Chapter 1 Introduction To Python¶

Keynote¶

1.1 What is Python? (Python ဆိုတာ ဘာလဲ)¶

Python ဆိုတာက Guido Van Rossum ဖန်တီးခဲ့တဲ့ High-level programming language တစ်ခု ဖြစ်ပါတယ်။ ဖန်တီးရှင် Guido ကိုတော့ ချစ်စနိုးနဲ့ Benevolent Dictator For Life လို့ တင်စားခေါ်ဝေါ်ကြပါတယ်။
Python ကို ၁၉၉၁ ခုနှစ်မှာ စတင်မိတ်ဆက်ခဲ့တာပါ။ အခုဆိုရင် Windows နဲ့ Linux အပါအဝင် Operating Systems တော်တော်များများမှာ Python interpreters တွေကို အသုံးပြုနိုင်နေပါပြီ။
Python ရေးတဲ့ Programmers တွေကိုတော့ Pythonists (သို့မဟုတ်) Pythonistas လို့ ခေါ်လေ့ရှိကြပါတယ်။

1.2 Reasons for Popularity (ဘာလို့ ဒီလောက် ခေတ်စားလာတာလဲ)¶

Python ဒီလောက်ထိ လူကြိုက်များပြီး ခေတ်စားလာရတဲ့ အကြောင်းရင်းတွေ အများကြီးရှိပါတယ်။ တချို့အချက်တွေကတော့ -

(a) Free (အခမဲ့ရတယ်):

Python က သုံးရတာ Free ဖြစ်သလို ဖြန့်ဝေရတာလည်း လွတ်လပ်တယ်။ ပြီးတော့ Community support လည်း အရမ်းကောင်းတယ်။
Python interpreter ကို အဓိက Platform တိုင်းအတွက် ရနိုင်ပါတယ်။

(b) Software quality (Software အရည်အသွေး):

ရိုးရိုး Scripting languages တွေနဲ့ တခြားရိုးရာ Languages တွေထက် ပိုကောင်းတယ်။
Code က ဖတ်ရလွယ်တဲ့အတွက် ပြန်သုံးရတာ (Reusable)၊ ပြင်ဆင်ထိန်းသိမ်းရတာ (Maintainable) အရမ်းအဆင်ပြေတယ်။
အဆင့်မြင့်တဲ့ Reuse mechanisms တွေကိုလည်း Support လုပ်ပေးတယ်။

Statically typed languages တွေထက်စာရင် အများကြီး ပိုပြီး အလုပ်တွင်တယ်။
Code ရေးရတာ အများကြီး ပိုတိုတယ်။
စာရိုက်ရတာ သက်သာမယ်၊ Debug လုပ်ရတာနဲ့ Maintain လုပ်ရတာ ပိုလွယ်တယ်။
Compile လုပ်တာတို့၊ Link ချိတ်တာတို့လို ကြာတဲ့အဆင့်တွေ လုပ်နေစရာ မလိုတော့ဘူး။

(d) Program portability (နေရာစုံမှာ အလုပ်လုပ်နိုင်မှု):

Python Programs တွေက Platform တော်တော်များများမှာ ဘာမှ ပြင်စရာမလိုဘဲ ဒီတိုင်း Run လို့ရတယ်။
လက်ရှိ လူသုံးများတဲ့ Platform တိုင်းမှာ Python က အလုပ်လုပ်ပါတယ်။
ကိုယ်ရေးထားတဲ့ Program ကို Platform အသစ်တစ်ခုဆီ ပြောင်းတင်ချင်ရင် (Porting) ဟိုဘက်ဒီဘက် Cut and paste လုပ်လိုက်ရုံပါပဲ။ ဒါက GUI၊ DB access၊ Web programming၊ OS interfacing နဲ့ Directory access စတာတွေအထိ အကျုံးဝင်ပါတယ်။

(e) Support libraries (Library အထောက်အပံ့များ):

Text pattern matching ကနေ Networking အပိုင်းထိ Library support အရမ်းတောင့်တင်းတယ်။
Third party libraries တွေလည်း တော်တော်များများ စုဆောင်းထားပြီးသား ရှိတယ်။
Web site တည်ဆောက်တာ၊ Numeric programming၊ Game development နဲ့ Machine Learning တွေအတွက်ပါ Libraries တွေ အစုံရှိတယ်။

(f) Component integration (တခြားအရာများနှင့် ချိတ်ဆက်နိုင်မှု):

C၊ C++ libraries တွေနဲ့ Java components တွေကို လှမ်းခေါ်သုံးလို့ရတယ်။
COM၊ .NET လို Frameworks တွေနဲ့လည်း ချိတ်ဆက်လုပ်ဆောင်နိုင်တယ်။
SOAP၊ XML-RPC၊ CORBA လို Interfaces တွေကနေတစ်ဆင့် Network ပေါ်မှာ ချိတ်ဆက်ဆောင်ရွက်နိုင်တယ်။
လိုအပ်တဲ့ Glue code လေးတွေ သုံးလိုက်မယ်ဆိုရင် Python ကနေ C++၊ Java၊ C# classes တွေကို Subclass လုပ်ပြီး ကိုယ့် Program ရဲ့ လုပ်ဆောင်နိုင်စွမ်းကို ချဲ့ထွင်လို့ရတယ်။
Product တစ်ခုကို Customization လုပ်တာတို့၊ Extension လုပ်တာတို့မှာ လူသုံးများကြတယ်။

(g) Enjoyment (သုံးရတာ အရသာရှိခြင်း):

သုံးရတာ လွယ်ကူရိုးရှင်းတယ်။
Built-in toolset တွေ ပါတယ်။
အလုပ်လုပ်ရတာမျိုး မဟုတ်ဘဲ Programming ရေးရတာကိုက ပျော်စရာကောင်းနေစေတယ်။

1.3 What sets Python apart? (Python ကို ဘာက ထူးခြားစေတာလဲ)¶

(a) Powerful (စွမ်းရည်မြင့်မားခြင်း):

Dynamic typing ဖြစ်တယ်။
Variable declaration ကြေညာပေးစရာ မလိုဘူး။
Automatic allocation နဲ့ Garbage Collection ပါပြီးသား။
Classes၊ Modules နဲ့ Exceptions တွေကို Support လုပ်တယ်။
Componentization နဲ့ Reuse လုပ်တာတွေကို ခွင့်ပြုပေးတယ်။
Lists၊ Dictionaries၊ Tuples စတဲ့ Containers တွေက အရမ်း Powerful ဖြစ်တယ်။

(b) Ready-made stuff (အဆင်သင့်သုံးနိုင်သော အရာများ):

Joining၊ Slicing၊ Sorting၊ Mapping စတဲ့ Operations တွေအတွက် Support ပါတယ်။
Library ပိုင်း တောင့်တင်းတယ်။
Third-party utilities တွေလည်း အများကြီးရှိတယ်။

ရိုက်ပြီး တန်း Run လိုက်ရုံပဲ (Type and run)။
Compile နဲ့ Link အဆင့်တွေ မလိုဘူး။
Interactive programming experience ကို ရစေတယ်။
အလုပ်ပြီးမြောက်မှု မြန်ဆန်တယ် (Rapid turnaround)။
Programs တွေက ရိုးရှင်းတယ်၊ ပိုပြီး Compact ဖြစ်သလို ပိုပြီး Flexible ဖြစ်တယ်။

1.4 Where is Python used? (Python ကို ဘယ်နေရာတွေမှာ သုံးကြလဲ)¶

Python ကို နေရာစုံ၊ ကဏ္ဍစုံမှာ အသုံးပြုကြပါတယ်။ အဓိက အသုံးပြုကြတာတွေကတော့

System programming
GUI applications တွေ တည်ဆောက်တဲ့နေရာ
Internet scripting
Component integration (တခြား Component တွေနဲ့ ချိတ်ဆက်ခြင်း)
Database programming
Rapid prototyping (နမူနာပုံစံ အမြန်ချရေးခြင်း)
Numeric နဲ့ Scientific programming
Game programming
Robotics programming

1.5 Who uses Python today? (လက်ရှိ Python ကို ဘယ်သူတွေ သုံးနေကြလဲ)¶

နာမည်ကြီး Organizations တော်တော်များများက Python ကို ရည်ရွယ်ချက်အမျိုးမျိုးနဲ့ သုံးနေကြပါတယ်။ ဥပမာအားဖြင့်

Google - သူတို့ရဲ့ Web search system မှာ သုံးပါတယ်။
YouTube - Video Sharing service အပိုင်းမှာ သုံးပါတယ်။
Bit-torrent - Peer to Peer file sharing system မှာ သုံးပါတယ်။
Intel, HP, Seagate, IBM, Qualcomm - Hardware testing ပြုလုပ်တဲ့အပိုင်းမှာ သုံးပါတယ်။
Pixar, Industrial Light and Magic - Movie animation ဖန်တီးတဲ့နေရာမှာ သုံးပါတယ်။
JP Morgan, Chase, UBS - Financial market forecasting (ငွေကြေးဈေးကွက် ခန့်မှန်းတွက်ချက်ခြင်း) အတွက် သုံးပါတယ်။
NASA, FermiLab - Scientific programming အတွက် သုံးပါတယ်။
iRobot - စီးပွားဖြစ်ရောင်းချတဲ့ Robot vacuum cleaners တွေမှာ သုံးပါတယ်။
NSA - Cryptographic နဲ့ Intelligence analysis ပြုလုပ်ရာမှာ သုံးပါတယ်။
IronPort - Email Servers တွေမှာ သုံးပါတယ်။

1.6 Programming Paradigms¶

Paradigm ဆိုတာက Organization principle တစ်ခုပါ၊ Model လို့လည်း ခေါ်ကြပါတယ်။
Programming paradigm/model ဆိုတာ Computer programs တွေရဲ့ Structure နဲ့ Elements တွေကို ဘယ်လိုတည်ဆောက်မလဲဆိုတဲ့ ပုံစံ (Style) တစ်ခုပါပဲ။
Functional၊ Procedural၊ Object-oriented၊ Event-driven စသဖြင့် Programming models တွေ အများကြီး ရှိပါတယ်။
Languages တော်တော်များများက Paradigms တစ်ခုမက Support ပေးထားကြပါတယ်။ ဥပမာ - Python ဆိုရင် Functional၊ Procedural၊ Object-oriented နဲ့ Event-driven programming models အားလုံးကို Support လုပ်ပါတယ်။
တချို့အခြေအနေတွေမှာ Functional programming က ရွေးချယ်စရာ ဖြစ်နေပေမယ့်၊ တခြားအခြေအနေတွေမှာတော့ Procedural programming က ပိုပြီး အဆင်ပြေတာမျိုး ရှိပါတယ်။
Paradigms တွေဆိုတာ တစ်ခုနဲ့တစ်ခု သီးသန့်ခွဲခြားထားရမယ့်အရာတွေ မဟုတ်ပါဘူး။ Program တစ်ပုဒ်တည်းမှာတင် Paradigms အများကြီးကို ရောသုံးလို့ ရပါတယ်။

1.6.1 Functional Programming Model¶

Functional programming က ပြဿနာတစ်ခုကို Functions အသေးလေးတွေအဖြစ် ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာလိုက်တာပါ။ အဲဒီ Functions တွေက Program ရဲ့ အဓိက Logic တွေ ဖြစ်လာပါတယ်။
Functions တွေက Input parameters တွေကို လက်ခံပြီး Outputs တွေကို ထုတ်ပေးပါတယ်။ Python မှာ lambda၊ map၊ reduce နဲ့ filter လိုမျိုး Functional programming techniques တွေ ပါဝင်ပါတယ်။ ဒါတွေကို Chapter 15 ရောက်ရင် အသေးစိတ် ဆွေးနွေးပါမယ်။
ဒီ Model မှာ Computation (တွက်ချက်ခြင်း) ကို Mathematical functions တွေ ဖြေရှင်းတွက်ချက်သလိုမျိုး သဘောထားပါတယ်။ ဥပမာ - ကိန်းဂဏန်းတစ်ခုရဲ့ Factorial value ရှာတာ၊ သို့မဟုတ် ဘယ်နှခုမြောက် Fibonacci number လဲဆိုတာ ရှာချင်ရင် အောက်က Functions တွေကို သုံးနိုင်ပါတယ် -

Factorial and Fibonacci

factorial(n) = 1 if n == 0
= n * factorial(n - 1) if n > 0

fibo(n) = 0 if n = 0
= 1 if n = 1
= fibo(n - 2) + fibo(n - 1) if n > 1

Function တစ်ခုရဲ့ Output value က သူ့ရဲ့ Arguments တွေအပေါ်မှာပဲ မူတည်ပါတယ်။ ဒါကြောင့် Function တစ်ခုကို တူညီတဲ့ Value နဲ့ ခေါ်လိုက်တိုင်း အမြဲတမ်း တူညီတဲ့ Result ကိုပဲ ရရှိစေပါတယ်။ ဒီအချက်ကြောင့် Parallel execution လုပ်ဖို့အတွက် အထူးသင့်တော်ပါတယ်။
ဘယ် Function ကမှ တခြား Variables တွေအပေါ် Side effects မဖြစ်စေပါဘူး (State က မပြောင်းလဲဘဲ ကျန်ရှိနေပါတယ်)။
Functional programming model ကို Declarative programming paradigm လို့လည်း ခေါ်လေ့ရှိကြပါတယ်။ ဘာကြောင့်လဲဆိုတော့ Statements တွေအစား Expressions (သို့မဟုတ်) Declarations တွေနဲ့ Programming ရေးသားလို့ ဖြစ်ပါတယ်။

1.6.2 Procedural Programming Model¶

Procedural programming က ပြဿနာတစ်ခုကို Procedures အစုအဝေးတွေအဖြစ် ခွဲခြားလိုက်တာပါ။ ဒီ Procedures တွေက Program ရဲ့ အဓိက Logic တွေ ဖြစ်လာပါတယ်။
Procedures တွေက Input parameters တွေကို လက်ခံပြီး Outputs တွေကို ထုတ်ပေးပါတယ်။ Python မှာ Functions၊ Classes၊ Modules စတဲ့ Procedural programming techniques တွေ ပါဝင်ပါတယ်။ ဒါတွေကို Chapter 15 မှာ ဆွေးနွေးသွားပါမယ်။
ဒီ Model မှာ Computation (တွက်ချက်ခြင်း) ကို Procedures တွေရဲ့ Evaluation လုပ်ဆောင်ချက်အဖြစ် သတ်မှတ်ပါတယ်။ ဥပမာ - ကိန်းဂဏန်းတစ်ခုရဲ့ Factorial value ရှာတာ၊ သို့မဟုတ် ဘယ်နှခုမြောက် Fibonacci number လဲဆိုတာ ရှာချင်ရင် အောက်က Procedures တွေကို သုံးနိုင်ပါတယ် -

Factorial and Fibonacci

def factorial(n):
    if n == 0:
        return 1
    else:
        return n * factorial(n - 1)

def fibo(n):
    if n == 0:
        return 0
    elif n == 1:
        return 1
    else:
        return fibo(n - 2) + fibo(n - 1)

Procedure တစ်ခုရဲ့ Output value က သူ့ရဲ့ Arguments တွေအပေါ်မှာပဲ မူတည်ပါတယ်။ ဒါကြောင့် Procedure တစ်ခုကို တူညီတဲ့ Value နဲ့ ခေါ်လိုက်တိုင်း အမြဲတမ်း တူညီတဲ့ Result ကိုပဲ ရရှိစေပါတယ်။ ဒီအချက်ကြောင့် Parallel execution လုပ်ဖို့အတွက် အထူးသင့်တော်ပါတယ်။
ဘယ် Procedure ကမှ တခြား Variables တွေအပေါ် Side effects မဖြစ်စေပါဘူး (State က မပြောင်းလဲဘဲ ကျန်ရှိနေပါတယ်)။
Procedural programming model ကို Imperative programming paradigm လို့လည်း ခေါ်ကြပါတယ်။ ဘာကြောင့်လဲဆိုတော့ Expressions (သို့မဟုတ်) Declarations တွေအစား Statements (သို့မဟုတ်) Instructions တွေနဲ့ Programming လုပ်လို့ ဖြစ်ပါတယ်။
Procedural programming က Statement တစ်ကြောင်းချင်းစီ (Procedure တစ်ခုချင်းစီ) အလုပ်လုပ်ပြီး ပြဿနာကို ဖြေရှင်းပါတယ်။ ဒါကြောင့် သူ့မှာ သတ်မှတ်ထားတဲ့ Order အတိုင်း Execute လုပ်မယ့် အဆင့်ဆင့် ပါဝင်ပါတယ်။
သူကလည်း Functions တွေကို သုံးပေမယ့် Functional programming မှာ သုံးတဲ့ Mathematical functions တွေနဲ့တော့ မတူပါဘူး။ Functional programming က Expressions တွေကို အဓိကထားပြီး၊ Procedural programming ကတော့ Statements တွေကို အဓိကထားပါတယ်။
Statements တွေမှာ Values မရှိပါဘူး၊ အဲဒီအစား သူတို့က Conceptual machine ရဲ့ State တစ်ခုခုကို ပြောင်းလဲပေးလိုက်ပါတယ်။
တူညီတဲ့ Language expression ဖြစ်ပေမယ့် Run နေတဲ့ Program ရဲ့ Global state အပေါ်မူတည်ပြီး အချိန်မတူရင် Values ကွဲပြားသွားနိုင်ပါတယ်။ နောက်ပြီး Functions တွေက Program ရဲ့ State ကို ပြောင်းလဲနိုင်ပါတယ်။
Explicit sequence of statements တွေနဲ့ State ကို ပြောင်းလဲတဲ့အတွက် Procedural programming model ကို Imperative programming လို့ ခေါ်လေ့ရှိကြတာပါ။

1.6.3 Object-oriented Programming Model¶

ဒီ Model ကတော့ ကွန်ပျူတာထဲမှာ Objects လေးတွေနဲ့ တည်ဆောက်ထားတဲ့ ကမ္ဘာငယ်လေးတစ်ခု ဖန်တီးပြီး Real world (အပြင်လောကကြီး) ကို တုပထားတာ ဖြစ်ပါတယ်။
တက္ကသိုလ်တစ်ခုရဲ့ System မှာဆိုရင် VC (ပါမောက္ခချုပ်)၊ Professors၊ Non-teaching staff၊ Students၊ Courses၊ Semesters၊ Examinations စတာတွေ အားလုံးက Objects တွေ ဖြစ်နိုင်ပါတယ်။
Object တိုင်းမှာ State (values) နဲ့ Behavior (interface/methods) ရှိကြပါတယ်။ Objects တွေက သူတို့ကို ဖန်တီးလိုက်တဲ့ Class အပေါ်မူတည်ပြီး State နဲ့ Behavior တွေကို ရရှိပါတယ်။
Objects တွေက တစ်ခုနဲ့တစ်ခု Interface methods တွေကို လှမ်းခေါ်ပြီး Messages တွေ ပေးပို့ကာ အပြန်အလှန် ဆက်သွယ်လုပ်ဆောင်ကြပါတယ်။

1.6.4 Event-driven Programming Model¶

ဒီ Model ကိုတော့ Windows၊ Check boxes၊ Buttons၊ Combo-boxes၊ Scroll bars၊ Menus စတာတွေပါတဲ့ GUI applications တွေ ရေးသားရာမှာ အများဆုံး သုံးကြပါတယ်။
ကျွန်တော်တို့က ဒီ Elements တွေနဲ့ ထိတွေ့ဆက်ဆံလိုက်တဲ့အခါ (ဥပမာ - Button နှိပ်တာ၊ Scrollbar ဆွဲတာ၊ Menu item ရွေးတာမျိုး)၊ Events တွေ ဖြစ်ပေါ်လာပြီး ဒီ Elements တွေက Messages တွေကို ထုတ်လွှတ်ပေးပါတယ်။ ဒီ GUI elements တွေမှာ Register လုပ်ထားတဲ့ Listener methods တွေက အဲဒီ Events တွေကို တုံ့ပြန်ဆောင်ရွက်ပါတယ်။
ကျွန်တော်တို့ GUI elements တွေကို သုံးတဲ့ပုံစံအပေါ် မူတည်ပြီး Events တွေက ဘယ်အစဉ်လိုက် ဖြစ်မယ်ဆိုတာ အသေအချာ ပြောလို့မရတဲ့အတွက် Listeners တွေက Events တွေကို Asynchronous manner (အစဉ်လိုက်မဟုတ်သော ပုံစံ) နဲ့ Handle လုပ်နိုင်စွမ်း ရှိရပါမယ်။

Exercises¶

[A] Answer the following (အောက်ပါတို့ကို ဖြေဆိုပါ):

(a) Python ကို လူသုံးများတဲ့ နယ်ပယ် (၅) ခုကို ဖော်ပြပါ။
(b) Event-driven programming ကို ဘယ်နေရာမှာ အဓိက အသုံးပြုသလဲ။
(d) ဒီ Chapter မှာ ဆွေးနွေးခဲ့တဲ့ Programming models အမျိုးမျိုးရဲ့ အရေးအကြီးဆုံး Feature တစ်ခုစီက ဘာလဲ။
(e) အောက်ပါအချက်များထဲမှ ဘယ်အရာက Python ရဲ့ Feature မဟုတ်သလဲ။
Static typing
Dynamic typing
Error numbers ဖြင့် Run-time error handling လုပ်ခြင်း
Lists၊ Dictionaries၊ Tuples ကဲ့သို့သော Containers များအတွက် Library support ပါဝင်ခြင်း
(f) အောက်ပါ Programming models တစ်ခုစီအတွက် ဥပမာ Application တစ်ခုစီ ပေးပါ။
Functional model
Procedural model
Object-oriented model
Event-driven model

[B] State whether the following statements are True or False (အောက်ပါအဆိုများသည် မှန်/မှား ဖော်ပြပါ):

(a) Python သည် အခမဲ့အသုံးပြုနိုင်ပြီး ဖြန့်ဝေနိုင်သည်။
(b) Python Program တစ်ပုဒ်တည်းကို မတူညီတဲ့ OS - Microprocessor တွဲဖက်တွေမှာ အသုံးပြုနိုင်သည်။
(d) Python တွင် Variable ၏ Type ကို ၎င်း၏ အသုံးပြုပုံအပေါ် မူတည်ပြီး ဆုံးဖြတ်သည်။
(e) Python ကို GUI applications များ တည်ဆောက်ရန် အသုံးမပြုနိုင်ပါ။
(f) Python သည် Functional၊ Procedural၊ Object-oriented နှင့် Event-driven programming models များကို Support လုပ်သည်။
(g) GUI applications များသည် Event-driven programming model ကို အခြေခံသည်။
(h) Functional programming model သည် Objects အများအပြား ချိတ်ဆက်လုပ်ဆောင်ခြင်း ဖြစ်သည်။

[C] Match the following pairs (အောက်ပါတို့ကို တွဲဖက်ပါ):

(a) Functional programming -> 1. GUI element based interaction
(b) Event-driven programming -> 2. Interaction of objects
(d) OOP -> 4. Maths-like functions

[D] Fill in the blanks (ကွက်လပ်ဖြည့်ပါ):

(a) Functional programming paradigm ကို ________ programming model ဟုလည်း ခေါ်သည်။
(b) Procedural programming paradigm ကို ________ programming model ဟုလည်း ခေါ်သည်။
(d) Python Programmers များကို _________ ဟု ခေါ်လေ့ရှိသည်။