Beej’s Guide to Python Programming
                       For Beginners
                    Brian “Beej Jorgensen” Hall
                 v0.0.8, Copyright © November 11, 2020
                                    Contents
                                    Intro                                                                                                                                                                 1
                                          Audience . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                1
                                          Platform and Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                1
                                          Official Homepage and Books For Sale                               .   .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .       1
                                          Email Policy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                2
                                          Mirroring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                               2
                                          Note for Translators                .  .  .   .  .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .       2
                                          Copyright, Distribution, and Legal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                2
                                          Dedication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                3
                                          Publishing Information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                3
                                    WhatisProgramming,Anyway?                                                                                                                                             4
                                          Objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                4
                                          MoreTerminologyThanYouWanted . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                          4
                                          What’s This Talk About Problem Solving? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                   5
                                          SoHowToSolveIt? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                     5
                                          WhatisPython? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                   6
                                          Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                 6
                                    WhatsoftwarewillIneed?                                                                                                                                                7
                                          Objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                7
                                          Whatareall these things?                      .  .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .       7
                                          Terminal/Shell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                7
                                                    Windows . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                             7
                                                    Windowsgitbash (optional)                       .  .  .  .   .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .       8
                                                    WindowsShellApp(optional) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                 8
                                                    WindowsWSL(optional) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                  8
                                                    Mac . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                             9
                                                    Linux/Unix-likes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                            9
                                          Codeeditor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                9
                                                    WindowsVSCode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                 9
                                                    Mac . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                           10
                                                    Linux and other Unix-likes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                          10
                                          Python itself! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                            10
                                                    AnoteonPython2versusPython3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                 10
                                                    Checking to see if you already have Python installed . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                          10
                                                    Windowsnative . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                             10
                                                    WindowsWSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                              11
                                                    Mac . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                           11
                                                    Linux/Unix-likes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                          11
                                          Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                               11
                                    HowdoIwriteaprogram?                                                                                                                                                12
                                          Objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                              12
                                          TheProblemThatNeedsSolving . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                      12
                                          Start with the Terminal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                             12
                                                                                                                       i
                                    CONTENTS                                                                                                                                                              ii
                                          Launching your code editor                       .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .     13
                                          Running the Program! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                13
                                          Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                             14
                                          Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                               14
                                    DataandProcessingData                                                                                                                                               15
                                          Objective . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                             15
                                          Data, Variables, and Math                     .  .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .     15
                                          Assiging from One Variable to Another                              .   .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .     18
                                          Your Mental Model of Computation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                  18
                                          User Input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                              19
                                          Data Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                              20
                                          Converting Between Data Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                 21
                                          Input Two Numbers and Print the Sum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                 21
                                          Wrapping it Up . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                              23
                                          Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                             23
                                          Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                               25
                                    FlowControlandLooping                                                                                                                                               26
                                          Objective . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                             26
                                          Chapter Project Specification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                             26
                                          WhatisFlowControl? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                  26
                                          Boolean Algebra and Expressions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                 27
                                          Boolean Operations in Python . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                29
                                          TheAlmightyifStatement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                    30
                                          AndNow: whileLoops! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                   31
                                          Looping: for Loops . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                32
                                          WhenwhileandWhenfor? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                        33
                                          Chapter Project . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                             33
                                          Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                             36
                                          Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                               36
                                    Strings                                                                                                                                                             37
                                          Objective . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                             37
                                          Chapter Project Specification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                             37
                                          WhatisaString? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                37
                                          Creating Strings              .  .  .  .  .   .  .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .     38
                                          Converting Other Types To Strings and Vice Versa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                38
                                          String Concatenation with + . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                               38
                                          MidtermChallenge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                39
                                          Getting Individual Characters From Strings                                .  .  .  .  .  .   .  .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .     40
                                          Slices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                            40
                                          MidtermChallenge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                41
                                          Interlude: Mutable versus Immutable Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                 41
                                          for-loops with Strings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                              42
                                          String Functions and Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                43
                                          Formatted Output with F-Strings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                               45
                                                    .format()Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                               46
                                                    %printf Operator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                          46
                                          Chapter Project . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                             46
                                          Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                             49
                                          Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                               50
                                    Lists                                                                                                                                                               51
                                          Objective . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                             51
                                          Chapter Project Specification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                             51
                                          WhatAreLists? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                 51
                                          List Assignments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                              52
                                          forandLists—PowerfulStuff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                   53
                                    CONTENTS                                                                                                                                                            iii
                                          forandenumerate() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                   54
                                          Midterm: Doubling The Values                           .  .  .  .  .   .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .     55
                                          Built-in Functions for Lists . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                            56
                                          WhatGoodAreThey? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                    57
                                          MidtermChallenge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                58
                                          Building New Lists, Repeating and Empty . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                 59
                                          List Comprehensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                               60
                                          Lists of Lists . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                            61
                                          Chapter Project Implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                62
                                          Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                             69
                                          Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                               70
                                    Dictionaries                                                                                                                                                        72
                                          Objective . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                             72
                                          Chapter Project Specification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                             72
                                          WhatareDictionaries? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                73
                                          Initializing a Dictionary                 .   .  .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .     73
                                          Speed Demon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                 74
                                          Doesthis dict have this key? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                74
                                          Iterating over Dictionaries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                             74
                                          CommonBuilt-inDictionary Functionality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                  75
                                          Dictionary Comprehensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                 76
                                          Dictionaries of Dictionaries                     .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .     77
                                          Dictionaries are Mutable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                              77
                                          TheChapter Project . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                77
                                          Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                             82
                                          Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                               83
                                    Functions                                                                                                                                                           84
                                          Objective . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                             84
                                          Chapter Project Specification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                             84
                                          WhatAreFunctions? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                 85
                                          Using Built-In Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                              85
                                          Arguments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                               86
                                          Writing Your Own Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                87
                                          Multiple Return Values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                              89
                                          WhatMakesaGoodFunction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                      89
                                          Positional Arguments versus Keyword Arguments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                   90
                                          Interlude: Evaluation Strategies                       .  .  .  .  .   .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .     91
                                          TheChapter Project . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                                92
                                          Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                             97
                                          Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                               98
                                    Classes and Objects                                                                                                                                                 99
                                          Objective . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                             99
                                          Chapter Project Specification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .                                                             99
                                          WhatProblemAreWeEvenTryingToSolve? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
                                          WhatareClasses and Objects? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
                                          MakingDifferent StarShips                        .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .   101
                                          Attributes          .   .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .   103
                                          Using Attributes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
                                          MoreonMethods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
                                          Pretty Printing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
                                          Objects are Mutable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
                                          Objects and None . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
                                          Testing for Attributes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
                                          Chapter Project . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
                                          Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
                                          Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113