Introduction to Python/it

Introduzione
Questo è un breve tutorial per quelli nuovi di Python. Python è un Linguaggio di programmazione sorgente-aperto e multipiattaforma. Ha diverse caratteristiche che lo rendono diverso dagli altri linguaggi di programmazione, e molto accessibile ai nuovi utenti:


 * È stato progettato per essere leggibile dagli esseri umani, rendendolo relativamente facile da imparare e da capire.
 * Viene interpretato, questo significa che i programmi non devono essere compilati prima di poter essere eseguiti. Il codice Python può essere eseguito immediatamente, anche riga per riga, se lo desideri.
 * Può essere incorporato in altri programmi come linguaggio di scripting. FreeCAD ha un interprete Python incorporato. Puoi scrivere codice Python per manipolare parti di FreeCAD. Questo è molto potente, significa che puoi costruire i tuoi strumenti personali.
 * È estensibile, puoi facilmente inserire nuovi moduli nella tua installazione di Python ed estenderne la funzionalità. Ad esempio, ci sono moduli che consentono a Python di leggere e scrivere immagini, di comunicare con Twitter, di pianificare attività che devono essere eseguite dal tuo sistema operativo, ecc.

Quella che segue è un'introduzione molto semplice e non un tutorial completo. Ma si spera che fornisca un buon punto di partenza per un'ulteriore esplorazione di FreeCAD e dei suoi meccanismi. Ti consigliamo vivamente di inserire i frammenti di codice di seguito in un interprete Python.

L'interprete
Di solito, per scrivere programmi per computer, basta aprire un editor di testo (o l'ambiente di programmazione preferito che di base è un editor di testo con alcuni strumenti aggiuntivi), scrivere il programma, quindi compilarlo ed eseguirlo. Spesso si fanno degli errori di scrittura, per cui il programma non funziona, e si ottiene un messaggio di errore che dà informazioni su cosa è andato storto. Quindi si ritorna all'editor di testo, si correggono gli errori, si esegue di nuovo, e così via fino a quando il programma funziona bene.

In Python l'intero processo può essere eseguito in modo trasparente all'interno dell'interprete Python. L'interprete è una finestra Python con un prompt dei comandi, in cui puoi semplicemente digitare il codice Python. Se hai installato Python sul tuo computer (scaricalo dal sito Web Python se sei su Windows o Mac, installalo dal repository del tuo pacchetto se sei su GNU/Linux), avrai un interprete Python nel tuo menu di avvio. Ma, come già accennato, FreeCAD ha anche un interprete Python integrato: la Console Python.



Se non la vedi, clicca su. La console Python può essere ridimensionata e anche sganciata.

L'interprete mostra la versione di Python, poi un simbolo che è il prompt dei comandi. Scrivere codice nell'interprete è semplice: una linea è un'istruzione. Quando premete, la vostra linea di codice verrà eseguita (dopo essere stata istantaneamente e invisibilmente compilata). Per esempio, provate a scrivere questo:

è un comando Python che, ovviamente, stampa qualcosa sullo schermo. Quando si preme, l'operazione viene eseguita e viene stampato il messaggio. Se si commette un errore, per esempio scriviamo:

Python ve lo dirà immediatamente. In questo caso Python non sa cosa sia. I caratteri specificano che il contenuto è una stringa, gergo di programmazione per un pezzo di testo. Senza questi il comando non riconosce. Premendo la freccia su si può tornare indietro all'ultima linea di codice e correggerla.

L'interprete Python ha anche un sistema di aiuto integrato. Diciamo che non capiamo cosa è andato storto con e vogliamo informazioni specifiche sul comando:

Si ottiene una lunga e completa descrizione di tutto quello che può fare il comando.

Ora che hai capito l'interprete Python, possiamo continuare con le cose più serie.

Variabili
Molto spesso nella programmazione è necessario memorizzare un valore sotto un nome. È qui che entrano in gioco le variabili. Ad esempio, digita questo:

Sicuramente si capisce quello che succede, la stringa "ciao" viene "salvata" sotto il nome "a". Ora, "a" non è più un nome sconosciuto! Si può usare ovunque, per esempio nel comando print. È possibile utilizzare qualsiasi nome che si desideri, basta rispettare alcune semplici regole, tipo non usare spazi o segni di punteggiatura. Ad esempio, si potrebbe tranquillamente scrivere:

Ora non è più un indefinito. Le variabili possono essere modificate in qualsiasi momento, per questo si chiamano variabili, il loro contenuto può variare. Per esempio:

Il valore di è stato cambiato. Le variabili possono anche essere copiate:

È consigliabile assegnare nomi significativi alle variabili. Dopo un po' non ricorderai più cosa rappresenta la tua variabile denominata. Ma se lo hai chiamato, ad esempio,, ricorderai facilmente il suo scopo. Inoltre, il tuo codice è un passo avanti verso l'autodocumentazione.

Il Maiuscolo o minuscolo è molto importante, non è lo stesso di. Se dovessi inserire ritornerebbe con un errore come nome non definito.

Numeri
Ovviamente i programmi Python possono gestire tutti i tipi di dati, non solo le stringhe di testo. Una cosa è importante, Python deve sapere con che tipo di dati ha a che fare. Abbiamo visto nel nostro esempio print hello, che il comando ha riconosciuto la nostra stringa. Utilizzando i caratteri, abbiamo specificato che quella che segue è una stringa di testo.

Possiamo sempre controllare il tipo di dati di una variabile con il comando :

Questo significa che il contenuto di è un, che è l'abbreviazione di string. Esistono anche altri tipi di dati di base come numeri interi e a virgola mobile:

Python sa che 10 e 20 sono numeri interi, quindi sono archiviati come e Python può fare con loro tutto ciò che può fare con i numeri interi. Osserva i risultati di questo codice:

Qui abbiamo costretto Python a considerare che le nostre due variabili non sono numeri ma parti di testo. Python può aggiungere due parti di testo insieme, anche se in tal caso, ovviamente, non eseguirà alcuna operazione aritmetica. Ma si stava parlando di numeri interi. Ci sono anche i numeri razionali. La differenza è che i numeri razionali possono avere una parte decimale, mentre i numeri interi no:

Interi e Razionali possono essere mescolati insieme senza problemi:

Poiché è un float, Python decide automaticamente, che anche il risultato deve essere un float. Ma ci sono casi in cui Python non sa quale tipo usare. Per esempio:

Ciò provoca un errore, è una stringa e  è un numero intero e Python non sa cosa fare. Tuttavia, possiamo forzare Python a convertire tra tipi:

Ora che entrambe le variabili sono stringhe l'operazione funziona. Nota che abbiamo "stringificato" al momento della stampa, ma non abbiamo modificato  stesso. Se volessimo trasformare in modo permanente in una stringa, dovremmo farlo in questo modo:

Possiamo anche usare e  per convertire tra int e float se vogliamo:

Avrai notato che abbiamo usato il comando in diversi modi. Abbiamo stampato variabili, somme, diverse cose separate da virgole e persino il risultato di un altro comando Python. Forse hai anche notato che questi due comandi:

avere lo stesso risultato. Questo perché siamo nell'interprete e tutto viene stampato automaticamente. Quando scriviamo programmi più complessi che vengono eseguiti al di fuori dell'interprete, non verranno stampati automaticamente, quindi dovremo usare il comando. Tenendo questo presente, smetteremo di usarlo. D'ora in poi scriveremo semplicemente:

Liste
Un altro tipo di dati interessante è una list (lista). Una lista è semplicemente un elenco di altri dati. In modo analogo a come si definisce una stringa di testo usando " ", una lista si definisce usando []:

Come si vede, una lista può contenere dati di qualsiasi tipo. Le liste sono molto utili perché permettono di raggruppare le variabili. Con il gruppo, successivamente, è possibile fare diverse cose, ad esempio contare i suoi componenti:

o recuperare un elemento da una lista:

Come si vede, mentre il comando len restituisce il numero totale di elementi in una lista, la loro "posizione" nella lista inizia con 0. Il primo elemento in una lista si trova sempre in posizione 0, quindi nella lista myOtherList, "Bob" è nella posizione 2. Con le liste è possibile eseguire molte altre operazioni, descritte in modo più completo qui, ad esempio, ordinare i suoi contenuti, rimuovere o aggiungere elementi.

Una cosa curiosa: una stringa di testo è molto simile a una lista di caratteri! Provate a fare questo:

In genere, tutto quello che si può fare con le liste si può fare anche con le stringhe. In effetti le liste e le stringhe sono entrambe delle sequenze.

Oltre a stringhe, int, float e liste, in Python sono disponibili molti altri tipi di dati built-in (incorporati), quali ad esempio i dictionaries (collezione di oggetti), oppure si possono creare dei propri tipi di dati utilizzando le classi.

Indentazione
Un tipico uso della lista consiste nel navigare al suo interno e di operare con i suoi elementi. Per esempio osservare questo:

In questo esempio, la lista viene iterata (nuovo gergo di programmazione!) con il comando "for ... in ..." e con ognuno dei suoi elementi viene eseguito qualcosa.

Notare la speciale sintassi. Il comando "for" termina con un ":" questo indica a Python che ciò che segue è un blocco di uno o più comandi. Subito dopo che viene inserita la riga con il comando che termina con :, il prompt dei comandi cambia in ... il che significa che Python ha riconosciuto un comando terminato con un e quello che segue è parte del comando stesso.

Come fa Python a sapere quante delle prossime righe sono da eseguire all'interno dell'operazione for ... in ? Per sapere questo, Python utilizza l'indentazione. Cioè, le righe successive non iniziano immediatamente, ma iniziano con uno o più spazi vuoti, oppure con uno o più spazi di tabulazione. Altri linguaggi di programmazione utilizzano vari metodi, tipo inserire tutto dentro parentesi, ecc. Finché le righe successive sono scritte con la stessa indentazione, esse sono considerate come parte del blocco for-in. Quando si inizia una riga con 2 spazi vuoti e quella successiva con 4, si produce un errore. Per terminare e uscire dal blocco for-in, basta scrivere una nuova riga senza rientro, o semplicemente premere Invio.

L'indentazione è molto utile perché conferisce leggibilità al promma. Se è ampia (usando, ad esempio, tab che crea più spazi invece di un solo), quando si scrive un programma lungo si ha una visione chiara di ciò che viene eseguito all'interno di ogni blocco. Vedremo che anche molti altri comandi diversi da for-in richiedono blocchi indentati.

Il comando for-in può essere utilizzato per varie operazioni che devono essere eseguite più volte. Ad esempio, può essere combinato con il comando range:

Per usare i decimali in un loop range.

If you type into the interpreter you will see:

Here the square brackets denote an optional parameter. However all are expected to be integers. Below we will force the step parameter to be an integer using :

O per operazioni più complesse tipo questa:

Come si vede, anche il comando range ha la strana particolarità di iniziare con 0 (quando non si specifica il numero di partenza) e che il suo ultimo numero è uno in meno del numero finale specificato. Ciò, naturalmente, perché questo modo funziona bene con gli altri comandi di Python. Ad esempio:

Un altro uso interessante dei blocchi indentati si ha con il comando if. Il comando if esegue un blocco di codice solo se una certa condizione è soddisfatta, ad esempio:

Naturalmente, questo esempio stampa sempre la prima frase, ma provare a sostituire la seconda riga con:

Ora non viene più stampato nulla. Si può anche specificare una dichiarazione: else:

Funzioni
I comandi standard di Python non sono molti. Nella versione corrente di Python ce ne sono circa 30, e ne conosciamo già alcuni di loro. Ma immaginate se potessimo inventare dei nostri propri comandi? Beh, possiamo, ed è estremamente facile. In effetti, la maggior parte dei moduli aggiuntivi che si possono aggiungere nella propria installazione di Python fanno esattamente questo, essi aggiungono dei comandi utilizzabili. In Python un comando personalizzato si chiama funzione e si crea in questo modo:

Estremamente semplice: il comando def definisce una nuova funzione. Si può dargli un nome, e dentro la parentesi si definiscono gli argomenti che useremo nella nostra funzione. Gli argomenti sono i dati che verranno passati alla funzione.

Ad esempio, osservare il comando len. Se si scrive semplicemente len da solo, Python vi dice che ha bisogno di un argomento. Cioè, si vuole len di qualcosa. Quindi, ad esempio, bisogna scrivere len(myList) per ottenere la lunghezza di myList. Bene, myList è un argomento che viene passato alla funzione len. La funzione len è definita in modo da sapere come utilizzare ciò che gli viene passato. Esattamente come si è appena fatto qui.

Il nome "myValue" può contenere qualsiasi oggetto, e viene utilizzato solo all'interno della funzione. È solo un nome assegnato all'argomento in modo da poter operare con esso, però serve anche a fare in modo che la funzione sappia quanti argomenti aspettarsi. Se, ad esempio, si esegue:

Si ottiene un errore. La funzione è stata programmata per ricevere un solo argomento, ma ne ha ricevuto due, 45 e 34. In sostituzione, si può eseguire qualcosa di simile a:

Dove si crea una funzione che riceve due argomenti, li somma, e restituisce il valore. Ottenere qualcosa è molto utile, perché permette di utilizzare il risultato ottenuto e, ad esempio, memorizzarlo nella variabile myTotal. Naturalmente, visto che siamo nell'interprete e tutto quello che facciamo viene stampato, digitando:

Moduli
Ora che si ha un'idea di come funziona Python, serve una ultima cosa: Come lavorare con i file e i moduli.

Fino ad ora, abbiamo scritto le istruzioni nell'interprete di Python riga per riga, vero?

Quando si intende fare delle cose più complesse, è certamente più comodo scrivere prima diverse righe di codice, e poi eseguirle tutte insieme in una unica volta. Bene, anche questo, è estremamente facile da farsi, e inoltre permette anche salvare il proprio lavoro.

È sufficiente aprire un editor di testo (ad es. il Blocco Note di Windows, o gedit, emacs, o vi per Linux), e scrivere tutte le proprie righe di Python, nello stesso modo in cui si scrivono nell'interprete, con indentazioni, ecc. Quindi, salvare il file da qualche parte, preferibilmente con estensione .py. Tutto qui, ora si dispone di un programma Python completo. Naturalmente, ci sono editor migliori di notepad, citato solo per dimostrare che un programma Python non è altro che un file di testo.

Per far eseguire questo programma da Python, ci sono centinaia di modi. In Windows, è sufficiente fare clic sul file, aprirlo con Python, ed eseguirlo. Ma si può anche eseguire con l'interprete di Python stesso. Per fare questo, l'interprete deve sapere dove si trova il programma .py. In FreeCAD, il modo più semplice è quello di inserire il programma in un luogo che l'interprete Python di FreeCAD conosce di default, quale, ad esempio, la cartella bin di FreeCAD, o una qualsiasi delle cartelle Mod. (In Linux, si ha probabilmente una directory /home/ /.FreeCAD/Mod, aggiungiamo una sottodirectory a quegli script richiamati dove inseriremo il file di testo.) Supponiamo di scrivere questo file:

e di salvarlo con il nome MioTest.py nella nostra directory /bin di FreeCAD (o on Linux to /home/ /.FreeCAD/Mod/scripts). Ora, avviamo FreeCAD e nella finestra interprete scriviamo:

senza l'estensione. py. Questo comando esegue semplicemente il contenuto del file, riga per riga, esattamente come quando viene scritto nell'interprete. Viene creata la funzione somma, poi viene stampato il messaggio. Però c'è una grande differenza: il comando di importazione (import) serve non solo per eseguire i programmi contenuti in un file, come il nostro, ma anche per caricare le funzioni interne, in modo da renderle disponibili nell'interprete. I file, come il nostro, contenenti funzioni sono chiamati moduli.

Di solito, come si è fatto in precedenza, quando si scrive la funzione sum nell'interprete, si digita semplicemente:

Invece, quando si importa un modulo contenente una funzione sum, la sintassi è un po' diversa. Si scrive:

Cioè, il modulo viene importato come un "contenitore", e tutte le sue funzioni sono all'interno. Dato che è possibile importare più moduli, ciò è estremamente utile per tenere il tutto ben organizzato. In sostanza, quando si vede "qualcosa.qualcosaAltro", con un punto in mezzo, significa che "qualcosaAltro" è contenuto in "qualcosa".

Si può anche estrarre da test una sua parte, e importare la funzione sum direttamente nello spazio principale dell'interprete, in questo modo:

In pratica tutti i moduli si comportano in questo modo. È possibile importare un modulo, e poi utilizzare le sue funzioni tramite l'istruzione: module.function (argomento). Quasi tutti i moduli eseguono le seguenti operazioni: definiscono le funzioni, i nuovi tipi di dati e le classi che è possibile utilizzare nell'interprete o nei moduli Python, perché nulla impedisce di importare altri moduli all'interno di un proprio modulo!

Un'ultima cosa estremamente utile. Come si fa per sapere quali moduli sono disponibili, quali funzioni sono al loro interno e come usarli (cioè, di che tipo di argomenti hanno bisogno)? Si è già visto che Python ha una funzione help. Digitare:

Viene restituito un elenco di tutti i moduli disponibili. Digitare q per uscire dall'aiuto interattivo e importare qualsiasi di essi.

Si può anche sfogliare il contenuto del modulo tramite il comando dir:

In questo caso, si vedono tutte le funzioni contenute nel modulo di matematica (il modulo math), come, ad esempio, cose con strani nomi __ doc__, __ FILE__, __ name__. L'oggetto doc__ __ è estremamente utile, è un testo di documentazione. Ogni funzione dei moduli (se fatti bene) ha un proprio __doc__ che spiega come usarla. Se, per esempio, si vuole sapere come usare la funzione sin (seno) contenuta all'interno del modulo math, basta digitare:

(Potrebbe non essere evidente, ma su entrambi i lati del doc ci sono due caratteri di sottolineatura.)

E infine un ultimo piccolo omaggio: quando lavoriamo su un modulo nuovo o esistente, è meglio sostituire l'estensione del file con py come: myModule.FCMacro => myModule.py. Spesso vogliamo testarlo, quindi lo caricheremo come sopra.

Però, si può fare in due modi: 1. Utilizzare una funzione exec o execfile di Python all'interno della macro.

Iniziare con FreeCAD
Ora che si ha un'idea di come funziona Python si può iniziare ad esplorare quello che FreeCAD ha da offrire. Le funzioni Python di FreeCAD sono tutte ben organizzate in moduli diversi. Alcuni di loro vengono caricati (importati) all'avvio di FreeCAD. Quindi, basta solo, digitare: