FOR KIDSFOR KIDS

PYTHON

FOR KIDS

A Playful Introduction to Programming

Jason R. Briggs

Contents in Detail

About the Author and Technical Reviewers

xv

Acknowledgments

xvii

Introduction

xix

Why Python? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xx How to Learn to Code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xx Who Should Read This Book . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxi What's in This Book . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxii The Companion Website . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxiii Have Fun! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxiii

Part I: Learning to Program

1

Not All Snakes Slither

3

A Few Words About Language . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Installing Python . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

Installing Python on Windows 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Installing Python on Mac OS X . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Installing Python on Ubuntu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Once You've Installed Python . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Saving Your Python Programs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 What You Learned . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

2

Calculations and Variables

15

Calculating with Python . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Python Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 The Order of Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

Variables Are Like Labels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Using Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 What You Learned . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

Python for Kids ?2012, Jason R. Briggs

3

Strings, Lists, Tuples, and Maps

25

Strings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Creating Strings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Handling Problems with Strings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 Embedding Values in Strings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Multiplying Strings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

Lists Are More Powerful Than Strings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Adding Items to a List . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Removing Items from a List . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 List Arithmetic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

Tuples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Python Maps Won't Help You Find Your Way . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 What You Learned . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 Programming Puzzles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

#1: Favorites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 #2: Counting Combatants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 #3: Greetings! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

4

Drawing with Turtles

43

Using Python's turtle Module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Creating a Canvas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Moving the Turtle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

What You Learned . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 Programming Puzzles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

#1: A Rectangle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 #2: A Triangle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 #3: A Box Without Corners . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

5

Asking Questions with if and else

53

if Statements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 A Block Is a Group of Programming Statements . . . . . . . . . . . . . . . 54 Conditions Help Us Compare Things . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

if-then-else Statements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 if and elif Statements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 Combining Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 Variables with No Value--None . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 The Difference Between Strings and Numbers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 What You Learned . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

viiiContents in Detail

Python for Kids ?2012, Jason R. Briggs

Programming Puzzles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 #1: Are You Rich? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 #2: Twinkies! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 #3: Just the Right Number . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 #4: I Can Fight Those Ninjas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

6

Going Loopy

67

Using for Loops . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 While We're Talking About Looping... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 What You Learned . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 Programming Puzzles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

#1: The Hello Loop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 #2: Even Numbers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 #3: My Five Favorite Ingredients . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 #4: Your Weight on the Moon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

7

Recycling Your Code with Functions

and Modules

81

Using Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 Parts of a Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 Variables and Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

Using Modules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 What You Learned . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 Programming Puzzles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

#1: Basic Moon Weight Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 #2: Moon Weight Function and Years . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 #3: Moon Weight Program . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

8

How to Use Classes and Objects

93

Breaking Things into Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 Children and Parents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 Adding Objects to Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 Defining Functions of Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 Adding Class Characteristics as Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 Why Use Classes and Objects? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 Objects and Classes in Pictures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100

Other Useful Features of Objects and Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 Inherited Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 Functions Calling Other Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

Python for Kids ?2012, Jason R. Briggs

Contents in Detailix

Initializing an Object . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 What You Learned . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 Programming Puzzles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107

#1: The Giraffe Shuffle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 #2: Turtle Pitchfork . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108

9 Python's Built-In Functions

109

Using Built-in Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 The abs Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 The bool Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 The dir Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 The eval Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 The exec Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 The float Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 The int Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 The len Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 The max and min Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 The range Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 The sum Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122

Working with Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 Creating a Test File . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 Opening a File in Python . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 Writing to Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126

What You Learned . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 Programming Puzzles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127

#1: Mystery Code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 #2: A Hidden Message . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 #3: Copying a File . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128

10

Useful Python Modules

129

Making Copies with the copy Module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 Keeping Track of Keywords with the keyword Module . . . . . . . . . . . . . . . 133 Getting Random Numbers with the random Module . . . . . . . . . . . . . . . . 133

Using randint to Pick a R andom Number . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 Using choice to Pick a Random Item from a List . . . . . . . . . . . . . . 135 Using shuffle to Shuffle a List . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 Controlling the Shell with the sys Module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 Exiting the Shell with the exit function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 Reading with the stdin Object . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 Writing with the stdout Object . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 Which Version of Python Am I Using? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138

xContents in Detail

Python for Kids ?2012, Jason R. Briggs

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