Python (programovací jazyk)

Jedným z fundamentálnych aspektov Pythonu je koncept kolekčných (alebo kontajnerových) typov. Vo všeobecnosti kolekcia je objekt, ktorý obsahuje iné objekty tak, že k nim môžeme pristupovať pomocou indexov alebo kľúčov. Kolekcie majú dve základné formy: mapované typy a sekvenčné typy.

Mapované typy sú nezoradené premenné typy implementované v podobe asociatívneho poľa, ktoré mapuje množinu objektov alebo kľúčov na elementy v množine hodnôt podobne ako matematické funkcie.

Iným typom kolekcií sú zoradené postupnosti — sekvenčné typy, ktoré reprezentujú zoznamy, tuple a reťazce. Všetky sekvenčné typy sú indexované pozične (od 0 po dĺžku – 1) a všetky okrem reťazcov môžu obsahovať objekty ľubovoľného typu (reťazce môžu obsahovať iba znaky, ktoré sú v Pythone reprezentované ako jednoznakové reťazce). Reťazce a tuple sú nemenné, zatiaľ čo zoznamy sú premenné, teda môžeme pridávať, odoberať alebo meniť elementy.

Python tak isto poskytuje rozsiahle možnosti manipulácie s kolekciami ako je zabudovaný operátor na kontrolu, či kolekcia obsahuje daný objekt, a jednoduchá iterácia pomocou "for element in list".

Systém dátových typov Pythonu je dobre integrovaný so systémom tried. Zabudované dátové typy nie sú skutočnými triedami, ale triedy môžu od nich dediť. Takže je možné rozširovať reťazce, asociatívne polia alebo celé čísla.

Jazyk podporuje rozsiahlu introspekciu typov a tried. Typy môžeme prečítať a porovnávať, teda, ako v Smalltalku, typy sú tiež objektmi. Atribúty objektu môžeme extrahovať ako asociatívne pole.

Operátory môžu byť v Pythone predefinované pomocou zadefinovania špeciálnej členskej funkcie, napríklad definovanie __add__ v triede dovolí používať operátor + na inštancie triedy.

Jedným z nezvyčajných aspektov syntaxe Pythona je spôsob, akým sa určujú bloky v programe. Je to aspekt syntaxe Pythonu, o ktorom počuli aj programátori, ktorí inak nepoznajú Python, keďže je dosť unikátny medzi jazykmi rozšírenými v súčasnosti (iný jazyk zdieľajúci túto vlastnosť je Haskell).

V jazykoch, ktoré používajú blokovú štruktúru zdedenú po ALGOLe (vrátane Pascalu, C, Perlu a mnohých iných) bloky kódu sú oddelené pomocou zátvoriek alebo kľúčových slov ako begin a end v Pascale. Avšak vo všetkých týchto jazykoch programátori obyčajne používajú odsadzovanie kódu v bloku od kraja, aby vizuálne oddelili blok od ostatného kódu.

Python na rozdiel od toho požičiava vlastnosť z málo známeho jazyka ABC - namiesto interpunkcie alebo kľúčových slov používa samotné odsadzovanie na určenie bloku. Ozrejmí to krátky príklad. Tu je rekurzívna funkcia v C a v Pythone, ktorá robí to isté — vypočíta faktoriál celého čísla.

Faktoriál v C:

 int factorial(int x) {
     if (x == 0) {
         return 1;
     } else {
         return x * factorial(x-1);
     }
 }

Faktoriál v Pythone:

 def factorial(x):
     if x == 0:
         return 1
     else:
         return x * factorial(x-1)

Faktoriál v Pythone za použitia lambdy:

factorial = lambda x: 1 if x==0 else x*factorial(x-1)

Reťazec umiestnený hneď za definíciou triedy alebo funkcie alebo na začiatku modulu sa stáva asociovaným dokumentačným reťazcom (tzv. docstring). Existujú nástroje na automatické vytváranie dokumentácie vo formáte HTML založenej na dokumentačných reťazcoch.

Ako už bolo spomenuté, ďalším kladom Pythonu je dostupnosť funkcionálneho štýlu programovania. Ako sa dá očakávať, umožňuje to oveľa priamočiarejšiu prácu so zoznamami a inými kolekciami. Jedna z takýchto konštrukcií je list comprehension, prebratá z funkcionálneho jazyka Haskell, ako je vidieť tu na výpočte prvých piatich mocnín čísla dva:

 numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
 powers_of_two = [2**n for n in numbers]

Algoritmus quicksort môže byť tiež elegantne vyjadrený pomocou list comprehensions:

 def qsort(L):
     if L == []: return []
     return qsort([x for x in L[1:] if x< L[0] ]) + L[0:1] + \
         qsort([x for x in L[1:] if x>=L[0] ])

Keďže Python umožňuje odovzdávať funkcie ako argumenty, je možné vyjadriť aj ďalšie funkcionálne konštrukcie.

Pomocou kľúčového slova lambda môžeme vytvárať malé anonymné funkcie. Bloky lambda v Pythone môžu obsahovať len jeden výraz a nemôžu obsahovať príkazy. Tu je funkcia, ktorá vracia súčet svojich dvoch argumentov:

lambda a, b: a+b

Python umožňuje vykonanie kódu, ktorý je napr. obsahom premennej, pomocou funkcie exec. V zásade je tak možné spúšťať program, ktorý bude akoby meniť sám seba. Príklad:

 premenna="""print "ahoj svet"; premenna="print 'tak ahoj';stale=False" """

 stale=True

 # keby sme nepoznali obsah premennej "premenna" mohli by sme sa domnievat, ze v dalsom riadku bude stale vykonavane to iste
 while stale: exec premenna

 """ Prebehnu vsak iba dva cykly a vypis bude:

 ahoj svet
 tak ahoj

  Co sa udialo? premenna "premenna" sa vykona prvykrat - cosi vypise a zmeni svoj obsah
  vykona sa druhykrat, ale druhykrat uz je jej obsahom zmena premennej "stale" na False
  (plus tlac ineho textu ako v prvom cykle) takze vykonanie tretikrat uz nebude  
 """

Generátory v Pythone sú mechanizmom pre tzv. "lenivé vyhodnocovanie" funkcií, ktoré by inak vracali neúmerne veľké alebo výpočtovo náročné zoznamy.

Príklad:

 def generate_ints(N):
     for i in xrange(N):
         yield i

Teraz môžeme použiť generátor generate_ints:

 for i in generate_ints(N):
     print i

Definícia generátora vyzerá rovnako ako definícia funkcie, len namiesto kľúčového slova return je použité yield. Volanie generátora môžeme použiť namiesto zoznamu, alebo inej štruktúry, cez elementy ktorej chceme postupne prechádzať. Vždy, keď cyklus for v príklade potrebuje ďalší prvok, zavolá sa generátor, ktorý dá ďalší prvok.

Python má rozsiahlu podporu pre objektovo orientované programovanie. Podporuje nielen polymorfizmus tried dediacich od tej istej triedy ako v staticky typových jazykoch, ale aj plný polymorfizmus pre všetky objekty. Všetko v Pythone je objekt vrátane tried, funkcií, čísel a modulov. Python tiež podporuje metatriedy – pokročilý nástroj na rozšírenie funkcionality tried. Samozrejme podporuje dedičnosť vrátane viacnásobnej dedičnosti. Má obmedzenú podporu pre súkromné premenné.

Python podporuje spracovanie výnimiek vo význame testovania chýb a iných výnimočných udalostí v programe. Takto je možné zachytiť aj výnimku spôsobenú syntaktickou chybou.

Výnimky dovoľujú stručnejšiu a spoľahlivejšiu kontrolu chýb ako iné spôsoby ohlasovania chýb alebo výnimočných udalostí. Výnimky nerobia kód neprehľadným ako testovanie vráteného kódu chyby v C a môžu sa jednoducho šíriť volajúcimi funkciami, ak chyba musí byť ohlásená vyššej úrovni programu.