Giới thiệu về Python: 9 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:31

Python là một ngôn ngữ lập trình máy tính rất hữu ích và linh hoạt được tạo ra bởi Guido van Rossum. Python cũng là một ứng dụng trên Raspberry Pi để diễn giải mã bạn viết thành một thứ mà Raspberry Pi có thể hiểu và sử dụng. Trên máy tính để bàn của mình, bạn cần cài đặt Python, nhưng nó đã đi kèm với Raspbian nên đã sẵn sàng để bạn sử dụng.

Bạn có thể nghĩ rằng Python được đặt tên theo loại rắn nhưng thực tế nó được đặt theo tên của chương trình truyền hình Monty Python's Flying Circus. Dành cho những ai chưa biết, đây là một chương trình hài kịch của Anh được phát sóng lần đầu tiên vào những năm 1970. Tôi khuyến khích bạn xem bản phác thảo Bộ Đi bộ ngớ ngẩn:)

Hình ảnh trên được tạo ra theo phong cách Terry Gilliam bởi Allison Parten và được tìm thấy theo giấy phép ghi nhận tác giả sáng tạo.

So với các ngôn ngữ máy tính khác, Python rất dễ đọc và dễ hiểu, điều này làm cho nó trở nên tuyệt vời cho người mới bắt đầu. Nhưng đừng nhầm, Python cũng rất mạnh và được sử dụng để tạo ra phần mềm phức tạp, sáng tạo và thương mại. Những lý do này và hơn thế nữa khiến Python trở thành ngôn ngữ số một để bắt đầu khi viết chương trình cho Raspberry Pi (mặc dù một số ngôn ngữ có thể được sử dụng).

Giống như bất kỳ ngôn ngữ nào, Python có một ngữ pháp với các quy tắc về cách sắp xếp các từ và dấu câu. Thuật ngữ được sử dụng cho các quy tắc cơ bản của cấu trúc một ngôn ngữ được gọi là cú pháp. Tôi sẽ chỉ ra cú pháp Python trong suốt bài học này cùng với mã ví dụ để bạn dùng thử. Trong một lớp học có quy mô như vậy, không thể xem qua mọi thứ mà Python có thể làm, nhưng bài học này và bài học tiếp theo, có tiêu đề Sử dụng GPIO và Tiến xa hơn với Python, sẽ giúp bạn bắt đầu với các chương trình đầu tiên của mình. Khi bạn đọc và làm việc qua các ví dụ, bạn sẽ tìm hiểu về một số nguyên tắc cơ bản của Python và lập trình nói chung.

Bước 1: Python 2 hay 3?

Có hai phiên bản Python hiện đang được sử dụng và giảng dạy. Mặc dù tôi sẽ không hiểu rõ chúng khác nhau như thế nào, nhưng điều quan trọng là phải biết rằng có sự khác biệt. Biết được điều này là bạn sẽ đỡ phải vò đầu bứt tai khi các ví dụ tìm thấy trên mạng không hoạt động.

Python 2 dự kiến sẽ chính thức ngừng hoạt động vào năm 2020 như Python Software Foundation đã tuyên bố. Họ nói điều này trên trang web của họ, "Là phiên bản cuối cùng của sê-ri 2.x, 2.7 sẽ có thời gian bảo trì kéo dài. Kế hoạch hiện tại là hỗ trợ nó trong ít nhất 10 năm kể từ phiên bản 2.7 ban đầu. Điều này có nghĩa là sẽ có bản sửa lỗi phát hành cho đến năm 2020. " Thậm chí còn có đồng hồ đếm ngược rất vui hoặc có lẽ để mọi người có thể lên kế hoạch cho một bữa tiệc đi chơi xa để kết thúc phần cuối của Python 2.

Trong lớp này, chúng tôi sử dụng cả hai. Thông thường, tôi sẽ nhìn về tương lai và sử dụng Python 3 nhưng có điều gì đó đã xảy ra trong khi tạo các ví dụ cho lớp này. Một phần mềm mà tôi muốn sử dụng cho chương trình Python cuối cùng vẫn chưa được cập nhật để hỗ trợ Python 3. Điều này thực sự minh họa hoàn hảo quan điểm của tôi về việc nó đáng được nhắc đến như thế nào vào lúc này.

Bước 2: Tập lệnh Python Interactive Vs

Khi làm việc với ứng dụng Python, bạn có hai chế độ để lựa chọn: tương tác và tập lệnh.

Chế độ tương tác sử dụng trình bao Python để giải thích mã Python ngay lập tức sau khi nó được nhập và bạn nhấn Enter. Nó tuyệt vời để học và thử nghiệm các phần của một chương trình. Chúng ta sẽ cùng tìm hiểu một số cách để truy cập vào trình bao Python trong bài học này.

Khi bạn viết một script python, còn được gọi là một chương trình, bạn không sử dụng shell tương tác mà thay vào đó là một trình soạn thảo văn bản. Bằng cách này, bạn có thể lưu, chỉnh sửa và sau đó chạy nhiều dòng mã Python khi bạn cần.

Bước 3: IDLE: Tương tác

Với phần mềm Python được cài đặt, môi trường phát triển tiêu chuẩn của Python được gọi là IDLE (Môi trường DeveLopment tích hợp). Đây là nơi bạn sẽ bắt đầu viết các chương trình Python đầu tiên của mình!

IDLE có hai phần:

1) Cửa sổ trình bao Python, cho phép bạn truy cập vào Python ở chế độ tương tác.

2) Một trình chỉnh sửa tệp cho phép bạn tạo và chỉnh sửa các tập lệnh Python hiện có, còn được gọi là chế độ tập lệnh.

Mở Python 3 (IDLE) từ Menu> Lập trình. Cửa sổ bạn nhìn thấy được gọi là trình thông dịch Python hoặc cửa sổ trình bao. Ba ký tự lớn hơn ">>>" được gọi là dấu nhắc. Khi bạn nhìn thấy lời nhắc có nghĩa là Python đang chờ bạn yêu cầu nó làm điều gì đó. Hãy cung cấp cho nó một số mã!

Nhập câu lệnh sau để gửi lời cảm ơn đến thành phố bạn đang sống. Tôi sống ở San Francisco nên câu nói của tôi là:

print ("Xin chào, San Francisco!")

Nhấn enter và bất cứ thứ gì bạn đặt giữa các dấu ngoặc kép sẽ được in trong shell dưới lời nhắc. Câu lệnh print () khác nhau giữa Python 2 và Python 3. Trong Python 2, dấu ngoặc đơn không được sử dụng và trông giống như sau:

in "Xin chào, San Francisco!"

Bạn vừa thực hiện "hello, world" cơ bản của Python nhưng với một bước xoắn nhỏ (siêu nhỏ). Hãy dừng lại ở đây và xác định những gì bạn vừa gõ.

Chức năng

Print () được biết đến như một hàm. Một hàm cắt giảm sự lặp lại và giúp giữ cho một chương trình được tổ chức bằng cách thực thi một khối mã mỗi khi nó được gọi. Khi bạn nhập print (), bạn gọi hàm in, sau đó chạy các dòng mã phía sau để đưa ra lệnh máy tính hiển thị các từ bạn đặt giữa dấu ngoặc đơn. Print () là một hàm tích hợp mà bạn có thể gọi bất cứ lúc nào bằng Python nhưng bạn cũng có thể viết các hàm của riêng mình.

Hãy làm cho tương tác giữa bạn và Python năng động hơn bằng cách thêm đầu vào của người dùng. Trong một cửa sổ mới, hãy nhập như sau:

name = input ("Xin chào, bạn tên gì?")

Hàm input () nhận thông tin nhập của người dùng từ bàn phím và cung cấp cho bạn tùy chọn nhắc người dùng bằng một tin nhắn. Trong trường hợp này, thông báo đó là một lời chào và câu hỏi hỏi người dùng (bạn) tên của bạn là gì. Sau khi nhấn enter, câu hỏi sẽ được in ra và chờ phản hồi của bạn. Hãy tiếp tục và trả lời với tên của bạn.

Tên = ở bên trái của hàm input () được gọi là một biến.

Biến

Giống như các hàm, các biến cũng là một yếu tố cốt lõi của bất kỳ ngôn ngữ lập trình nào. Một biến hoạt động giống như một vùng chứa trống mà bạn có thể đặt một phần dữ liệu vào. Khi bạn thả dữ liệu vào, bạn đặt tên cho nó như thể bạn đang viết nó ở bên ngoài vùng chứa. Sau đó, tên duy nhất bạn đặt cho nó có thể được sử dụng để tham chiếu dữ liệu bên trong trong suốt chương trình của bạn. Bạn có thể đặt tên cho một biến hầu hết mọi thứ, nhưng nó phải mang tính mô tả càng tốt. Điều này làm cho chương trình của bạn dễ hiểu hơn khi bạn đọc nó sau này. Dữ liệu được lưu trữ bên trong một biến có thể thay đổi; bạn sẽ thấy một ví dụ về điều này trong bài học tiếp theo.

Tên của bạn đã được lưu trữ trong biến được gọi là tên (hãy thử gọi nó một cái gì đó khác). Bây giờ, bạn có thể sử dụng biến tên trong hàm print () và thêm nó vào thư bằng ký tự "+":

print ("Rất vui được gặp bạn" + tên)

Hãy tiếp tục thực hành lấy thông tin đầu vào của người dùng, lưu trữ nó thành các biến và in dữ liệu để mô phỏng cuộc trò chuyện giữa bạn và máy tính của bạn.

city = input ("Bạn sống ở thành phố nào?")

print ("Tôi đã nghe nói về" + thành phố + ". Bạn nghĩ gì về" + thành phố + "," + tên + "?")

Tự gọi hàm input () vẫn đợi người dùng nhập nhưng thực hiện mà không in tin nhắn.

answer = input ()

Bởi vì máy tính thực hiện đấu thầu của chúng tôi, tôi sẽ làm cho máy tính đồng ý. Bạn có thể làm cho nó không đồng ý nếu bạn muốn. Đó là điều tuyệt vời của lập trình, tùy thuộc vào bạn.

print ("Tôi đồng ý với bạn." + câu trả lời)

Sẽ ổn nếu bạn gặp lỗi bất kỳ lúc nào trong trình bao Python. Dữ liệu của bạn sẽ được lưu trữ trong các biến của bạn miễn là bạn không đóng phiên.

Trình bao tương tác hoàn hảo để kiểm tra các lệnh và xem những gì hoạt động. Nhưng nó không lưu chương trình của bạn để bạn có thể chạy nó sau này. Phiên của bạn có thể được lưu nhưng Python cũng lưu các lời nhắc, lỗi và mọi thứ khác mà bạn thấy trong cửa sổ shell. Tất cả những điều này sẽ gây ra lỗi nếu bạn cố gắng để Python chạy nó như một chương trình sau này.

Để thử nghiệm (và như một bài tập trên lớp), hãy thêm hai dòng nữa vào chương trình này để tiếp tục cuộc trò chuyện giữa bạn và máy tính của bạn. Tạo một biến và in ra một câu lệnh bằng cách sử dụng biến mới của bạn. Chụp ảnh màn hình hoặc lưu những gì bạn đã làm trong shell để tham khảo. Bạn sẽ sử dụng nó trong bước tiếp theo.

Bước 4: IDLE: Tập lệnh

Không giống như shell, một trình soạn thảo được sử dụng để bạn có thể lưu và chỉnh sửa các chương trình Python của mình. Mặc dù có một số trình chỉnh sửa mà bạn có thể sử dụng, IDLE đi kèm với một trình chỉnh sửa, vì vậy hãy bắt đầu với điều đó.

Tạo một tệp mới trong IDLE bằng cách nhấn Ctrl + N hoặc điều hướng đến Tệp> Mới.

Lưu ý rằng cửa sổ bạn thấy không có dấu nhắc ">>>". Bây giờ bạn đang ở trong trình soạn thảo và sẵn sàng viết, lưu và chạy một chương trình Python. Viết ra chương trình bạn đã tạo trong shell bao gồm hai dòng mới mà bạn đã nghĩ ra trong phần trước. Ví dụ, đây là tập lệnh cuối cùng của tôi:

name = input ("Xin chào, bạn tên gì?")

print ("Rất vui được gặp bạn" + tên) city = input ("Bạn sống ở thành phố nào?") print ("Tôi đã nghe nói về" + city + ". Bạn nghĩ gì về" + city + “,”+ Name +"? ") Answer = input () print (" Tôi đồng ý với bạn, "+ answer) favSpot = input (" Vị trí yêu thích của bạn là gì? ") Print (" Chưa bao giờ đến, nhưng tôi rất thích đôi khi chuyển đến "+ favSpot)

Lưu nó dưới dạng city.py. Vị trí mặc định là thư mục chính của bạn.

Bước 5: Chạy chương trình Python

Chương trình của bạn đã được lưu và sẵn sàng chạy. Có một số cách khác nhau để chạy chương trình Python trên Raspberry Pi. Hãy đi qua hai. Chọn một cái để chạy chương trình của bạn và chụp ảnh màn hình sau khi bạn kết thúc cuộc trò chuyện của mình.

1) Chạy từ IDLE

Nhấn F5 hoặc đi tới thanh công cụ và nhấp vào Chạy> Chạy mô-đun. Python sẽ in kết quả trong cửa sổ shell. Để dừng chương trình, hãy nhấn Ctrl + F6 hoặc đi tới Shell> Restart Shell.

2) Chạy từ Linux Shell

Các chương trình được lưu vào Raspberry Pi cũng có thể chạy từ tất cả các hệ điều hành Linux mạnh mẽ. Để chạy một chương trình Python từ dòng lệnh, chương trình của bạn cần phải nằm trong thư mục làm việc hiện tại. LXTerminal khởi động bạn trong thư mục chính của pi nơi python tự động lưu, vì vậy bạn đã ở trong thư mục có tệp của mình. Để kiểm tra, hãy nhập:

ls

Bạn sẽ thấy chương trình city.py đã lưu của mình được liệt kê.

Để chạy một chương trình Python, hãy nhập kiểu dòng lệnh python3 cùng với tên tập lệnh của bạn:

python3 city.py

Đối với tập lệnh được viết bằng Python 2, bạn sẽ sử dụng python thay vì python3:

python nameOfScript.py

Dòng đầu tiên của chương trình sẽ thực thi chờ bạn nhập tên của mình. Nó sẽ tiếp tục thực thi từ trên xuống dưới cho đến khi đến hàm print () cuối cùng.

Dừng chương trình Python

Để dừng một chương trình Python đang chạy trong dòng lệnh, hãy nhấn Ctrl + Z.

Bước 6: Python + Linux Shell

Mặc dù Python sẽ là ngôn ngữ chính mà bạn sử dụng để lập trình Raspberry Pi, nhưng đôi khi bạn sẽ muốn sử dụng một công cụ hoặc ứng dụng dòng lệnh để hoàn thành công việc. Bạn có thể kết hợp dòng lệnh và Python để sử dụng các lệnh yêu thích của mình bằng mô-đun có tên là os.

Mô-đun là một tập hợp các mã viết sẵn mà bạn có thể sử dụng để thêm chức năng cho các chương trình của mình. Sử dụng một mô-đun cũng có thể giúp bạn tiết kiệm được những rắc rối khi tìm ra cách viết một số nội dung khá phức tạp. Ví dụ: giả sử bạn muốn theo dõi các hành tinh và nghiên cứu quỹ đạo của chúng bằng Raspberry Pi của mình. Thay vì tìm ra phép toán phức tạp đằng sau việc xác định vị trí của Mặt trời, bạn có thể sử dụng một mô-đun * đã được tìm ra.

Để sử dụng hệ điều hành, trước tiên bạn cần nhập nó. Tiếp tục và làm theo trong trình bao Python:

nhập hệ điều hành

Tải một lệnh bạn muốn chạy trong Linux shell vào một biến. Ở đây chúng tôi đang sử dụng omxplayer ứng dụng trình phát video dòng lệnh để phát video thử nghiệm đi kèm với Raspbian:

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

Sử dụng os.system () để gửi lệnh cho Linux shell:

os.system (playVideo)

* Thực sự có một mô-đun Python có thể theo dõi các hành tinh, nó được gọi là PyEphem.

Bước 7: Chụp ảnh và phát âm thanh bằng Python

Picamera

Cho đến nay, bạn đã sử dụng Raspistill một ứng dụng dòng lệnh để chụp một loạt ảnh. Có một mô-đun Python có sẵn tên là Picamera mà bạn có thể sử dụng để thay thế, mô-đun này cũng có nhiều tính năng hơn sẽ hữu ích khi xây dựng chương trình gian hàng ảnh cuối cùng của bạn. Các bước bên dưới có thể che màn hình của bạn, vì vậy hãy nhớ rằng để dừng quá trình, hãy nhập Ctrl + F6.

Mở trình bao Python và nhập các dòng sau:

nhập picamera

camera = picamera. PiCamera ()

camera.resolution = (640, 480)

camera.start_preview ()

Sử dụng bản xem trước trực tiếp để hỗ trợ định vị máy ảnh của bạn để chụp ảnh của chính bạn hoặc bàn làm việc của bạn. Bản xem trước máy ảnh có thể chiếm hầu hết màn hình của bạn. Lặp lại ba lệnh đầu tiên, sau đó chuyển sang chụp và lưu ảnh:

camera.capture ('testImage.jpg')

Thử thay đổi độ sáng của máy ảnh bằng thuộc tính độ sáng. Nó có thể được đặt thành bất kỳ số nào trong khoảng từ 0 đến 100 và mặc định là 50. Hãy thử đặt nó thành một số khác, sau đó chụp một ảnh mới để thay thế ảnh đầu tiên:

camera.brightness = 60

camera.capture ('testImage.jpg')

Đảm bảo dành chút thời gian để xem tài liệu Picamera.

Sử dụng mô-đun hệ điều hành

Nếu bạn muốn sử dụng một ứng dụng dòng lệnh như Raspistill, bạn có thể sử dụng mô-đun os. Gõ Cmd + F6 để thoát khỏi quá trình đang chạy và nhả máy ảnh khỏi Picamera. Sau đó gõ các lệnh sau:

nhập hệ điều hành

takePhoto = "raspistill -o testImage.jpg"

os.system (takePhoto)

Pygame.mixer

Một cách đơn giản và mạnh mẽ để phát các tệp âm thanh là sử dụng Pygame. Pygame là một tập hợp các mô-đun Python đi kèm với Raspbian nên không cần cài đặt nó.

Pygame phổ biến và vui nhộn nên có rất nhiều sự hỗ trợ và phát triển xung quanh nó. Hãy nhớ xem trang web để biết các ví dụ và tài liệu. Ngoài việc được sử dụng để tạo trò chơi, đây là một cách dễ dàng để phát âm thanh, hiển thị hình ảnh và hơn thế nữa. Để phát âm thanh, hãy sử dụng đối tượng Âm thanh trong mô-đun pygame.mixer.

Mở trình thông dịch Python 3 và nhập các dòng sau:

nhập pygame.mixer

từ pygame.mixer nhập Âm thanh

pygame.mixer.init ()

bass = Âm thanh ('bass3.wav')

bass.play ()

Bước 8: Sử dụng Python bên ngoài IDLE

Desktop EditorsIDLE là một cách tuyệt vời để bắt đầu viết các chương trình Python nhưng bạn không cần phải sử dụng nó. Bạn có thể tạo một chương trình Python bằng bất kỳ trình soạn thảo văn bản nào miễn là nó được lưu bằng.py ở cuối. IDLE là một ví dụ về trình soạn thảo văn bản đồ họa trên máy tính để bàn. Một cái khác đi kèm với Raspbian có tên là Leafpad. Bạn có thể tìm thấy Leafpad trong phần Phụ kiện trong Menu bắt đầu.

Trình chỉnh sửa dòng lệnh

Bạn đã được giới thiệu về Nano trình soạn thảo văn bản dòng lệnh. Cũng giống như một trình soạn thảo đồ họa, bạn có thể sử dụng nano để tạo tập lệnh. Sau khi mở Nano, hãy lưu tệp mới với hậu tố.py. Trước tiên, lưu nó dưới dạng tệp python sẽ đảm bảo trình chỉnh sửa cung cấp đánh dấu cú pháp python khi bạn nhập.

Không cần tô sáng cú pháp trước khi lưu tên tệp với hậu tố.py.

Với cú pháp tô sáng.

Trình thông dịch Python từ dòng lệnh

IDLE không phải là nơi duy nhất bạn có thể sử dụng trình thông dịch Python tương tác. Nó cũng có thể được gọi từ Linux shell! Chỉ cần gõ:

python3

Hoặc đối với trình thông dịch Python 2:

con trăn

Để thoát khỏi trình thông dịch, hãy nhấn Ctrl + D hoặc nhập:

từ bỏ()

Bước 9: Ảnh chụp màn hình của chương trình

Thể hiện sức mạnh lập trình Python của bạn! Tải lên ảnh chụp màn hình sau khi chương trình city.py cuối cùng của bạn chạy xong và cho chúng tôi biết bạn đã chạy nó từ IDLE hay Linux shell hay chưa.