נשמרת עם.py בסוף. IDLE היא דוגמה אחת לעורך טקסט גרפי לשולחן העבודה. אחד נוסף שמגיע יחד עם Raspbian נקרא Leafpad. אתה יכול למצוא את Leafpad תחת אביזרים בתפריט ההתחלה.

עורך שורת הפקודה

כבר הכרת את Nano, עורך הטקסט בשורת הפקודה. בדיוק כמו עורך גרפי, אתה יכול להשתמש בננו ליצירת סקריפט. לאחר פתיחת ננו שמור את הקובץ החדש עם הסיומת.py. שמירתו כקובץ פייתון תחילה תבטיח שהעורך מספק הדגשת תחביר פייתון תוך כדי הקלדה.

ללא סימון תחביר לפני שמירת שם הקובץ עם סיומת.py.

עם הדגשת תחביר.

מתורגמן פייתון משורת הפקודה

IDLE הוא לא המקום היחיד בו תוכל להשתמש במתורגמן Python האינטראקטיבי. ניתן להפעיל אותו גם ממעטפת לינוקס! פשוט הקלד:

python3

או למתורגמן Python 2:

פִּיתוֹן

כדי לצאת מהמתורגמן הקש Ctrl + D או הקלד:

לְהַפְסִיק()

שלב 9: צילום מסך של התוכנית

הפגינו את כוחות התכנות של פייתון! העלה צילום מסך לאחר שתוכנית city.py האחרונה שלך תסיים ותספר לנו אם הפעלת אותה מ- IDLE או ממעטפת לינוקס.