Introduction to Python/it

Questo è una breve guida realizzata per chi si avvicina per la prima volta a Python. Python è un linguaggio di programmazione multi-piattaforma open-source. Python dispone di numerose funzionalità che lo rendono molto diverso dagli altri comuni linguaggi di programmazione, ed è facilmente accessibile ai nuovi utenti:


 * È stato progettato appositamente per essere letto facilmente dalle persone, quindi è molto facile da imparare e da capire.
 * È interpretato, ciò significa che, a differenza dei linguaggi compilati come il C, non è necessario compilare il programma prima di poterlo eseguire. Quando si desidera, il codice che si scrive può essere eseguito immediatamente, riga dopo riga. Siccome si procede gradualmente, passo dopo passo, è facile impararlo e trovare gli eventuali errori nel codice.
 * Può essere incorporato in altri programmi per essere usato come linguaggio di script. FreeCAD ha un interprete Python integrato, così, in FreeCAD, è possibile scrivere dei codici Python che manipolano parti di FreeCAD, ad esempio per creare la geometria. Questo è estremamente performante, perché invece di premere semplicemente un pulsante denominato "Crea sfera", che un programmatore ha messo a disposizione, si ha la libertà di creare facilmente dei propri strumenti per produrre una particolare geometria desiderata.
 * È estensibile. Si possono inserire facilmente dei nuovi moduli nella propria installazione di Python ed estenderne le funzionalità. Ad esempio, esistono moduli Python che permettono di leggere e scrivere le immagini jpg, di comunicare con Twitter, di programmare le operazioni del proprio sistema operativo, ecc.

Ora, mettiamoci al lavoro! Ricordare che ciò che verrà dopo è solamente una semplice introduzione e non un tutorial completo. Ma la speranza è che dopo si avranno basi sufficienti per esplorare più in profondità i meccanismi di FreeCAD.

L'interprete
Di solito, per scrivere programmi per computer, basta aprire un editor di testo (o l'ambiente di programmazione preferito che, in genere, è un editor di testo con strumenti aggiuntivi), scrivere il programma, quindi compilarlo ed eseguirlo. Il più delle volte 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 del suo interprete. L'interprete Python è una finestra con un prompt dei comandi, dove si può digitare direttamente il codice Python. Se si installa Python sul ​​proprio computer (scaricarlo dal sito web di Python se lavorate su Windows o Mac, installarlo dal repository dei pacchetti se utilizzate GNU/Linux), si avrà un interprete Python nel menu di avvio. FreeCAD dispone di un proprio interprete Python visualizzato nella sua finestra inferiore:



Se non è visibile, cliccare su Visualizza → Viste → Console Python.

L'interprete mostra la versione di Python, quindi il simbolo >>>, che è il suo prompt dei comandi, cioè, dove si deve inserire il codice Python. Scrivere il codice nell'interprete è semplice: ogni riga è una istruzione. Quando si preme Invio, la riga di codice viene eseguita (dopo essere stata istantaneamente e invisibilmente compilata). Ad esempio, provare a scrivere questo:

per Python  è una speciale parola chiave che, ovviamente, serve per stampare qualcosa sullo schermo. Quando si preme Invio, l'operazione viene eseguita, e viene stampato il messaggio "ciao". Se si commette un errore, provare, per esempio, a scrivere:

Python dice che non conosce ciao. I caratteri " " specificano che il contenuto è una stringa. In gergo tecnico, una stringa è semplicemente un pezzo di testo. Senza i segni ", la parola ciao viene vista come una specificazione del comando di stampa, cioè come una speciale parola chiave di Python, e non come un testo. Il fatto importante è che l'errore viene immediatamente notificato. Premendo la freccia verso l'alto (o, nell'interprete di FreeCAD, CTRL + freccia su), si può tornare all'ultimo comando scritto e correggerlo.

L'interprete Python possiede anche un sistema di aiuto incorporato. Provare a digitare:

oppure, ad esempio, se non si riesce a capire cosa è andato storto con il precedente comando print ciao, e si desiderano delle informazioni specifiche sul comando "print" digitare:

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

Ora che si ha il controllo totale dell'interprete, si può cominciare con le cose significative.

Variabili
Naturalmente, stampare "ciao" non è molto interessante. Più interessante è stampare cose che non si conoscono prima, o lasciare che Python le trovi per noi. Qui entra in gioco il concetto di variabile. Una variabile è semplicemente un valore che viene memorizzato con un nome specifico. Ad esempio, digitare 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:

Visto? ciao ora non è più una parola indefinita. E se, per sfortuna, si sceglie un nome che in Python esiste già? Supponiamo di voler conservare una stringa con il nome "print":

Python è molto intelligente e ci dice che questo non è possibile. Possiede alcune parole chiave "riservate" che non possono essere modificate. Invece le nostre variabili possono essere modificate in qualsiasi momento, il che è esattamente il motivo per cui sono chiamate variabili, ovvero il contenuto può variare. Ad esempio:

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

Notare che è importante dare alle variabili dei nomi descrittivi. Quando si scrivono programmi lunghi, dopo un po' probabilmente non si ricorda più cosa rappresenta la variabile denominata "a". Se invece viene chiamata, ad esempio, MioMessaggioDiBenvenuto, quando la si vede, si capisce facilmente a cosa serve. In più è un passo avanti verso l'autodocumentazione del proprio codice.

Case is very important. myVariable is not the same as myvariable, the difference in the upper/lower case v. If you were to enter print myvariable it would come back with an error as not defined.

Numeri
È noto che la programmazione serve per trattare ogni tipo di dati, non solo le stringhe di testo, ma soprattutto i numeri. È molto importante che Python sappia che tipo di dati deve trattare. Nell'esempio precedente, con print ciao, si è visto che il comando print ha riconosciuto la nostra stringa "ciao". Questo perché utilizzando il segno ", abbiamo specificato al comando print che ciò che seguiva era una stringa di testo.

Per controllare in qualsiasi momento di quale tipo sono i dati contenuti in una variabile si utilizza la speciale parola chiave di Python type:

In questo caso ci dice che il contenuto di myVar è 'str', ovvero una stringa in gergo Python. Ci sono anche altri tipi di dati, ad esempio i numeri interi (integer) e i numeri in virgola mobile (float numbers):

Questo è già molto più interessante, vero? Ora si dispone di una potente calcolatrice! Notare bene come funziona. Python capisce che 10 e 20 sono numeri interi, quindi vengono memorizzati come "int", e con essi Python può fare tutte le operazioni consentite con numeri interi. Osservare i risultati di questo codice:

Visto? Python è stato indotto a considerare le due variabili non più come numeri, ma come semplici parti di testo. Python può unire insieme due parti di testo, ma con esse non cerca di produrre una somma. Torniamo ai numeri. Oltre ai numeri interi (int) ci sono anche i numeri in virgola mobile (float). I numeri interi non hanno una parte decimale, mentre i numeri float possono avere una parte decimale:

I numeri Int e Float possono essere mescolati tra di loro senza problemi:

Naturalmente il totale ha dei decimali, vero? Quindi Python ha deciso automaticamente che il risultato è un float. In molti casi, come in questo, Python decide automaticamente il tipo da usare. In altri casi no. Ad esempio con:

Si produce un errore, varA è una stringa e varB è un int, quindi Python non sa cosa fare. Ma possiamo indurre Python a convertire i tipi:

Ora entrambi sono stringhe, e l'operazione funziona! Notare che, con questi comandi, varB è convertita in "stringa" solo al momento della stampa, però varB originale non viene modificata. Per trasformare varB permanentemente in una stringa, si deve fare:

Inoltre è possibile usare int e float per convertire in int e in float:

Note sui comandi Python

Sicuramente avete notato che in questa sezione il comando di stampa (print) è stato utilizzato in diversi modi. Abbiamo stampato variabili, somme, parti separati da virgole, e anche il risultato di altri comandi Python, ad esempio type. Forse avete anche notato che questi due comandi,

producono esattamente lo stesso risultato. Questo succede perché siamo nell'interprete, dove ogni cosa viene sempre automaticamente stampata sullo schermo. Per velocizzare, d'ora in avanti si può fare a meno di usarlo e quindi scrivere semplicemente:

Inoltre avrete notato che con la maggior parte dei comandi (o parole chiave) di Python si usano le parentesi per dire loro su quale contenuto devono operare: type, int, str, ecc. Unica eccezione è il comando print, ma in realtà non si tratta di un'eccezione, anche lui funziona normalmente in questo modo:

print ("ciao")

però, siccome viene utilizzato frequentemente, i programmatori di Python ne hanno creato una versione semplificata.

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.

Indentation is cool because it aids in program readability. If you use large indentations (for example use tabs instead of spaces because it's larger), when you write a big program you'll have a clear view of what is executed inside what. We'll see that commands other than for-in, can have indented blocks of code too.

For-in commands can be used for many things that must be done more than once. It can, for example, be combined with the range command:

(If you have been running the code examples in an interpreter by Copying and Pasting, you will find the previous block of text will throw an error. Instead, copy to the end of the indented block, i.e. the end of the line total = total + number and then paste to the interpreter.  In the interpreter issue an until the three dot prompt disappears and the code runs.  Then copy the final two lines into the interpreter followed by one or more The final answer should appear.)

If you would type into the interpreter help(range) you would see:

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

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
There are few standard Python commands. In the current version of Python, there are about 30, and we already know several of them. But imagine if we could invent our own commands? Well, we can, and it's extremely easy. In fact, most the additional modules that you can plug into your Python installation do just that, they add commands that you can use. A custom command in Python is called a function and is made like this:

(Another copy and paste error, only copy through the end of the indented section i.e. " square meters" Paste to the interpreter, and issue until the three dot prompt goes a way, then copy and paste the final line.)

Extremely simple: the def command defines a new function. You give it a name, and inside the parenthesis you define arguments that we'll use in our function. Arguments are data that will be passed to the function. For example, look at the len command. If you just write len alone, Python will tell you it needs an argument. That is, you want len of something, right? Then, for example, you'll write len(myList) and you'll get the length of myList. Well, myList is an argument that you pass to the len function. The len function is defined in such a way that it knows what to do with what is passed to it. Same as we did here.

The "myValue" name can be anything, and it will be used only inside the function. It is just a name you give to the argument so you can do something with it, but it also serves to tell the function how many arguments to expect. For example, if you do this:

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:

will print the result on the screen, but outside the interpreter, since there is no print command inside the function, nothing would appear on the screen. You would need to:

Per ulteriori informazioni sulle funzioni leggere | qui.

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

Until now, we wrote Python instructions line by line in the interpreter, right? What if we could write several lines together, and have them executed all at once? It would certainly be handier for doing more complex things. And we could save our work too. Well, that too, is extremely easy. Simply open a text editor (such as the windows notepad, Linux gedit, emacs, or vi), and write all your Python lines, the same way as you write them in the interpreter, with indentations, etc. Then, save that file somewhere, preferably with a .py extension. That's it, you have a complete Python program. Of course, there are much better editors than notepad, but it is just to show you that a Python program is nothing else than a text file.

To make Python execute that program, there are hundreds of ways. In windows, simply right-click your file, open it with Python, and execute it. But you can also execute it from the Python interpreter itself. For this, the interpreter must know where your .py program is. In FreeCAD, the easiest way is to place your program in a place that FreeCAD's Python interpreter knows by default, such as FreeCAD's bin folder, or any of the Mod folders. (In Linux, you probably have a directory /home/ /.FreeCAD/Mod, let's add a subdirectory to that called scripts where we will put the text file.) Suppose we write a file like this:

and we save it as myTest.py in our FreeCAD/bin directory (or on Linux to /home/ /.FreeCAD/Mod/scripts.) Now, let's start FreeCAD, and in the interpreter window, write:

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:

That is, the module is imported as a "container", and all its functions are inside. This is extremely useful, because we can import a lot of modules, and keep everything well organized. So, basically, everywhere you see something.somethingElse, with a dot in between, that means somethingElse is inside something.

We can also import our sum function directly into the main interpreter space, like this:

Basically all modules behave like that. You import a module, then you can use its functions: module.function(argument). Almost all modules do that: they define functions, new data types and classes that you can use in the interpreter or in your own Python modules, because nothing prevents you from importing other modules inside your module!

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:

(It may not be evident, but on either side of doc are two underscore characters.)

And finally one last little goodie: When we work on a new or existing module, it's best to replace the file extension with py such as: myModule.FCMacro => myModule.py. We often want to test it so we will load it as above.

But what if we see that myTestFunction doesn't work correctly? We go back to our editor and make changes. Then, instead of closing and reopening the python interpreter, we can simply update the module like this:

This file renaming is because Python doesn't know about the extension FCMacro.

However, there are two alternates: Inside the one macro use Python's exec or execfile functions.

oppure

To share code across macros, you can access the FreeCAD or FreeCADGui module (or any other Python module) and set any attribute to it. This should survive the execution of the macro.

Iniziare con FreeCAD
Well, I think you now have a good idea of how Python works, and you can start exploring what FreeCAD has to offer. FreeCAD's Python functions are all well organized in different modules. Some of them are already loaded (imported) when you start FreeCAD. So, just do

e continuate a leggere in Script base in FreeCAD...

Of course, we saw here only a very small part of the Python world. There are many important concepts that we didn't mention. There are three very important Python reference documents on the net: Be sure to bookmark them!
 * the official Python tutorial with way more information than this one
 * the official Python reference
 * the Dive into Python wikibook/ book.