Приёмы работы в Spyder IDE

Программирование на Python для студентов-двигателистов v.1.2.3

 

А.С. Столяров, 2015-2016

 

 

Огромная просьба не распространять данный материал в интернете, поскольку в настоящее время он находится в процессе разработки и выложен исключительно для студентов Кафедры СДВС и ДУ СПбГМТУ

Идеология пособия

Учитывая один из важных принципов построения информационных систем, что функции должны быть чётко разделены между элементами, но каждый элемент должен выполнять свои функции наилучшим образом, сформулируем цели данного пособия:

1) На примере языка Python познакомить с современными технологиями программирования.

2) Познакомить с основными библиотеками языка Python, необходимыми в обучении, инженерной и научной деятельности.

3) Дать несколько конкретных примеров программ, на основании которых можно строить типичные расчётные программы в рамках основных курсов при обучении в области двигателей внутреннего сгорания.

Естественно, не ставится задача полностью охватить все аспекты программирования на Python. В современных условиях для этих целей гораздо лучше подходят как обширная специализированная литература, так и обычный поиск в интернете по профильным сайтам и форумам.

Иначе говоря, данное пособие должно помочь ориентироваться в необычном и глубоком мире программирования на Python, обрисовав главные направления и некоторые известные дорожки и основные правила поведения на них.

Рекомендации по использованию пособия

Для навигации рекомендуется использовать схему документа, которую можно отобразить в боковом окне слева. Оглавление в тексте отсутствует намеренно, поскольку панель навигации значительно удобнее.

В практической работе с Python интернет очень полезен. Через программу PIP удобно устанавливаются и обновляются библиотеки. Справку по любым командам и задачам удобнее всего искать в интернете. Данное пособие выполняет роль путеводителя и раскрывает методические и идеологические вопросы с точки зрения автора.

Что такое Python?

1) Это интерпретирующий кроссплатформенный встраиваемый язык программирования очень высокого уровня с лаконичным легко читаемым кодом;

2) Это свободный программный продукт - все исходные тексты интерпретатора и библиотек доступны для любого использования, включая коммерческое;

3) Это несколько свободных интегрированных сред программирования (IDE) с современным удобным интерфейсом;

4) Это библиотека PyQt — одна из лучших кроссплатформенных объектно-ориентированных сред разработки графического интерфейса приложений;

5) Это мощное средство web-программирования и создания web-интерфейсов;

6) Это библиотека Matplotlib — прекрасный инструмент для создания разнообразнейших графиков, диаграмм и других материалов визуализации научных данных;

7) Это библиотеки численной и символьной математики, приближающие среду Python к математическим пакетам: numpy, scipy, sympy, sage;

8) Это макроязык, встроенный во многие инженерные пакеты, например Компас. Макросы Python в среде Компас позволяют программировать создание 3D моделей и чертежей;

9) Это библиотека PySerial, позволяющая принимать и передавать данные по последовательному порту, обеспечивая связь с различными электронными устройствами, такими как контроллеры семейства Arduino и средства промышленной автоматики.

10) Другие библиотеки, такие как PP, обеспечивающая параллельные вычисления или OpenCV, применяющаяся в системах обработки изображений и компьютерного зрения.

11) Python поддерживает многопоточность. Это не самый перспективный способ повышения производительности вычислений (целесообразнее для критических операций встраивать функции, написанные на C). Но возможности многопоточности очень актуальны для ускорения приложений, работающих в режиме реального времени.

12) многопрадигменный

Интерпретатор — с моей точки зрения — вот единственное слабое место Python. Причём, по скорости выполнения программы на Python, как правило, весьма и даже очень быстрые. Обычно скорость не является проблемой для Python потому, что в языке очень продумана организация выполнения программы с точки зрения оптимизация скорости. Но пока, чтобы запустить программу на Python, от пользователя сначала требуется установить сам язык и необходимые библиотеки, и это тормозит распространение простых программ на Python. Будет ли его поддержка (вместе с библиотеками) встроена непосредственно в операционные системы в будущем? В linux, например, эта проблема практически решена, но в Windows об окончательной победе говорить рано. Возможно, это зависит от нас с вами, от того, насколько широко будет использоваться Python как язык программирования.

Вместе с тем, именно потому, что он интерпретатор, у него гораздо больше шансов, что он будет жить вечно, потому что он не привязан к конкретной аппаратной платформе, то есть является истинно кроссплатформенным.

Примечание у Питона есть “Дзен of Python” от Тима Петерса. Если набрать в консоли "import this", то появляется текст, который кажется немножко экзотичным, но даёт интересные поводы задуматься. У Дзен of Python есть переводы, иллюстрированные примеры и толкования, которые в изобилии можно найти в интернете.

Быстрый старт

Python IDE

IDE (Integrated development environment) — Интегрированная среда разработки—комплекс программных средств, используемый программистами для разработки программного обеспечения.

Для работы на Python существует множество IDE, среди них для Windowsмогу порекомендовать WinPython. (Полная версия бесплатно скачивается с сайта http://winpython.github.io/)

WinPython - портабельная среда программирования на Python на основе Spyder.

Spyder (Scientific PYthon Development EnviRonment) - научная интегрированная среда разработки на Python, в которую включено множество необходимых библиотек, и, что удобно, - со справочной системой. Для Spyder-а родным домом является Linux, но он адекватно работает и под Windows.

Среда адекватно работает с Юникодом, то есть понимает греческие и русские символы, в том числе в составе идентификаторов.

Альтернативой WinPython является PyScripter (http://sourceforge.net/projects/pyscripter/).

PyScripter включает несколько меньшее количество библиотек, но обладает лучшей подсветкой синтаксиса – это весьма удобно в работе. Недостаток – не смотря на поддержку Юникода, были проблемы с сохранением текста в русской кодировке. Возможно, в последних версиях они уже исправлены.

Приёмы работы в Spyder IDE

Немного подробнее рассмотрим Spyder IDE

Как и в большинстве IDE, запуск программы осуществляется с помощью клавиши .

 

Внешний вид Spyder IDE показан на рисунке 1.

Рисунок 1 – Spyder IDE

Главное окно - это текстовый редактор. Он имеет синтаксическую подсветку (нельзя сказать, что самую богатую). Поскольку это полноценный текстовый редактор, то в нём можно при необходимости просматривать любые файлы, не только Python. Как и в большинстве текстовых редакторов, весьма важными для Python являются сочетания клавиш Tab и Shift+Tab, которые позволяют переместить выделенный блок текста на уровень влево/вправо. Ещё одно негативное замечание о редакторе: в текущих версиях Spyder под Linux иногда возникает проблема из-за несоответствия отступов, создаваемых знаком табуляции и пробелами. В итоге мы видим, что символы почти стоят друг над другом, но НЕ СОВСЕМ, что для Python означает ошибку Indentation Error. Чтобы убрать ошибку, приходится вручную удалять и заново делать отступы для «дефектного» блока.

Справа внизу находится окно консоли. Через консоли реализуется общение с машиной Pyhton, подробнее см. раздел «Ввод/вывод».

Вверху справа находятся вспомогательные окна, позволяющие просматривать списки и значения переменных (в режиме отладки), списки объектов (если они есть) и список файлов, достаточно удобно заменяющий при работе Файловый менеджер.

В оболочке Spyder есть неудобство, что отсутствует механизм ввода греческих букв, для решения этой проблемы можно использовать простую программу в разделе "Полезные советы".

При работе с текстом программы часто бывает удобно изменять размер шрифта. Это можно сделать с помощью комбинации Ctrl+ (Ctrl-) или в настройках редактора.