Chương 1 NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH PYTHON 1.1 Giới thiệu Lịch sử hình thành Python đã được hình thành vào cuối những năm 1980 và được bắt đầu thực hiện vào tháng 12/1989 bởi Guido van Rossum tại CWI tại Hà Lan như là người kế thừa của ngôn ngữ ABC (tự lấy cảm hứng từ SETL) có khả năng xử lý ngoại lệ và giao tiếp với hệ điều hành Amoeba. Van Rossum là tác giả chính của Python, và vai trò trung tâm của ông tiếp tục trong việc quyết định hướng phát triển của Python được phản ánh trong tiêu đề mà cộng đồng Python dành cho ông “Độc tài nhân từ cho cuộc sống” (benevolent dictator for life)(BDFL). 0 được phát hành vào ngày 16/10/2000, với nhiều tính năng chính mới bao gồm một bộ dọn rác đầy đủ và hỗ trợ Unicode. Với phiên bản này, quá trình phát triển đã được thay đổi và trở thành minh bạch hơn và được cộng đồng ủng hộ.
0 (còn được gọi là Python 3000 hoặc Py3k), một bản phát hành lớn, không tương thích ngược, được phát hành vào ngày 03/12/2008 sau một thời gian dài thử nghiệm. Nhiều trong số các tính năng chính của nó đã được điều chỉnh để tương thích ngược với Python 2. Các tính năng và triết lý phát triển Python là 1 ngôn ngữ lập trình đa hình: lập trình hướng đối tượng và hướng cấu trúc được hỗ trợ đầy đủ, và có 1 số tính năng của ngôn ngữ hỗ trợ lập trình theo chức năng và lập trình hướng khía cạnh (Aspect-oriented programming). Nhiều mô hình khác được hỗ trợ bằng việc sử dụng các phần mở rộng, bao gồm thiết kế theo hợp đồng (design by contract) và lập trình luận lý.
Các trang như Mozilla, Reddit, Instagram và PBS đều được viết bằng Python. Ngôn ngữ lập trình Python được dùng vào các mục đích: Phát triển web (trên máy chủ) Phát triển phần mềm 16 Tính toán một cách khoa học Lên kịch bản cho hệ thống Tại Sao Nên Học Lập Trình Python? Python hỗ trợ nhiều nền tảng khác nhau (Windows, Mac, Linux, Raspberry Pi, etc). Python có cú pháp đơn giản, dễ đọc hiểu và rất gần gũi với tiếng Anh. Cú pháp của Python giúp lập trình viên sử dụng ít dòng code để lập trình cùng một thuật toán hơn so với các ngôn ngữ lập trình khác.
Python sử dụng trình thông dịch để thực thi các dòng code. Do đó, những dòng code có thể được thực thi ngay lập tức mà không cần biên dịch toàn bộ chương trình. Như vậy giúp chúng ta kiểm tra code nhanh hơn. Python cũng hỗ trợ hàm, thủ tục, hay kể cả lập trình hướng đối tượng.
Để viết mã nguồn Python, ta có thể sử dụng bất kỳ một trình soạn thảo nào, kể cả những trình soạn thảo đơn giản nhất như NotePad. Tuy nhiên, để phát triển các ứng dụng một cách hiệu quả hơn, ta nên sử dụng một IDE, để có thể tiết kiệm thời gian và công sức viết code. Trong phần tìm hiểu này, đồ án sử dụng một trong những IDE thông dụng nhất để lập trình ứng dụng Python, đó là PyCharm IDE.2 Cài đặt môi trường làm việc “cài đặt PyCharm” Để download Pycharm, ta truy cập vào: https://www. com/pycharm/download/#section=windows và tải về 17 Hình 1.2-1 dowload PyCharm Sau khi đã tải phiên bản pycahrm về máy ta tiến hành cài đặt pycharm theo các bước trong hướng dẫn và những tùy chọn cài đặt.2-2 Cài đặt PyCharm 18 Sau khi quá trình cài đặt được hoàn tất, giao diện của PyCharm sẽ như hình Hình 1.3 Cài đặt python Để download Python, ta truy cập địa chỉ trang chủ của python qua địa chỉ https://www.
org/downloads/ và tải python bản mới nhất.3-1 Download python Sau khi download xong nhấn vào file. exe vừa download và kích hoạt để cài đặt. Lúc này chỉ cần thực hiện lần lượt các bước theo hướng dẫn như chọn các thành phần cài đặt, xác định đường dẫn cần thiết và các thông số khác.3-2 Cài đặt python 1.4 Tạo file và viết mã Python trên PyCharm Sau khi đã tạo xong Project, ta click phải chuột lên Project, rồi tạo mới một Python File, để tạo một file mã nguồn Python. Và đặt tên cho file đó, file được viết bằng ngôn ngữ lập trình python có đuôi “py” Hình 1.4-1 Tạo file python Thử viết một ví dụ in ra “Hello world” trên pycharm bằng ngôn ngữ lập trình python.4-2 Ví dụ Hello world 20 1.5 Các Khái Niệm Cơ Bản Trong Lập Trình Python 1.1 Comments trong python Trong Python bất kỳ văn bản nào ở bên phải biểu tượng # thì sẽ được trình biên dịch hiểu là một comment và không biên dịch phần đó.5-1 Comment trong python Sử dụng càng nhiều comment hữu ích trong chương trình của bạn sẽ làm cho công việc lập trình của bạn dễ dàng hơn: Giải thích các giả định.
Giải thích các quyết định quan trọng. Giải thích chi tiết quan trọng. Giải thích vấn đề bạn đang cố gắng giải quyết. Giải thích các vấn đề đang cố gắng khắc phục trong chương trình của mình, v.
Hằng số (Literal Constants): Ví dụ về một hằng số theo nghĩa đen là một số như 5, 1. 23 hoặc một chuỗi như ‘python’hay “It’s a string!”. Nó được gọi là nghĩa đen bởi vì sử dụng giá trị của nó theo nghĩa đen. Số 2 luôn luôn đại diện cho chính nó và không có gì khác và nó là một hằng số vì giá trị của nó không thể thay đổi.
Do đó, tất cả những giá trị này được gọi là hằng số. Chuỗi (String): Một chuỗi là một dãy các ký tự. Chuỗi về cơ bản chỉ là một loạt các từ. 21 Biến: Biến chính xác như tên gọi của nó, tức là giá trị của nó có thể thay đổi.
Các biến có thể giúp lưu trữ bất cứ cái gì nếu có thể định nghĩa được nó. Các biến chỉ là một phần của bộ nhớ máy tính nơi lưu trữ một số thông tin. Đối tượng (Object): Python đề cập đến bất cứ điều gì được sử dụng trong một chương trình như là một đối tượng.6 Cấu trúc dữ liệu là gì, các kiểu cấu trúc dữ liệu trong python. Việc tổ chức, quản lý và lưu trữ dữ liệu rất quan trọng vì nó cho phép truy cập dễ dàng hơn và sửa đổi hiệu quả.
Cấu trúc dữ liệu (Data Structure) cho phép bạn sắp xếp dữ liệu của mình theo cách cho phép bạn lưu trữ các bộ dữ liệu được thu thập, liên quan đến chúng và theo đó mà thực hiện các thao tác trên chúng. Python có hỗ trợ ngầm cho Cấu trúc dữ liệu cho phép lưu trữ và truy cập dữ liệu. Các cấu trúc này được gọi là List, Dictionary, Tuple và Set. Python cho phép người dùng tạo Cấu trúc dữ liệu của riêng họ, cho phép toàn quyền kiểm soát chức năng.
Các cấu trúc dữ liệu nổi bật nhất là Stack, Queue, Tree, Linked List, v. đồng thời cũng có sẵn trong các ngôn ngữ lập trình khác. Cấu trúc dữ liệu tích hợp (Built-in Data Structures) Về cấu trúc dữ liệu trong Python, các Cấu trúc dữ liệu này được tích hợp sẵn với Python giúp lập trình dễ dàng hơn và giúp các lập trình viên sử dụng chúng để có được các giải pháp nhanh hơn. Và có các kiểu cấu trúc dữ liệu là: List: Được sử dụng để lưu trữ dữ liệu của các loại dữ liệu khác nhau một cách tuần tự.
Có các địa chỉ được gán cho mọi thành phần của danh sách, được gọi là Index. Giá trị chỉ mục bắt đầu từ 0 và tiếp tục cho đến khi phần tử cuối cùng được gọi là chỉ số dương. Dictionary: Được sử dụng để lưu trữ các cặp key-value. Để hiểu rõ hơn, hãy nghĩ đến một thư mục điện thoại nơi hàng trăm và hàng ngàn tên và số tương ứng của chúng đã được thêm vào.
Bây giờ các giá trị không đổi ở đây là Tên và Số điện thoại được gọi là các phím. Và các tên và số điện thoại khác nhau là các giá trị đã 22 được đưa vào các phím. Nếu truy cập các giá trị của các phím, sẽ nhận được tất cả tên và số điện thoại. Vì vậy, đó là những gì một cặp key-value.
Và trong Python, cấu trúc này được lưu trữ bằng Dictionary Set: Là một tập hợp các yếu tố không có thứ tự là duy nhất. Có nghĩa là ngay cả khi dữ liệu được lặp lại nhiều lần, nó sẽ chỉ được nhập vào tập hợp một lần. Tuple (các bộ dữ liệu): Tuples giống như các list với ngoại lệ là dữ liệu một khi được nhập vào bộ dữ liệu không thể thay đổi bất kể điều gì. Ngoại lệ duy nhất là khi dữ liệu bên trong Tuple có thể thay đổi, chỉ sau đó dữ liệu Tuple có thể được thay đổi.6-1 So sánh list và tuple 1.7 Cấu trúc điều khiển trong python Python luôn chạy một loạt các câu lệnh theo thứ tự từ trên xuống một cách chính xác.
Câu lệnh điều khiển là loại câu lệnh được dùng để điều khiển luồng chạy của các câu lệnh khác trong chương trình. Điều này đạt được bằng cách sử dụng các câu lệnh điều khiển. Có 3 lệnh kiếm soát cấu trúc điều khiển của Python là: if, for và while.1 Lệnh IF Được sử dụng để kiểm tra một điều kiện: nếu điều kiện là đúng sẽ chạy một khối các câu lệnh (được gọi là if-block), nếu sai chương trình sẽ xử lý một khối các câu lệnh khác (được gọi là else-block ). 23 Ví dụ: Cho một số nguyên cho trước, nhập vào một số nguyên khác và báo về các kết quả.
Nếu thỏa mãn các điều kiện thì in ra các kết quả khác nhau Hình 1.7-1 Ví dụ lệnh if trong bài toán Kết quả cho thấy khi chúng ta nhập một số nguyên bất kì. Nếu thỏa mãn điều kiện bằng với số cho trước thì in ra “chính xác”. Và kết quả khác khi điền vào số lớn hoặc nhỏ hơn số cho trước. Kết quả: Hình 1.7-2 kết quả ví dụ lệnh if 1.2 Lệnh FOR Câu lệnh for.
in là một câu lệnh lặp khác, nó lặp đi lặp lại qua một chuỗi (sequences) các đối tượng tức là đi qua từng mục trong một chuỗi. Chúng ta sẽ tìm 24 hiểu nhiều hơn về sequences trong bài về cấu trúc dữ liệu trong Python sau. Những gì bạn cần biết ngay bây giờ là một chuỗi trình từ chỉ là một tập hợp các items.7-3 ví dụ lệnh for Kết quả Vòng lặp for trong Python hoàn toàn khác với vòng lặp trong C / C ++. vòng lặp for trong Python tương tự như vòng lặp foreach trong C#.
Trong C / C ++, nếu bạn muốn viết for(int i = 0; i <5; i ++), thì trong Python bạn chỉ cần viết for i in range(0, 5). Vòng lặp for đơn giản hơn, biểu cảm hơn và ít bị lỗi hơn trong Python.7-4 kết quả ví dụ lệnh for 25 1.