Программирование на языке Python

Программирование на языке Python
Алгоритм и его свойства

Что такое алгоритм?
Алгоритм — это точное описание порядка действий, которые должен выполнить исполнитель для решения задачи за конечное время.
Исполнитель – это устройство или одушёвленное существо (человек), способное понять и выполнить команды, составляющие алгоритм.
Формальные исполнители: не понимают
(и не могут понять) смысл команд.

Свойства алгоритма
Дискретность — алгоритм состоит из отдельных команд, каждая из которых выполняется за конечное время.
Детерминированность (определённость) — при каждом запуске алгоритма с одними и теми же исходными данными получается один и тот же результат.
Понятность — алгоритм содержит только команды, входящие в систему команд исполнителя.
Конечность (результативность) — для корректного набора данных алгоритм должен завершаться через конечное время.
Корректность — для допустимых исходных данных алгоритм должен приводить к правильному результату.
Массовость — алгоритм можно использовать для разных исходных данных.

Программирование на языке Python
Простейшие программы

Простейшая программа
# Это пустая программа
комментарии после #
не обрабатываются
# coding: utf-8
# Это пустая программа
кодировка utf-8 по умолчанию)
"""
Это тоже комментарий
"""

Вывод на экран
print ( "2+2=?" )
print ( "Ответ: 4" )
Протокол:
2+2=? Ответ: 4
автоматический переход на новую строку
print ( '2+2=?' )
print ( 'Ответ: 4' )

Задания
«4»: Вывести на экран текст «лесенкой»
Вася
пошел
гулять
«5»: Вывести на экран рисунок из букв
Ж
ЖЖЖ
ЖЖЖЖЖ
ЖЖЖЖЖЖЖ
HH HH
ZZZZZ

Сложение чисел
Задача. Ввести с клавиатуры два числа и найти их сумму.
Протокол:
Введите два целых числа
25
30
25+30=55
компьютер
пользователь
компьютер считает сам!

Сумма: псевдокод
ввести два числа
вычислить их сумму
вывести сумму на экран
Псевдокод – алгоритм на русском языке с элементами языка программирования.

Переменные
Переменная – это величина, имеющая имя, тип и значение. Значение переменной можно изменять во время работы программы.
a
Значение
Имя

Имена переменных
МОЖНО использовать
латинские буквы (A-Z, a-z)
русские буквы (не рекомендуется!)
цифры
знак подчеркивания _
заглавные и строчные буквы различаются
НЕЛЬЗЯ использовать
скобки
знаки +, =, !, ? и др.
имя не может начинаться с цифры
Какие имена правильные?
AXby R&B 4Wheel Вася “PesBarbos” TU154 [QuQu] _ABBA A+B

Типы переменных
a = 4
print ( type(a) )
целое число (integer)
a = 4.5
print ( type(a) )
вещественное число
a = "Вася"
print ( type(a) )
символьная строка
a = True
print ( type(a) )
логическая

Зачем нужен тип переменной?
Тип определяет:
область допустимых значений
допустимые операции
объём памяти
формат хранения данных

Как записать значение в переменную?
a = 5
оператор присваивания
5
Оператор – это команда языка программирования (инструкция).
Оператор присваивания – это команда для присваивания нового значения переменной.
a
a = 7
7

Ввод значения с клавиатуры
5
a

Ввод значения с клавиатуры
a = input()
ввести строку с клавиатуры и связать с переменной a
b = input()
с = a + b
print ( c )
Протокол:
21
33
2133
a = int( input() )
b = int( input() )
преобразовать в целое число

Ввод с подсказкой
a = input ( "Введите число: " )
подсказка
Введите число:
26
a = int( input("Введите число: ") )

Изменение значений переменной
a = 5
b = a + 2
a = (a + 2)*(b – 3)
b = b + 1
a
5
b
=5+2
7
28
=(5+2)*(7-3)
=7+1
8

Вывод данных
print ( a )
значение переменной
print ( "Ответ: ", a )
значение и текст
print ( "Ответ: ", a+b )
вычисление выражения
print ( a, "+", b, "=", c )
2 + 3 = 5
через пробелы
print ( a, "+", b, "=", c, sep = "" )
2+3=5
sep = ""
убрать разделители

Вывод данных через format
print ( a, "+", b, "=", c, sep = "" )
2+3=5
print ( "{}+{}={}".format(a, b, c ) )

Сложение чисел: простое решение
a = int ( input() )
b = int ( input() )
c = a + b
print ( c )

print ( "Введите два числа: " )
a = int ( input() )
b = int ( input() )
c = a + b
print ( a, "+", b, "=", c, sep="" )
Сложение чисел: полное решение
Протокол:
Введите два целых числа
25
30
25+30=55
компьютер
пользователь
подсказка

Задания
«3»: Ввести три числа, найти их сумму.
Пример:
Введите три числа:
4
5
7
4+5+7=16
«4»: Ввести три числа, найти их сумму и произведение.
Пример:
Введите три числа:
4
5
7
4+5+7=16
4*5*7=140

Задания
«5»: Ввести три числа, найти их сумму, произведение и среднее арифметическое.
Пример: Введите три числа:
4
5
7
4+5+7=16
4*5*7=140
(4+5+7)/3=5.333333

Программирование на языке Python
Вычисления

Арифметическое выражения
a = (c + b**5*3 - 1) / 2 * d
Приоритет (старшинство):
скобки
возведение в степень **
умножение и деление
сложение и вычитание
1
2
3
4
5
6
перенос на следующую строку
a = (c + b*5*3
- 1) / 2 * d
перенос внутри скобок разрешён

Деление
Классическое деление:
a = 9; b = 6
x = 3 / 4 # = 0.75
x = a / b # = 1.5
x = -3 / 4 # = -0.75
x = -a / b # = -1.5
Целочисленное деление (округление «вниз»!):
a = 9; b = 6
x = 3 // 4 # = 0
x = a // b # = 1
x = -3 // 4 # = -1
x = -a // b # = -2

Остаток от деления
% – остаток от деления
d = 85
b = d // 10 # 8
a = d % 10 # 5
d = a % b # 5
d = b % a # 3
a = 15
b = 19
d = a // b # 0
a = a % b # 15

Операторы // и %
a = 1234
d = a % 10; print( d )
a = a // 10 # 123
d = a % 10; print( d )
a = a // 10 # 12
d = a % 10; print( d )
a = a // 10 # 1
d = a % 10; print( d )
a = a // 10 # 0
4
3
2
1

Сокращенная запись операций
a += b # a = a + b
a -= b # a = a - b
a *= b # a = a * b
a /= b # a = a / b
a //= b # a = a // b
a %= b # a = a % b
a += 1
увеличение на 1

Ввод двух значений в одной строке
a, b = map ( int, input().split() )
input()
ввести строку с клавиатуры
21 33
input().split()
21
33
разделить строку на части по пробелам
map ( int, input().split() )
21
33
целые
применить
эту операцию
a, b = map ( int, input().split() )

Задания
«3»: Ввести три числа: цену пирожка (два числа: рубли, потом – копейки) и количество пирожков. Найти сумму, которую нужно заплатить (рубли и копейки)
Пример:
Стоимость пирожка:
12 50
Сколько пирожков:
5
К оплате: 62 руб. 50 коп.
«4»: Ввести число, обозначающее количество секунд. Вывести то же самое время в часах, минутах и секундах.
Пример:
Число секунд:
8325
2 ч. 18 мин. 45 с

Задания
«5»: Занятия в школе начинаются в 8-30. Урок длится 45 минут, перерывы между уроками – 10 минут. Ввести номер урока и вывести время его окончания.
Пример:
Введите номер урока:
6
13-50

Случайные числа
Случайно…
встретить друга на улице
разбить тарелку
найти 10 рублей
выиграть в лотерею
Случайный выбор:
жеребьевка на соревнованиях
выигравшие номера
в лотерее
Как получить случайность?

Случайные числа на компьютере
Электронный генератор
нужно специальное устройство
нельзя воспроизвести результаты
318458191041
564321
209938992481
458191
938992
малый период
(последовательность повторяется через 106 чисел)
Метод середины квадрата (Дж. фон Нейман)
в квадрате
Псевдослучайные числа – обладают свойствами случайных чисел, но каждое следующее число вычисляется по заданной формуле.
зерно

Линейный конгруэнтный генератор
X = (a*X+b) % c | интервал от 0 до c-1
X = (X+3) % 10 | интервал от 0 до 9
X = 0
зерно
→ 3
→ 6
→ 9
→ 2
→ 5
→ 8
→ 0
зацикливание
8
→ 1
→ 4
→ 7
Компилятор GCC:
a = 1103515245
b = 12345
c = 231

Генератор случайных чисел
Генератор на [0,1):
X = random.random() # псевдосл. число
Y = random.random() # уже другое число!
Целые числа на отрезке [a,b]:
X = random.randint(1,6) # псевдосл. число
Y = random.randint(1,6) # уже другое число!
import random
англ. random – случайный
Генератор на [a, b] (вещественные числа):
X = random.uniform(1.2, 3.5)
Y = random.uniform(1.2, 3.5)

Генератор случайных чисел
Генератор на [0,1):
X = random() # псевдослучайное число
Y = random() # это уже другое число!
Целые числа на отрезке [a,b]:
X = randint(10,60) # псевдослучайное число
Y = randint(10,60) # это уже другое число!
from random import *
англ. random – случайный
подключить все!

Задачи
«3»: Игральный кубик бросается три раза (выпадает три случайных значения). Сколько очков в среднем выпало?
Пример:
Выпало очков:
5 3 1
(5+3+1)/3=3
«4»: Игральный кубик бросается три раза (выпадает три случайных значения). Из этих чисел составляется целое число, программа должна найти его квадрат.
Пример:
Выпало очков:
1 2 3
Число 123
Его квадрат 15129

Задачи
«5»: Получить случайное трёхзначное число и вывести через запятую его отдельные цифры.
Пример:
Получено число 123
сотни: 1
десятки: 2
единицы: 3

Программирование на языке Python
Ветвления

Условный оператор
Задача: изменить порядок действий в зависимости от выполнения некоторого условия.
полная форма ветвления
if a > b:
M = a
else:
M = b

Условный оператор: неполная форма
неполная форма ветвления
M = a
if b > a:
M = b
M = max(a, b)
Решение в стиле Python:
M = a if a > b else b

Условный оператор
if a < b:
с = a
a = b
b = c
4
6
?
4
6
4
a
b
3
2
1
c
a, b = b, a
Решение в стиле Python:

Знаки отношений
>
<
>=
<=
==
!=
больше, меньше
больше или равно
меньше или равно
равно
не равно

Вложенные условные операторы
if a > b:
print("Андрей старше")
else:
if a == b: print("Одного возраста")
else:
print("Борис старше")
вложенный условный оператор
Задача: в переменных a и b записаны возрасты Андрея и Бориса. Кто из них старше?

Каскадное ветвление
if a > b:
print("Андрей старше")
elif a == b:
print("Одного возраста")
else:
print("Борис старше")

Каскадное ветвление
cost = 1500
if cost < 1000:
print ( "Скидок нет." )
elif cost < 2000:
print ( "Скидка 2%." )
elif cost < 5000:
print ( "Скидка 5%." )
else:
print ( "Скидка 10%." )
первое сработавшее условие
Скидка 2%.

Задачи (без функций min и max!)
«3»: Ввести два целых числа, найти наибольшее и наименьшее из них.
Пример:
Введите два целых числа:
1 5
Наибольшее число 5
Наименьшее число 1
«4»: Ввести четыре целых числа, найти наибольшее из них.
Пример:
Введите четыре целых числа:
1 5 4 3
Наибольшее число 5

Задачи
'5': Ввести пять чисел и найти наибольшее из них.
Пример:
Введите пять чисел:
4 15 9 56 4
Наибольшее число 56

Задачи
«6»: Ввести последовательно возраст Антона, Бориса и Виктора. Определить, кто из них старше.
Пример:
Возраст Антона: 15
Возраст Бориса: 17
Возраст Виктора: 16
Ответ: Борис старше всех.
Пример:
Возраст Антона: 17
Возраст Бориса: 17
Возраст Виктора: 16
Ответ: Антон и Борис старше Виктора.

Сложные условия
Задача: набор сотрудников в возрасте 25-40 лет (включительно).
if :
print("подходит")
else:
print("не подходит")
and
v >= 25 and v <= 40
сложное условие
«И»: одновременное выполнение всех условий!

Сложные условия
Задача: набор сотрудников в возрасте 25-40 лет (включительно).
if :
print("не подходит")
else: print("подходит")
v < 25 or v > 40
сложное условие
or
«ИЛИ»: выполнение хотя бы одного
из двух условий!

Сложные условия
if not(a < b):
print("Cтарт!")
not
Приоритет :
отношения (<, >, <=, >=, ==, !=)
not («НЕ»)
and («И»)
or («ИЛИ»)
«НЕ»: если выполняется обратное условие
if a >= b:
print("Cтарт!")

Задачи
«3»: Напишите программу, которая получает три числа - рост трёх спортсменов, и выводит сообщение «По росту.», если они стоят по возрастанию роста, или сообщение «Не по росту!», если они стоят не по росту.
Пример:
Введите рост трёх спортсменов:
165 170 172
По росту.
Пример:
Введите рост трёх спортсменов:
175 170 172
Не по росту!

Задачи
«4»: Напишите программу, которая получает номер месяца и выводит соответствующее ему время года или сообщение об ошибке.
Пример:
Введите номер месяца:
5
Весна.
Пример:
Введите номер месяца:
15
Неверный номер месяца.

Задачи
«5»: Напишите программу, которая получает возраст человека (целое число, не превышающее 120) и выводит этот возраст со словом «год», «года» или «лет». Например, «21 год», «22 года», «25 лет».
Пример:
Введите возраст: 18
Вам 18 лет.
Пример:
Введите возраст: 21
Вам 21 год.
Пример:
Введите возраст: 22
Вам 22 года.

Программирование на языке Python
Символьные строки

Символьные строки
Начальное значение:
Сложение:
s = "Привет!"
Вывод на экран:
print ( s )
Умножение:
s = "АУ"
s5 = s*5
АУАУАУАУАУ
s5 = s + s + s + s + s
s1 = "Привет"
s2 = "Вася"
s = s1 + ", " + s2 + "!"
"Привет, Вася!"

Символьные строки
Вывод символа на экран:
Длина строки:
n = len ( s )
print ( s[5] )
print ( s[-2] )
s[len(s)-2]

Символьные строки
Ввод с клавиатуры:
s = input ( "Введите имя: " )
Изменение строки:
s[4] = "a"
... но можно составить новую строку:
s1 = s + "a"
Изменение строки запрещено!
s = "информатика"
print(s[-2]+s[3]+s[-4])
составить «кот»

Срезы
s = "0123456789"
s1 = s[3:8] # "34567"
разрезы

Срезы строк
s = "0123456789"
s1 = s[:8] # "01234567"
от начала строки
s = "0123456789"
s1 = s[3:] # "3456789"
до конца строки
s1 = s[::-1] # "9876543210"
реверс строки

Операции со строками
Срезы с отрицательными индексами:
s = "0123456789"
s1 = s[:-2] # "01234567"
len(s)-2
s = "0123456789"
s1 = s[-6:-2] # "4567"
len(s)-2
len(s)-6

Операции со строками
Вставка:
s = "0123456789"
s1 = s[:3] + "ABC" + s[3:]
Удаление:
s = "0123456789"
s1 = s[:3] + s[9:] # "0129"
"012"
"9"
"012ABC3456789"

Задачи
«3»: Ввести с клавиатуры пароль (символьную строку), если его длина меньше, чем 6 символов, вывести сообщение «Слишком короткий пароль!», иначе вывести сообщение «ОК».
Пример:
Введите пароль:
12345
Слишком короткий пароль!
Пример:
Введите пароль:
123456789
ОК.

Задачи
«4»: Ввести с клавиатуры пароль (символьную строку). Если его длина меньше, чем 6 символов, вывести сообщение «Слишком короткий пароль!». Если пароль начинается с букв «qwerty» вывести сообщение «Ненадёжный пароль!». Если ошибок не было, вывести сообщение «ОК».
Пример:
Введите пароль:
qwerty12345
Ненадёжный пароль!
Пример:
Введите пароль:
asdUTY7sakh
ОК.