Язык программирования Python

Курс посвящен одному из бурно развивающихся и популярных в настоящее время сценарных языков программирования — Python. Язык Python позволяет быстро создавать как прототипы программных систем, так и сами программные системы, помогает в интеграции программного обеспечения для решения производственных задач. Python имеет богатую стандартную библиотеку и большое количество модулей расширения практически для всех нужд отрасли информационных технологий. Благодаря ясному синтаксису изучение языка не составляет большой проблемы. Написанные на нем программы получаются структурированными по форме, и в них легко проследить логику работы. На примере языка Python рассматриваются такие важные понятия как: объектно–ориентированное программирование, функциональное программирование, событийно–управляемые программы (GUI–приложения), форматы представления данных (Unicode, XML и т.п.). Возможность диалогового режима работы интерпретатора Python позволяет существенно сократить время изучения самого языка и перейти к решению задач в соответствующих предметных областях. Python свободно доступен для многих платформ, а написанные на нем программы обычно переносимы между платформами без изменений. Это обстоятельство позволяет применять для изучения языка любую имеющуюся аппаратную платформу.

В этой лекции пойдет речь о синтаксисе языка Python для основных алгоритмических конструкций, литералов, выражений. Будет приведено описание встроенных типов данных, а также сделана попытка рассмотреть некоторые вопросы общепринятого в Python стиля программирования.

Лекция знакомит с наиболее важными модулями и пакетами стандартных библиотек Python в мере, достаточной для свободного ориентирования в них.

Эта лекция может показаться необычной для того, кто использует императивные языки программирования (вроде Pascal, C++ или Java). Тем не менее, функциональный подход дает программисту мощные средства, позволяя создавать не только более компактный, но и более устойчивый к ошибкам программный код. Совсем не обязательно писать с помощью Python чисто функциональные программы, но необходимо научиться видеть, где элементы функционального программирования принесут максимальный эффект.

Функции являются абстракциями, в которых детали реализации некоторого действия скрываются за отдельным именем. Хорошо написанный набор функций позволяет использовать их много раз. Стандартная библиотека Python содержит множество готовых и отлаженных функций, многие из которых достаточно универсальны, чтобы работать с широким спектром входных данных. Даже если некоторый участок кода не используется несколько раз, но по входным и выходным данным он достаточно автономен, его смело можно выделить в отдельную функцию.

Эта лекция более ориентирована на практические соображения, а не на теорию функционального программирования. Однако там, где нужно, будут употребляться и поясняться соответствующие термины.

Далее будут подробно рассмотрены описание и использование функций в Python, рекурсия, передача и возврат функций в качестве параметров, обработка последовательностей и итераторы, а также такое понятие как генератор. Будет продемонстрировано, что в Python функции являются объектами (и, значит, могут быть переданы в качестве параметров и возвращены в результате выполнения функций). Кроме того, речь пойдет о том, как можно реализовать некоторые механизмы функционального программирования, не имеющие в Python прямой синтаксической поддержки, но широко распространенные в языках функционального программирования.

В данной лекции рассматривается пакет Numeric для осуществления численных расчетов и выполнения матричных вычислений, приводится обзор других пакетов для научных вычислений.

В этой лекции дается краткое представление о возможностях языка Python по обработке текстовой информации. Рассмотрены синтаксис и семантика регулярных выражений, а также некоторые вопросы использования Unicode.

Работа с современными форматами данных — одно из сильных мест стандартной библиотеки Python. В этой лекции будут рассмотрены типичные для Python подходы к чтению, преобразованию и записи информации в требуемых форматах. В настоящее время разработано и доступно в Интернете большое количество модулей для всевозможных форматов данных.

Одна из главных сфер применения языка Python — web–приложения — представляется в этой лекции на конкретных примерах. Кроме того, делается акцент на типичных слабых местах безопасности web–приложений.

В этой лекции рассматривается реализация на Python простейшего клиент–серверного приложения, дается представление о типичном для сети Internet приложении. Стандартная библиотека Python имеет несколько модулей для работы с различными протоколами. Этими модулями охватываются как низкоуровневые протоколы (TCP/IP, UDP/IP), так и высокоуровневые (HTTP, FTP, SMTP, POP3, IMAP, NNTP, …). Здесь будет рассмотрена работа с сокетами (модуль socket) и три модуля высокоуровневых протоколов (urllib2, poplib, smtplib). При этом предполагается, что имеется понимание принципов работы IP–сети и некоторых ее сервисов, а также представление о системе WWW.

В этой лекции рассматривается спецификация DB-API 2.0 и модуль для работы с конкретной базой данных, дается начальное представление о языке запросов SQL.

В этой лекции рассматриваются вопросы взаимодействия потоков (нитей) в рамках одной программы. Вводятся основные понятия (семафоры, очереди, блокировки). Делается попытка объяснить особенности параллельного программирования на основе модели многопоточности.

В этой лекции рассматривается создание простейшего приложения с графическим интерфейсом пользователя. Для построения интерфейса не применяются визуальные средства («построители интерфейса»), а используются возможности графической библиотеки виджетов (Tk).

В этой лекции рассматривается встраивание (embedding) интерпретатора Python в программу на C, и, наоборот, написание модулей для Python на языке C (extending). Кратко описывается инструмент для связывания C–библиотек с программами на Python (SWIG). Дается обзор связок языка Python с другими языками программирования: C++, Java, OCaml, Prolog. Коротко говорится о специальном языке для написания модулей расширения Python — Pyrex.

В этой лекции сделана попытка пролить свет на внутреннее устройство интерпретатора Python. Для иллюстрации работы интерпретатора рассматриваются отладчик, профайлер и «дизассемблер».