Краткая справка по Python

Этот документ — именно краткая справка. За подробностями лучше обращаться к официальной документации.

Общая структура программы

Программа на языке Python представляет собой последовательность команд: каждая команда — на отдельной строчке (допускается также разделять команды точкой-с-запятой).

Самые частовстречающиеся команды:

вычислить значение формулы (оформляется этой самой формулой)
изменить что-нибудь (оформляется знаком =, справа от которого стоит формула, а слева — то, что нужно изменить)
ветвление (оформляется при помощи слов if, elif, else)
цикл (оформляется при помощи слов for или while)
определение подпрограмм (оформляется при помощи слова def)
использование внешнего модуля (оформляется при помощи слова import)

Также в программе могут встречаться комментарии, начинающиеся знаком # и длящиеся до конца строчки.

Синтаксис формул

Формулы — отдельная грамматическая категория. Команды внутри формул не встречаются, а вот формулы являются частью почти всех команд!

Формулы составляются из литералов, переменных и операторов.

С точки зрения грамматики переменная — одно слово, не совпадающее ни с одним из небольшого набора зарезервированных (таких как if, else и т.п.). В слове допускаются буквы, нижние подчёркивания, цифры (но цифра не может стоять в начале слова).

Значением переменной является объект, к которому она привязана в данный момент. Изменить привязку можно командой изменения:

переменная = формула

которая сначала вычисляет значение формулы, а потом привязывает указанную переменную к этому значению.

Допускается множественное изменение (в нём может участвовать и больше двух переменных):

переменная1, переменная2 = формула1, формула2

Операторы

Оператор применяется к одной или нескольким формулам, называемым операндами этого оператора. Количество таких формул называется арностью этого оператора.

Среди операторов наиболее часто встречаются:

вызов функции XXX(YYY)
доступ к атрибуту XXX.YYY
индексация коллекции XXX[YYY]
проверка на вхождение XXX in YYY
сумма XXX + YYY, разность XXX - YYY, произведение XXX * YYY
частное XXX / YYY, неполное частное XXX // YYY, остаток XXX % YYY
унарный минус -XXX
степень XXX ** YYY
эквивалентность XXX == YYY, неэквивалентность XXX != YYY
строгие неравенства XXX < YYY и XXX > YYY
нестрогие неравенства XXX <= YYY и XXX >= YYY
логические операции: не not XXX, и XXX and YYY, или XXX or YYY
поразрядные/поэлементные операции: и XXX & YYY, или XXX | YYY, сумма XXX ^ YYY

Литералы

Литералами называются специальные обозначения для некоторых объектов. Можно считать их операторами с уникальным (для каждого из них) синтаксисом.

Стандарт языка Python к литералам относит обозначения для текстовых и числовых литералов. По факту обозначения для некоторых коллекций и функций тоже зачастую относят к литералам (стандарт языка относит их к операторам).

Наиболее часто встречаются:

числа 123, 12.3, 1.23e1, 2+3j и тому подобное
тексты 'foo' или "foo" (одинарные и двойные кавычки не различаются)
функции lambda x,y: x + 2*y
списки (массивы) [1,2,3]
кортежи (неизменяемые массивы) (1,2,3)
множества {1,2,3}
словари (ассоциативные массивы) {"foo": 1, 3: "bar", 5+1: 3+1}

Семантика формул

Арифметика

Всё более-менее стандартно по модулю одной особенности: неполное частное — результат округления соответствующей дроби вниз, а не к нулю (как принято в большинстве языков программирования). При этом всегда выполняется

a == (a // b) * b + (a % b)

Логика

В качестве основных логических значений используются «истина» True и «ложь» False. К ним можно применять конъюнкцию (& или and), дизъюнкцию (| или or), сложение ^ и отрицание not.

Отдельно выделим and и or: они вычисляют свой правый операнд только если левый истинный (для and) и ложный (для or). Ложными считаются None, False, всевозможные нули и всевозможные пустые контейнеры.

Остальные объекты встроенных типов считаются истинными.

Функции

Скоро появится

Списки

Список работает как набор «безымянных переменных», называемых его элементами. Элементы нумеруются последовательными натуральными числами (начиная с нуля).

Элемент списка можно получить при помощи формулы список[номер], где список — формула, значением которой является интересующий нас список, а номер — формула, значением которой является интересующий нас номер элемента.

Узнать количество элементов списка можно функцией len.

Изменить элемент списка можно командой изменения. Например:

foo[3] = 5  ## привязать третий элемент к пятёрке

Очень важный момент: каждый списковый литерал создаёт новый список, а перепривязка переменной — нет.

foo = [1,2,3,4,5]
bar = foo         # bar привязана к тому же списку, что и foo
bar[0] = 5        # теперь и foo[0] == 5
baz = [1,2,3,4,5] # а это -- уже совсем другой список
bar[1] = baz[1]   # первый элемент списка bar теперь привязан к 
                  # значению формулы baz[1], то есть числу 2 
                  # (но не к первому элементу списка baz!)

Чтобы скопировать часть списка (то есть создать новый список с теми же привязками), можно воспользоваться срезом:

foo = [1, [2, 3], 4]
bar = foo[1:3] # копируем элементы списка с 1-го (включая) по 3-й (исключая)
bar[1] = 5     # foo[2] по-прежнему 4
bar[0][0] = 5  # теперь и foo[1][0] == 5: срез делает "неглубокую" копию

В срезе можно опустить один или оба индекса. Тогда они считаются равными нулю и количеству элементов списка соответственно. В частности, foo[:] делает копию всего списка foo.

Также допускаются срезы с тремя индексами (подробности — в документации).

Добавить новые элементы к списку можно при помощи метода (атрибута-подпрограммы) append: foo.append(123) добавляет в конец списка foo элемент, привязанный к числу 123.

Кортежи

Кортежи отличаются от списков только тем, что их структуру (длину и привязки элементов) нельзя изменять. Тем не менее, никто не мешает на основе список и кортежей делать, например, «списки постоянной длины»:

foo = ([1], [2], [3])
foo[1][0] = 5  # теперь foo == ([1], [5], [3])

# можно даже спрятать соответствующие формулы с [0] за функциями
def get_elem(a, i): return a[i][0]
def set_elem(a, i, v): a[i][0] = v
# теперь, не зная о внутренней структуре "списков постоянной длины", их
# "элементы" невозможно (зло)намеренно удлинить