Python: Inngangur og uppsetning

Velkomin í forritun! Ef þetta er í fyrsta skipti sem þú lærir forritun, þá skaltu ekki hafa áhyggjur — þetta er mun einfaldara og skemmtilegra en flestir halda í fyrstu. Við ætlum að taka þetta skref fyrir skref.

Í þessum kafla ætlum við að skoða hvað forritunarmál er, af hverju Python varð fyrir valinu í þessari bók, hvernig við setjum það upp á tölvunni okkar og hvernig við keyrum okkar fyrstu skipanir í gagnvirka umhverfinu (REPL).

Hvað er forritunarmál?

Tölvur eru ótrúlega hraðvirkar og geta gert milljarða útreikninga á sekúndu. En þær eru líka í grunninn mjög „heimskar“ — þær gera nákvæmlega það sem þær eru beðnar um, hvorki meira né minna. Þær hafa ekkert innsæi og geta ekki giskað á hvað við áttum við ef við gerum mistök.

• Samanburður: Hugsaðu um tölvu eins og gríðarlega hlýðinn en ótrúlega bókstaflegan þjón. Ef þú biður hann um að „fara fram í eldhús og ná í saltkvörnina,“ en saltkvörnin er inni í skáp, mun hann standa ráðalaus á eldhúsgólfinu því þú sagðir honum ekki að opna skápinn.

Til þess að stýra þessum þjóni þurfum við að gefa honum nákvæmar skipanir. Örgjörvi tölvunnar skilur aftur á móti bara vélarkóða — runur af 1 og 0 (rafstraumi og straumleysi) sem mönnum reynist mjög erfitt að lesa og skrifa beint.

Til að brúa þetta bil notum við forritunarmál (e. programming languages). Forritunarmál gerir okkur kleift að skrifa skipanir á formi sem líkist ensku (með ákveðnum stærðfræðitáknum), sem sérstakt forrit þýðir svo yfir í tvíundatölurnar sem örgjörvinn skilur.

Þýdd vs. túlkuð mál

Forritunarmál skiptast í stórum dráttum í tvo flokka:

1. Þýdd mál (e. compiled languages): Mál eins og C eða C++. Hér skrifar þú kóðann og notar svo forrit sem kallast þýðandi (e. compiler) til að breyta öllum kóðanum í einu lagi yfir í keyranlega skrá (t.d. .exe í Windows eða ELF í Linux). Tölvan keyrir svo þessa tilbúnu skrá beint.
2. Túlkuð mál (e. interpreted languages): Mál eins og Python. Hér er enginn þýðandi sem býr til sjálfstæða skrá. Þess í stað notarðu forrit sem kallast túlkur (e. interpreter). Túlkurinn les kóðann þinn línu fyrir línu, þýðir hana jafnharðan yfir í vélarkóða og keyrir hana strax.

Af hverju nákvæmlega Python?

Python var hannað í upphafi tíunda áratugarins af hollenskum tölvunarfræðingi sem heitir Guido van Rossum. Hans helsta markmið var að búa til mál sem væri eins auðlesið og einfalt í skrifum og mögulegt er.

Í mörgum forritunarmálum þarftu að skrifa mikinn aukakóða (svokallaðan fyllikóða eða boilerplate) bara til að láta forritið prenta eina línu af texta. Í Python þarftu enga slíka flækju.

Skoðum muninn á því að láta tölvuna prenta textann „Halló heimur!“ á skjánum í C og Python:

Í forritunarmálinu C:

#include <stdio.h>

int main() {
    printf("Halló heimur!\n");
    return 0;
}

Í Python:

print("Halló heimur!")

Eins og þú sérð er Python kóðinn hreinni, einfaldari og líkist venjulegri ensku. Vegna þessa er Python orðið vinsælasta forritunarmálið í heiminum í dag til að kenna byrjendum, en það er líka langvinsælasta málið í netöryggi, gagnafræði, gervigreind og sjálfvirkni.

Uppsetning Python

Áður en við getum byrjað að forrita þurfum við að tryggja að Python 3 túlkurinn sé uppsettur á tölvunni okkar.

1. Windows

1. Farðu á opinberu vefsíðuna: python.org/downloads.
2. Smelltu á gula hnappinn sem segir „Download Python 3.x.x“ (þar sem x standa fyrir nýjustu útgáfuna).
3. Ræstu uppsetningarskrána sem þú sóttir.
4. ÁRIÐANDI: Neðst í fyrsta glugganum sem opnast sérðu gátreit sem segir „Add Python.exe to PATH“ (eða „Add Python to variables“). Þú verður að haka við þennan reit!
5. Hvað er PATH? PATH er listi yfir möppur í stýrikerfinu þar sem tölvan leitar að forritum þegar þú slærð inn skipanir í skelina. Ef þú hakar ekki við þetta mun tölvan ekki skilja skipunina python seinna meir.
6. Smelltu á „Install Now“ og bíddu eftir að uppsetningunni ljúki.

2. macOS

1. macOS kemur stundum með eldri útgáfu af Python, en við viljum nota Python 3.
2. Besta leiðin til að setja upp Python og önnur þróunartól á macOS er að nota pakkastjórann Homebrew.
3. Ef þú ert ekki með Homebrew skaltu opna Terminal og slá inn skipunina sem finna má á brew.sh.
4. Þegar Homebrew er tilbúið skrifarðu einfaldlega í Terminal:

   brew install python
   

3. Linux (Ubuntu / Debian / Kali)

1. Flest Linux stýrikerfi (sérstaklega Kali Linux sem er mikið notað í netöryggi) koma með Python 3 tilbúið.
2. Þú getur gengið úr skugga um það með því að opna skeljagluggann og skrifa:

   python3 --version
   

3. Ef það er ekki uppsett, eða þú vilt uppfæra það, keyrirðu eftirfarandi skipanir í skelinni:

   sudo apt update
   sudo apt install python3 python3-pip
   

3. Gagnvirka skelin: REPL

Nú þegar Python er komið á tölvuna skulum við kynnast einu besta verkfæri þess: gagnvirku skelinni, sem í tölvunarfræði er kölluð REPL (e. Read-Eval-Print Loop).

Heitið REPL lýsir því nákvæmlega hvernig skelin virkar í fjórum skrefum: 1. Read (Les): Hún bíður eftir að þú sláir inn línu af Python kóða. 2. Eval (Metur): Hún keyrir kóðann sem þú skrifaðir. 3. Print (Prentar): Hún sýnir þér úttakið eða niðurstöðuna strax á skjánum. 4. Loop (Rúllar): Hún bíður aftur eftir næstu skipun.

Ræsum REPL

Opnaðu skeljagluggann þinn (Terminal á Linux/macOS, eða Command Prompt/PowerShell á Windows) og skrifaðu skipunina:

python3

Ef allt gekk upp ættirðu að sjá texta sem segir til um hvaða útgáfu af Python þú ert að keyra, og svo þrjá pílukastara sem vísa til hægri:

Python 3.10.6 (main, May 29 2024, 11:10:47)
[GCC 11.4.0] on linux
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> 

Þessi þrjú tákn >>> eru svokallaður boðstafur (e. prompt). Þau láta þig vita að Python sé tilbúið og bíði eftir skipunum frá þér!

Prófum REPL

Sláðu inn eftirfarandi stærðfræðidæmi og smelltu á Enter:

>>> 5 + 10

Python túlkurinn les þetta, reiknar gildið og prentar svarið strax á næstu línu:

15
>>> 

Við getum líka látið Python prenta texta. Prófaðu að slá inn:

>>> print("Hæ hakkaraskóli!")

Túlkurinn mun svara:

Hæ hakkaraskóli!

Hvernig hættir maður?

Þegar þú vilt loka Python skelinni og fara aftur í venjulega skeljagluggann þinn, þá gerirðu það með því að: * Skrifa skipunina exit() og ýta á Enter. * Eða nota flýtilykilinn Ctrl+D (á Linux/macOS) eða Ctrl+Z fylgt eftir af Enter (á Windows).