Python — это объектно-ориентированный язык программирования, где всё является объектом (каждый элемент, с которым вы работаете, будь то число, строка, список, словарь или даже функция).
Эксперты рекомендуют 
Школа онлайн-программирования Хекслет
Профессия "Python-разработчик"
от 109 000 ₽
139 000 ₽
647 часов
Университет Иннополис
Профессия «Python-разработчик»
55 000 ₽
144 часа
SkyPro
Python-разработчик с нуля (с гарантией трудоустройства)
от 4 155 ₽
340 000 ₽
Негосударственное образовательное частное учреждение высшего образования «Московский университет «Синергия»
Разработка сопровождение и обеспечение безопасности информационных систем (программа двух дипломов с Сербией)
460 000 ₽
CyberED
Пентестер
138 000 ₽
364 часа
Академия АйТи
Разработчик Python, с нуля до знаний Middle
70 000 ₽
262 часа
Структура
- Тип. Определяет, что это за объект, как он может быть использован. Например, число имеет тип int, строка — str, список — list. Тип фиксируется при его создании и не может быть изменён в процессе работы программы.
- Значение. Данные, которые хранятся в объекте. Например, для строки "Python" значением будет сама строка, а для числа 42 — его числовое значение. В случае сложных структур данных, таких как списки или словари, значением может быть коллекция других объектов.
- Идентификатор. Связан с физическим адресом в памяти. Даже если два объекта имеют одинаковое значение, их идентификаторы могут быть разными.
Классификация
1. Простые типы данных
Не поддаются разбиению. Основные примеры:
- Числа: int, float, complex.
- Булевы значения: True, False.
- Строки: str.
- Неизменяемы.
- Используются для представления базовых значений.
- Работают с операциями арифметики, сравнения, логики.
2. Коллекции данных
Коллекции данных хранят несколько элементов. Основные типы:
- Списки: упорядоченные, изменяемые.
- Кортежи: упорядоченные, неизменяемые.
- Множества: неупорядоченные, изменяемые, без дубликатов.
- Словари: хранение пар «ключ-значение».
- Эффективно хранят и обрабатывают большие объемы данных.
- Могут содержать элементы разных типов.
3. Неизменяемые объекты (immutable)
Не могут быть изменены после создания:
- Числа: int, float.
- Строки: str.
- Кортежи: tuple.
- Множества (frozenset): неизменяемые множества.
- Неизменяемость повышает безопасность многозадачных приложений.
- Используются как ключи в словарях и элементы множеств.
4. Изменяемые (mutable)
Можно изменять после создания:
- Списки: list.
- Множества: set.
- Словари: dict.
- Эффективны при работе с большими данными.
- Все ссылки указывают на один и тот же элемент.
- Требуют осторожности при работе, чтобы избежать непреднамеренных изменений.
5. Функции, методы
Могут быть переданы и возвращены:
- Функции: представляют собой блоки кода.
- Методы: функции, связанные с объектами.
- Функции могут быть присвоены переменным.
- Методы могут быть использованы для работы с объектами.
- Могут быть аргументами и возвращаемыми значениями.
- Функции поддерживают концепцию замыканий.
6. Классы
Классы являются шаблонами для создания объектов:
- Классы описывают атрибуты и поведение.
- Экземпляры классов — это элементы, создаваемые по этим шаблонам.
- Поддержка наследования, полиморфизма.
- Классы могут содержать методы, которые манипулируют данными объектов.
- Используются для организации кода с состоянием.
- Позволяют создавать структуры данных с определённой логикой.
7. Модули и пакеты
Организуют код и функциональность:
- Модули: файлы с кодом, которые можно импортировать.
- Пакеты: коллекции модулей.
- Модули могут содержать переменные, функции, классы.
- Пакеты упрощают организацию больших проектов.
- Модули и пакеты позволяют повторно использовать код.
- Импортируют в другие части программы для использования.
8. Системные объекты
Взаимодействуют с операционной системой:
- Файлы: представляют данные, хранимые на диске.
- Процессы: управляют выполнением программ.
- Сетевые соединения: для общения с другими компьютерами.
- Для работы с базами данных.
- Управляют системными ресурсами.
- Предоставляют доступ к низкоуровневым функциям операционной системы.
9. Исключения
Исключения используются для обработки ошибок:
- Исключения наследуют от класса Exception.
- Используются для перехвата ошибок, управления ими.
- Обрабатываются с помощью try-except.
- Позволяют предотвратить сбой программы.
- Много стандартных исключений (например, ValueError, IndexError).
- Исключения могут быть кастомизированы.
10. Контейнеры
- Классы могут содержать экземпляры других классов.
- Модули и пакеты могут включать функции и переменные.
- Поддерживают организацию, доступ к данным.
- Упрощают управление сложными структурами.
- Помогают систематизировать код, повысить его читаемость.
Ключевые особенности
| № | Особенность | Описание |
| 1 | Всё является данными | Всё представлено в виде данных: числа, строки, списки, функции, модули. Это упрощает взаимодействие с различными типами. |
| 2 | Уникальность в памяти | Каждый элемент имеет уникальный идентификатор, неизменный на протяжении его существования. |
| 3 | Типизация, изменяемость | Тип данных задаётся при создании. Неизменяемые типы (строки, числа) создают новые экземпляры при изменении, изменяемые (списки) обновляют своё содержимое. |
| 4 | Ссылки вместо значений | Переменные ссылаются на данные, а не копируют их. Это экономит память, но требует осторожности с изменяемыми типами. |
| 5 | Автоматическое управление памятью | Удаление неиспользуемых элементов с помощью подсчёта ссылок и сборщика мусора. |
| 6 | Базовый класс | Все типы наследуют базовый класс object, что обеспечивает доступ к универсальным методам, например, для сравнения или строкового представления. |
| 7 | Полиморфизм, наследование | Python позволяет работать с данными разных типов через единый интерфейс, используя наследование. |
| 8 | Контейнеры для данных | Списки, словари и другие структуры способны хранить любые элементы, предоставляя удобные механизмы для их обработки. |
Управление памятью
Ключевые аспекты управления памятью:
- Подсчёт ссылок: Python считает, сколько переменных ссылаются на элемент. Если счётчик ссылок становится равным нулю, происходит удаление.
- Генерация: новые элементы создаются по мере необходимости, без необходимости ручного управления памятью.
Присваивание: основные концепции
Присваивание — это связывание имени переменной с объектом.
Типы присваивания в Python
| № | Тип присваивания | Описание |
| 1 | Простое | Связывает переменную с предметом. Изменения в изменяемых данных отражаются на всех ссылках. |
| 2 | Множественное | Позволяет связывать несколько переменных с одним или несколькими значениями. |
| 3 | С распаковкой | Используется для распределения элементов коллекции (списков, кортежей) по переменным. |
| 4 | По ссылке | Переменная ссылается на изменяемый элемент. Все ссылки отражают изменения. |
| 5 | Копирующее | Создаёт новый элемент, независимый от оригинала. Поверхностное и глубокое копирование. |
| 6 | Условное | Присваивает значение переменной в зависимости от условия. |
| 7 | С операторами | Использует операторы для изменения переменной: инкремент, декремент, сложение и т.д. |
| 8 | По умолчанию | Применяется в функциях для установки значений по умолчанию при отсутствии аргумента. |
| 9 | Как часть выражения | Используется выражение моржа (walrus operator) для присваивания внутри выражений. |
| 10 | Через импорт | Переменные могут быть связаны с предметами, импортированными из других модулей. |
Частые ошибки
- Ошибки с изменяемыми и неизменяемыми данными
Следите за типами данных при передаче в функции, используйте копирование для изменяемых типов, различайте их. - Ошибки с индексами
Проверяйте размер коллекции и индекс, чтобы не выйти за пределы. Используйте исключения для перехвата. - Ошибки в операторах, приоритетах
Применяйте скобки для указания порядка операций, внимательно следите за приоритетом операторов. - Необработанные исключения
Используйте try-except, обрабатывайте только необходимые исключения, логируйте их. - Ошибки с импортом, зависимостями
Правильно структурируйте проект и избегайте циклических зависимостей. - Ошибки с памятью
Используйте сборщик мусора, следите за эффективностью работы с данными. - Неверная версия Python
Следите за совместимостью кода между версиями, используйте инструменты для управления зависимостями. - Ошибки в многозадачности
Используйте синхронизацию, тестируйте многозадачность, чтобы избежать конфликтов. - Ошибки в логике
Разрабатывайте чёткую архитектуру, применяйте тестирование для проверки логики. - Ошибки с внешними библиотеками, API
Используйте стабильные версии и тестируйте взаимодействие с API.
Реальная история успеха
Московский разработчик Алексей работал над проектом оптимизации больших данных. Столкнувшись с проблемами производительности, он обнаружил, что неправильно использовал изменяемые объекты. Алексей внедрил копирование данных, минимизировал использование общих ссылок и благодаря этому ускорил работу программы на 40%.
Его ключевые шаги:
- Анализ использования элементом в программе.
- Замена поверхностных копий на глубокие.
- Применение статического анализа для поиска проблемных мест.
Заключение
Понимание механизма создания и присваивания объектов в Python — это ключ к написанию эффективного и надежного кода. Основные выводы: изменяемые и неизменяемые объекты ведут себя по-разному. Использование правильных методов копирования помогает избегать ошибок.
