قواعد زبان پایتون

مجموعهٔ قوانین زبان [برنامه‌نویسی پایتون] مجموعهٔ قوانین هستند که می‌توان برنامه‌هایی قابل فهم برای ماشین به این زبان نوشت. در طراحی این زبان به شدت سعی شده‌است که به سادگی قابل فهم باشد؛ این به این مفهوم است که سعی شده‌است که مجموعهٔ دستورها آن به نگارش دستورها در زبان انسان نزدیک باشد.

دندانه دار نوشتن

برای مشخص کردن بلوک‌های برنامه، پایتون از فضاهای خالی و دندانه دار نوشتن (به انگلیسی: Indentation) استفاده می‌کند. به‌طور معمول در بسیاری از زبان‌های مشهور مانند C و Java از ساختار آکولاد برای مشخص کردن بلوک‌های برنامه استفاده می‌شود:
void foo(int x){
    if (x == 0) {
        bar();
        baz();
    } else {
        qux(x);
        foo(x - 1);
    }}
در صورتی که برنامهٔ معادل فوق در پایتون به صورت زیر است:
def foo(x):
    if x == 0:
        bar()
        baz()
    else:
        qux(x)
        foo(x - 1)
مشاهده می‌کنید که چگونه فاصلهٔ اضافی (معمولا یک tab) مشخص‌کنندهٔ بلوک‌های برنامه است. اگرچه استفاده از هردو فاصله و tab در نسخه‌های کنونی پایتون معمول است، استفاده هم‌زمان از هردو آن‌ها موجب سردرگمی و ایجاد اشتباهات ناآگاهانه می‌شود؛ لذا معمولاً تنها از tab یا تنها از فاصله استفاده می‌شود.

نوع داده‌ها

در پایتون، نوع داده‌ها به صورت دینامیک از روی مقداری که به متغیرها نسبت داده می‌شود تعیین می‌شود. در واقع هیج نوعی برای مغیری که مقداردهی نشده‌است، تعریف نمی‌شود. بلکه نوع متغیر مورد نظر توسط مقدار نسبت داده شده تعیین می‌شود. نوع داده‌ها در پایتون دارای اطلاعات ارجاع به نوع شیئی هستند که از آن ساخته شده‌اند. این ویژگی‌ها در جایگاه‌های مختلف در رفتار پایتون تأثیر می‌گذارد.
به خاطر ویژگی دینامیک بود نوع داده‌ها در پایتون، تبدیل نوع متغیرها احتیاج به در قالب ریختن متغیرها (به انگلیسی: Casting) ندارد. به عنوان یک عدد موهومی در یک عدد صحیح بلند را ضرب کنید و پایتون به صورت خودکار نوع حاصل را تعیین می‌کند. اگرچه همیشه این امکان‌پذیر نیست! به عنوان مثال ضرب یک رشته در یک عدد معنی ندارد!

نوع‌های پایه

پایتون انواع پایه مختلفی را پشتیبانی می‌کند. به عنوان مثال اعداد صحیح، حقیقی (به انگلیسی: float) محاسبات با دقت دلخواه و اعداد موهومی.
به‌طور کلی نوع داده‌ها در پایتون به دو دستهٔ تغییرناپذیر (به انگلیسی: Immutable) و تغییرپذیر (به انگلیسی: Mutable) تقسیم می‌شوند. به عنوان مثال رشته‌ها در پایتون تغییرناپذیر هستند. تغییرناپذیر متغیرها در پایتون به این معنی است که نمی‌توان متغیر را بعد از ایجاد دستکاری کرد؛ لذا برای بر خلاف بسیاری از زبان‌های دیگر، تغییر رشته در باعث ایجاد رشته‌ای دیگر می‌شود.

نوع‌های مجموعه‌ای

نوع داده‌های مجموعه‌ای دارای دو دستهٔ دارای ترتیب (به انگلیسی: sequences) و بدون ترتیب (نگاشت یا (به انگلیسی: mapping)) هستند.
نوع داده‌های دارای ترتیب در بردارندهٔ مقادیر هستند که به صورتی مرتب پشت سر هم قرار گرفته‌اند. نمونهٔ این نوع داده‌ها لیست‌ها (آرایه‌های دینامیک)، توپل‌ها (به انگلیسی: tuples) و رشته‌ها هستند. اندیس گذاری در پایتون از ۰ شروع می‌شود. این نوع داده‌ها می‌توانند (بجز رشته‌ها) می‌توانند نوع داده‌های مختلف غیر یکسان را دربر گیرند. رشته‌ها و توپل‌ها تغییرناپذیر هستند. در صورتی که لیست‌ها و دیکشنری‌ها تغییرپذیر هستند. یعنی می‌توان آن‌ها را «در جا» ویرایش (حذف عنصر، اضافه کردن عنصر، عوض کردن مقدار، مرتب‌سازی …) کرد.
نوع داده‌های بدون ترتیب معمولاً به صورتی دیکشنری هستند. یعنی مجموعه‌ای تغییرناپذیر را به مجموعهٔ از اشیا می‌نگارند؛ لذا در کل ترتیبی برای داده‌ها در نظر گرفته نمی‌شود. اشیایی که نگاشته می‌شوند (کلیدها یا (به انگلیسی: keys)) باید از نوع تغییرناپذیر باشند، مانند اعداد صحیح یا یک رشته. این مسئله به خاطر آن است که در پشت صحنه، نگارش توسط یک تابع درهم سازی انجام می‌شود. تغییرناپذیر باعث می‌شود عملیات در بازدهی زمانی/حافطه‌ای بهتری انجام شوند؛ اگرچه لازم است که مقادیر آن‌ها ثابت بمانند؛ لذا چنین ساختاری «دیکشنری» نام دارد. نوع دادهٔ مشابه دیگر «مجموعه» (به انگلیسی: set) نام دارد که شامل تعداد شی بدون ترتیب است که بدون تکرار هستند، درست مانند تعریف ریاضی مجموعه‌ها؛ لذا به راحتی می‌توان از آن‌ها برای انجام عملیات مجموعه‌ای ماند اجتماع، اشتراک، تفاضل، تفاضل متقارن، زیر مجموعه‌گیری و غیره استفاده کرد.

ساختار شیء گرایی

در پایتون همه چیز حتی شیء در کلاس‌ها تعریف شده‌اند. خود کلاس‌ها نیز، به عنوان یک شیء، دارای کلاس‌هایی به نام فرا کلاس هستند.

رشته‌ها

در پایتون ویرایش ۳ به بعد می‌توان رشته‌ای را به صورت زیر چاپ کرد:
print("I just printed {0} pages to the printer {1}".format(num, printer))
در صورتی که در پایتون ویرایش ۳ به قبل استفاده از پرانتزها اجباری نبوده‌است.

چاپ رشته‌ای چند سطر

نمونهٔ زیر چگونگی این کار را نشان می‌دهد:
print("""Dear %(recipient)s,I wish you to leave Sunnydale and never return.Not Quite Love,%(sender)s""" % {'sender': 'Buffy the Vampire Slayer', 'recipient': 'Spike'})
# A Windows path, even raw strings cannot end in a backslashr"C:\Foo\Bar\Baz\ ".rstrip()# A regular expression matching a quoted string with possible backslash quotingr'"([^"\\]|\\.)*"'# Reverse the arguments in a two-arg function call, e.g. foo(2, bar) -> foo(bar, 2);# will fail if either argument has parens or commas in itre.sub(r'\(([^,]*?),([^,]*?)\)', r'(\2, \1)', code)

ادغام دو رشته

می‌توان دو رشته را به صورت زیر ادغام کرد:
title = "One Good Turn: " \
        'A Natural History of the Screwdriver and the Screw'
که معادل است با عبارت زیر:
title = "One Good Turn: A Natural History of the Screwdriver and the Screw"

اعداد

اعداد به فرمی عادی مشابه سایز زبان‌ها تعریف می‌شوند، همچون 0, -1, 3.4, 3.5e-۸. پایتون دارای نوع داده صحیح با محدودهٔ یکسان هستند. تا قبل از نسخهٔ ۳ پایتون، تنها دو نوع عدد صحیح موجود بود، یکی اعداد صحیح عادی با طول ثابت، و اعداد صحیح با طول بلند ثابت. اینکه از کدام نوع عدد صحیح استفاده شود، به صورتی خوکار توسط پایتون انجام می‌شد. در ویرایش‌های جدید، این دو نوع متفاوت کاملاً حذف شده‌اند.
اعداد حقیقی (به انگلیسی: float) به صورت عادی تعریف می‌شوند. استفاده از این نوع زمانی انجام می‌شود که از علامت نفطه به عنوان ممیز اعشار استفاده شود، مانند ۱٫۱.

لیست‌ها، تاپل‌ها، مجموعه‌ها، دیکشنری‌ها

همان‌طور که گفته شد، لیست‌ها دارای ساختار تغییرپذیر هستند. لیست‌ها در کلاس list تعریف می‌شوند. نمونه‌ای از تعریف یک لیست به صورت زیر است:
a_list = [1, 2, 3, "a dog"]
می‌توان لیست‌ها را همچون ایجاد یک شیئ از یک کلاس تعریف کرد:
a_second_list = list()a_second_list.append(4)a_second_list.append(5)
همان‌طور که گفته شد توپل‌ها tuple اعضایی تغییرناپذیر از پایتون هستند که در کلاس tuple تعریف می‌شوند.
a_tuple = 1, 2, 3, "four"
اگرچه در تعریف فوق توپل توسط کاما بین اعضای آن تعریف می‌شود، می‌توان با قرار دادن پرانتز بین اعضای آن تعریف آن را قابل فهم تر می‌کند. یک توپل تهی به صورت () معرفی می‌شود.
مجموعه‌های نوع داده‌هایی قابل تغییر هستند که در کلاس set تعریف می‌شوند.
some_set = {0, (), False}
دیکشنری‌ها نوع داده‌هایی تغییرپذیر هستند که در کلاس dict تعریف می‌شوند. در پایتون اعضای یک دیکشنری به صورت زوج {key: value} تعریف می‌شود.
a_dictionary = {"key 1":"value 1", 2:3, 4:[]}

عملگرهای محاسباتی

عملگرهای محاسباتی شامل +, -, *, /, % (باقیمانده), **(توان) است. در استفاده از / برای تقسیم باید دقت کرد. به مثال زیر دقت کنید:
def mean(seq):
    return sum(seq) / len(seq)
فراخوانی mean([3.0, 4.0]) برمی‌گرداند. ممکن است mean([3, 4]) را فراخوانی کنید و خروجی ۳ بگیرید که نتیجه‌ای عجیب است. دلیل این مسئله این است که تقسیم اعداد به صورت صحیح انجام شده و لذا نتیجه عددی صحیح است. راه چاره این است که تیکه برنامهٔ فوق را به صورات زیر تغییر دهیم:
def mean(seq):
    return float(sum(seq)) / len(seq)
در نسخه‌های بعدی پایتون عملگری به صورت // تعریف شده‌است که تنها تقسیم صحیح است.

عملگرهای مقایسه‌ای

عملگرهای مقایسه‌ای شامل ==, <, >= و غیره هستند. اعداد، رشته‌ها، لیست‌ها، دیکشنری‌های قابل مقایسه‌اند.

برنامه‌نویسی تابعی (به انگلیسی: Functional Programming)

سبک برنامه‌نویسی تابعی به سبکی از برنامه‌نویسی گفته می‌شود که در آن به صورتی به صورت‌هایی مؤثر تر از قابلیت‌های لیست‌ها و نوع داده‌های آن برای انجام عملیات نسبتاً پیچیده‌تر استفاده می‌شود. به عنوان مثال برنامهٔ زیر ۵ توان اول ۲ را توسط یک سطر کد محاسبه می‌کند:
powers_of_two = [2**n for n in range(1, 6)]
به عنوان مثالی دیگر، برنامهٔ زیر Quick-Sort را به کوتاه (اگرچه غیر بهینه) انجام می‌دهد:
def qsort(L):
    if L == []:
        return []
    pivot = L[0]
    return (qsort([x for x in L[1:] if x < pivot]) +
            [pivot] +
            qsort([x for x in L[1:] if x >= pivot]))