Программирование (Python). Символьные строки

Программирование (Python)
§ 19. Символьные строки

Что такое символьная строка?
Символьная строка – это последовательность символов.
строка – единый объект
длина строки может меняться во время работы программы

Символьные строки
Присваивание:
s = "Вася пошёл гулять"
Ввод с клавиатуры:
s = input()
Вывод на экран:
print(s)
Длина строки:
n = len(s)
length – длина

Сравнение строк
print("Введите пароль: ")
s = input()
if s == "sEzAm":
print("Слушаюсь и повинуюсь!")
else: print("Пароль неправильный")
стоит раньше в отсортированном списке

Сравнение строк
s1 = "паровоз"
s2 = "пароход"
if s1 < s2:
print(s1, "<", s2)
elif s1 == s2:
print(s1, "=", s2)
else:
print(s1, ">", s2)
паровоз < пароход
первые отличающиеся буквы
паровоз
пароход
Сравниваем с начала:
«в»: код 1074
«х»: код 1093

Обращение к символу по номеру
print ( s[5] )
print ( s[-2] )
s[len(s)-2]
s = "информатика"
kot = s[-2]+s[3]+s[-4]
составить «кот»

Посимвольная обработка строк
s[4] = "a"
Задача. Ввести строку и заменить в ней все буквы «э» на буквы «е».
sNew = ""
for i in range(len(s)) :
if s[i] == "э":
sNew += "е"
else:
sNew += s[i]
строим новую строку!
range(len(s))
для каждого символа строки
len(s)-1

Цикл перебора символов
sNew = ""
for c in s:
if c == "э": sNew += "е"
else:
sNew += c
перебрать все символы строки
for c in s:
c

Задачи
«A»: Напишите программу, которая вводит строку, состоящую только из точек и букв Х, и заменяет в ней все точки на нули и все буквы X на единицы.
Пример:
Введите строку: ..X.XX.
Двоичный код: 0010110
«B»: Напишите программу, которая в символьной строке заменяет все нули на единицы и наоборот. Остальные символы не должны измениться.
Пример:
Введите строку: 10а01Bx1010c
Инверсия: 01a10Bx0101c

Задачи
«С»: Введите битовую строку и дополните её последним битом, который должен быть равен 0, если в исходной строке чётное число единиц, и равен 1, если нечётное (в получившейся строке должно всегда быть чётное число единиц).
Пример:
Введите битовую строку: 01101010110
Результат: 011010101100

Операции со строками
Объединение (конкатенация) :
s1 = "Привет"
s2 = "Вася"
s = s1 + ", " + s2 + "!"
"Привет, Вася!"
Умножение:
s = "АУ"
s5 = s*5
АУАУАУАУАУ
s5 = s + s + s + s + s

Срезы строк (выделение части строки)
s = "0123456789"
s1 = s[3:8] # "34567"
с какого символа
до какого
(не включая 8)
s = "0123456789"
s1 = s[:8] # "01234567"
от начала строки
s = "0123456789"
s1 = s[3:] # "3456789"
до конца строки

Срезы строк
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:]
"012"
"9"
"012ABC3456789"
"0129"
"012"
"3456789"

Поиск в строках
s = "Здесь был Вася."
n = s.find ( "с" ) # n = 3
if n >= 0:
print ( "Номер символа", n )
else:
print ( "Символ не найден." )
s = "Здесь был Вася."
n = s.rfind ( "с" ) # n = 12
Поиск с конца строки:

Задачи
«A»: Ввести с клавиатуры в одну строку фамилию и имя, разделив их пробелом. Вывести первую букву имени с точкой и потом фамилию.
Пример:
Введите фамилию и имя:
Иванов Петр
П. Иванов
«B»: Ввести с клавиатуры в одну строку фамилию, имя и отчество, разделив их пробелом. Вывести фамилию и инициалы.
Пример:
Введите фамилию, имя и отчество:
Иванов Петр Семёнович
П.С. Иванов

Задачи
«C»: Ввести адрес файла и «разобрать» его на части, разделенные знаком "/". Каждую часть вывести в отдельной строке.
Пример:
Введите адрес файла:
C:/Фото/2015/Байкал/shaman.jpg
C:
Фото
2015
Байкал
shaman.jpg

Преобразования «строка» → «число»
Из строки в число:
s = "123"
N = int ( s ) # N = 123
s = "123.456"
X = float ( s ) # X = 123.456
Из числа в строку:
N = 123
s = str ( N ) # s = "123"
s = "{:5d}".format(N) # s = " 123"
X = 123.456
s = str ( X ) # s = "123.456"
s = "{:7.2f}".format(X) # s = " 123.46"
s = "{:10.2e}".format(X) # s = " 1.23e+02"

Задачи
«A»: Напишите программу, которая вычисляет сумму двух чисел, введенную в форме символьной строки. Все числа целые.
Пример:
Введите выражение:
12+3
Ответ: 15
«B»: Напишите программу, которая вычисляет сумму трёх чисел, введенную в форме символьной строки. Все числа целые.
Пример:
Введите выражение:
12+3+45
Ответ: 60

Задачи
«D»: Напишите программу, которая вычисляет выражение, содержащее целые числа и знаки сложения и вычитания.
Пример:
Введите выражение:
12+134–45–17
Ответ: 84
«C»: Напишите программу, которая вычисляет сумму произвольного количества чисел, введенную в форме символьной строки. Все числа целые.
Пример:
Введите выражение:
12+3+45+10
Ответ: 70

Программирование (Python)
§ 20. Обработка массивов.
Поток данных

Обработка потока данных
Задача. С клавиатуры вводятся числа, ввод завершается числом 0. Определить, сколько было введено положительных чисел.
счётчик = 0
пока не введён 0:
если введено число > 0 то
счётчик:= счётчик + 1
нужен счётчик
счётчик увеличивается если число > 0
нужен цикл
это цикл с условием (число шагов неизвестно)

Обработка потока данных
count = 0
x = int(input())
while x != 0:
if x > 0:
count += 1
x = int(input())
print( count )
откуда взять x?

Найди ошибку!
count = 0
x = int(input())
while x != 0:
if x > 0:
count += 1
print( count )
x = int(input())

Найди ошибку!
count = 0
x = int(input())
while x == 0:
if x > 0:
count += 1
x = int(input())
print( count )
count = 0
!=

Задачи
«A»: На вход программы поступает неизвестное количество целых чисел, ввод заканчивается нулём. Определить, сколько получено чисел, которые делятся на 3.
«B»: На вход программы поступает неизвестное количество целых чисел, ввод заканчивается нулём. Определить, сколько получено двузначных чисел, которые заканчиваются на 3.

Задачи
«C»: На вход программы поступает неизвестное количество целых чисел, ввод заканчивается нулём. Найти среднее арифметическое всех двузначных чисел, которые делятся на 7.
«D»: На вход программы поступает неизвестное количество целых чисел, ввод заканчивается нулём. Найти максимальное из введённых чётных чисел.

Обработка потока данных: сумма
Задача. С клавиатуры вводятся числа, ввод завершается числом 0. Найти сумму введённых чисел, оканчивающихся на цифру "5".
сумма = 0
пока не введён 0:
если число оканчивается на "5" то
сумма:= сумма + число
нужна переменная для суммы
число добавляется к сумме, если оно заканчивается на "5"
нужен цикл с условием
if x % 10 == 5:

Обработка потока данных: сумма
Задача. С клавиатуры вводятся числа, ввод завершается числом 0. Найти сумму введённых чисел, оканчивающихся на цифру "5".
Sum = 0
x = int(input())
while x != 0:
if x % 10 == 5:
Sum += x
x = int(input())
print( Sum )

Найди ошибку!
Sum = 0
x = int(input())
while x != 0:
if x % 10 == 5:
Sum += x
x = int(input())
print( Sum )
x = int(input())

Задачи
«A»: На вход программы поступает неизвестное количество целых чисел, ввод заканчивается нулём. Определить, сумму чисел, которые делятся на 3.
«B»: На вход программы поступает неизвестное количество целых чисел, ввод заканчивается нулём. Определить, сумму двузначных чисел, которые заканчиваются на 3.

Задачи
«C»: На вход программы поступает неизвестное количество целых чисел, ввод заканчивается нулём. Найти сумму цифр всех введённых чисел.
«D»: На вход программы поступает неизвестное количество целых чисел, ввод заканчивается нулём. Найти число, у которого максимальная сумма цифр. Если таких чисел несколько, нужно вывести последнее их них.

Программирование (Python)
Массивы (повторение)

Обращение к элементу массива
A
массив
2
15
НОМЕР
элемента массива
(ИНДЕКС)
A[0]
A[1]
A[2]
A[3]
A[4]
ЗНАЧЕНИЕ элемента массива
Индекс элемента — это значение, которое указывает на конкретный элемент массива.

Создание массива
A = [11, 22, 35, 41, 53]
A = [11, 22] + [35, 41] + [53]
A = [11]*5
A = [11] + [11] + [11] + [11] +[11]

Обращение к элементу массива
i = 1
A[2] = A[i] + 2*A[i-1] + A[2*i+1]
print( A[2]+A[4] )
A[2] = A[1] + 2*A[0] + A[3]
print( A[2]+A[4] )
101
152
A[2]
ИНДЕКС элемента массива: 2
ЗНАЧЕНИЕ элемента массива

Что неверно?
A = [1, 2, 3, 4, 5]
x = 1
print( A[x-8] )
A[x+4] = A[x-1] + A[2*x]
print( A[-7] )
A[5] = A[0] + A[2]
Выход за границы массива — это обращение к элементу с индексом, который не существует в массиве.

Перебор элементов массива
Перебор элементов: просматриваем все элементы массива и, если нужно, выполняем с каждым из них некоторую операцию.
N = 10
A = [0]*N # память уже выделена
for i in range(N):
# здесь работаем с A[i]
0, 1, 2, 3, …, N-1

Заполнение массива
for i in range(N):
A[i] = i
В развёрнутом виде
A[0] = 0
A[1] = 1
A[2] = 2
...
A[N-1] = N-1
0
1
2
N-1
[0, 1, 2, 3, …, N-1]
В стиле Python:
A = [ i for i in range(N) ]
i
i

X = N
Заполнение массива в обратном порядке
A[0] = N
A[1] = N-1
A[2] = N-2
...
A[N-1] = 1
for i in range(N):
A[i] = X
X = X - 1
X = N, N-1, …, 2, 1
начальное значение
уменьшение на 1

Заполнение массива в обратном порядке
A[i] = X
–1
+1
i + X = N
X = N - i
for i in range(N):
A[i] = N – i
В стиле Python:
A = [ N-i
for i in range(N) ]

Вывод массива на экран
for i in range(N):
print( A[i] )
или так:
в столбик
Весь массив сразу:
print( A )
[1,2,3,4,5]
По одному элементу:
for x in A:
print( x )
для всех элементов в массиве A
for x in A:
print( x, end=" " )
пробел между элементами

Вывод массива на экран (Python)
print ( *A )
разбить список на элементы
print (1, 2, 3, 4, 5)
[1,2,3,4,5]
1 2 3 4 5

Задачи
«A»: а) Заполните все элементы массива из 10 элементов значением X , введённым с клавиатуры.
б) Заполните массив из 10 элементов последовательными натуральными числами, начиная с X (значение X введите с клавиатуры).
«B»: а) Заполните массив из 10 элементов натуральными числами в порядке убывания. С клавиатуры вводится значение X. Последний элемент должен быть равен X, предпоследний равен X+1 и т.д.
б) Заполните массив из 10 элементов степенями числа 2 (от 21 до 2N), так чтобы первый элемент был равен 2, следующий – 4, следующий – 8 и т.д.

Задачи
«C»: а) Заполните массив из 10 элементов степенями числа 2, начиная с конца, так чтобы последний элемент массива был равен 1, а каждый предыдущий был в 2 раза больше следующего.
б) С клавиатуры вводится целое число X. Заполните массив из 11 элементов целыми числами, так чтобы средний элемент массива был равен X, слева от него элементы стояли по возрастанию, а справа – по убыванию. Соседние элементы отличаются на единицу. Например,
при X = 3 массив из 5 элементов заполняется так: 1 2 3 2 1.

Заполнение случайными числами
from random import randint
N = 10 # размер массива
A = [0]*N # выделить память
for i in range(N):
A[i] = randint(20,100)
В краткой форме:
from random import randint
N = 10
A = [ randint(20,100)
for i in range(N) ]
из библиотеки (модуля) random
взять функцию randint

Обработка элементов массива
N = 10
A = [0]*N # память уже выделена
for i in range(N):
# здесь работаем с A[i]
Вывести на экран в столбик:
for i in range(N):
???
print( A[i] )
Вывести на экран в строчку:
for i in range(N):
???
print( A[i], end = " " )
print( *A )

for i in range(N):
???
for i in range(N):
???
Обработка элементов массива
Вывести числа, на 1 большие, чем A[i]:
print( A[i]%10 )
Вывести последние цифры:
print( A[i]+1 )

Обработка элементов массива
Увеличить на 1:
for i in range(N):
???
A[i] += 1
Умножить на 2:
for i in range(N):
???
A[i] *= 2
Заполнить нулями:
for i in range(N):
???
A[i] = 0

Задачи-2
«A»: Напишите программу, которая заполняет массив из 10 элементов случайными числами в диапазоне [0,10], выводит его на экран, а затем выводит на экран квадраты всех элементов массива.
Пример:
Массив: 5 6 2 3 1 4 8 7
Квадраты: 25 36 4 9 1 16 64 49
«B»: Напишите программу, которая заполняет массив из 10 элементов случайными числами в диапазоне [100,300] и выводит его на экран. После этого на экран выводятся средние цифры (число десятков) всех чисел, записанных в массив.
Пример:
Массив: 142 324 135 257 167 295 126 223 138 270
Число десятков: 4 2 3 5 6 9 2 2 3 7

Задачи-2
«C»: Напишите программу, которая заполняет массив из
10 элементов случайными числами в диапазоне [100,500] и выводит его на экран. После этого на экран выводятся суммы цифр всех чисел, записанных в массив.
Пример:
Массив: 162 425 340 128 278 195 326 414 312 177
Суммы цифр: 9 11 7 11 17 15 11 9 6 15

Сумма элементов массива
Sum = 0
for i in range(N):
Sum = Sum + A[i]
print( Sum )
Задача. Найти сумму элементов массива из N элементов.
0
5
1
7
2
15
3
18
4
19
Sum += A[i]
В стиле Python:
print( sum(A) )

Сумма элементов массива (Python)
Sum = 0
for x in A:
Sum += x
print( Sum )
Задача. Найти сумму элементов массива A.
или так:
print( sum(A) )
for x in A:
для всех элементов из A
встроенная функция

Сумма не всех элементов массива
Sum = 0
for i in range(N):
Sum += A[i]
print( Sum )
Задача. Найти сумму чётных элементов массива.
if A[i] % 2 == 0:
Sum += A[i]
print( Sum )
if A[i] % 2 == 0:

Сумма не всех элементов массива
Sum = 0
for x in A:
Sum += x
print( Sum )
Задача. Найти сумму чётных элементов массива.
if x % 2 == 0:
Sum += x
print( Sum )
A
x
Sum
4
3
6
8
1
0
4
10
18
В стиле Python:
B = [x for x in A
if x % 2 == 0]
print ( sum(B) )
отбираем в новый массив все нужные значения

Задачи
«A»: Напишите программу, которая заполняет массив из 10 элементов случайными числами на отрезке [–5; 5] и находит сумму положительных элементов.
«B»: Напишите программу, которая заполняет массив из 10 элементов случайными числами на отрезке [–2; 2] и находит произведение ненулевых элементов.
«C»: Напишите программу, которая заполняет массив из 20 элементов случайными числами на отрезке
[100; 1000] и находит отдельно сумму элементов в первой и во второй половинах массива.

Подсчёт элементов по условию
Задача. Найти количество чётных элементов массива.
count = 0
for i in range(N):
if A[i] % 2 == 0:
count += 1
print( count )
переменная-счётчик

Подсчёт элементов по условию (Python)
Задача. Найти количество чётных элементов массива.
count = 0
for x in A:
if x % 2 == 0:
count += 1
print( count )
В стиле Python:
B = [x for x in A
if x % 2 == 0]
print ( len(B) )
размер массива

Среднее арифметическое
Задача. Найти среднее арифметическое элементов массива, которые больше 180 (рост в см).
Sum = 0
for x in A:
if x > 180:
Sum += x
print( Sum/N )

Среднее арифметическое
Задача. Найти среднее арифметическое элементов массива, которые больше 180 (рост в см).
Sum = 0
count = 0
for x in A:
if x > 180:
count += 1
Sum += x
print( Sum/count )

Среднее арифметическое (Python)
Задача. Найти среднее арифметическое элементов массива, которые больше 180 (рост в см).
B = [ x for x in A
if x > 180]
print ( sum(B)/len(B) )
отбираем нужные

Задачи
«A»: Напишите программу, которая заполняет массив из 20 элементов случайными числами на отрезке [0; 200] и считает число элементов, которые делятся на 10.
«B»: Напишите программу, которая заполняет массив из 20 элементов случайными числами на отрезке [0; 200] и считает число двузначных чисел в массиве.
«C»: Напишите программу, которая заполняет массив из 20 элементов случайными числами на отрезке [10; 100] и считает число пар соседних элементов, сумма которых делится на 3.

Перестановка элементов массива
с = a
a = b
b = c
элементы массива:
с = A[i]
A[i] = A[k]
A[k] = c

Перестановка пар соседних элементов
Задача. Массив A содержит чётное количество элементов N. Нужно поменять местами пары соседних элементов: 0-й с 1-м, 2-й — с 3-м и т. д.

Перестановка пар соседних элементов
for i in range(N):
поменять местами A[i] и A[i+1]
?
выход за границы массива

Перестановка пар соседних элементов
for i in range(0,N-1,2):
# переставляем A[i] и A[i+1]
с = A[i]
A[i] = A[i+1]
A[i+1] = c
A[0]↔A[1]
A[2]↔A[3]
...
A[N-2]↔A[N-1]
range(0,N-1,2):

Реверс массива
Задача. Переставить элементы массива в обратном порядке (выполнить реверс).
A[0]↔A[N-1]
A[1]↔A[N-2]
A[i]↔A[N-1-i]
A[N-1]↔A[0]
0+N-1 = N-1
1+N-2 = N-1
i+??? = N-1
N-1+0 = N-1

Реверс массива
for i in range(N):
поменять местами A[i] и A[N-1-i]
i=0
i=1
i=2
i=3
(N // 2):

Задачи
«A»: Заполнить массив из 10 элементов случайными числами в диапазоне [0; 100], поменять местами пары соседних элементов, не трогая первый и последний элементы.
Массив: 53 66 88 39 26 88 35 24 38 50
Результат: 53 88 66 26 39 35 88 38 24 50
«B»: Заполнить массив из 10 элементов случайными числами в диапазоне [0; 100] и выполнить циклический сдвиг влево: каждый элемент перемещается на место предыдущего, а первый – на место последнего.
Массив: 53 66 88 39 26 88 35 24 38 50
Результат: 66 88 39 26 88 35 24 38 50 53

Задачи
«C»: Заполнить массив из 10 элементов случайными числами в диапазоне [0; 100], сделать реверс отдельно в первой и во второй половине массива.
Массив: 53 66 88 39 26 88 35 24 38 50
Результат: 26 39 88 66 53 50 38 24 35 88

Линейный поиск в массиве
Задача. Найти в массиве элемент, равный X, и его номер.
X = 5
5
i = 0
while A[i]!=X:
i += 1
print("A[", i, "]=", X)

Линейный поиск в массиве
i = 0
while i<=N and A[i]!=X:
i += 1
if i < N:
print( "A[",i,"]=",X )
else:
print( "Не нашли!" )
i< N
не выходим за границу

Досрочный выход из цикла
Задача. Найти в массиве элемент, равный X, и его номер.
nX = -1 # номер элемента
for i in range(N):
if A[i]==X:
nX = i # запомнить номер
break
if nX >= 0:
print( "A[", nX, "]=", X )
else:
print( "Не нашли!" )
нашли!
break
сразу выйти из цикла

for i in range ( N ):
if A[i] == X:
print ( "A[", i, "]=", X, sep = "" )
break
else:
print ( "Не нашли!" )
Поиск в массиве
Варианты в стиле Python:
if X in A:
nX = A.index(X)
print ( "A[", nX, "]=", X, sep = "" )
else:
print ( "Не нашли!" )

Задачи
«A»: Напишите программу, которая заполняет массив из N = 10 элементов случайными числами в диапазоне [0,20], выводит его на экран, а затем находит индекс первого элемента, равного введённому числу X. Программа должна вывести ответ «не найден», если в массиве таких элементов нет.
Пример:
Массив: 5 16 2 13 3 14 18 13 16 9
Что ищем: 13
A[3] = 13

Задачи
«B»: Напишите программу, которая заполняет массив из N = 10 элементов случайными числами в диапазоне [-5,5], выводит его на экран, а затем находит индекс последнего элемента, равного введённому числу X. Программа должна вывести ответ «не найден», если в массиве таких элементов нет.
Пример:
Массив: -5 -6 2 3 -3 0 8 -3 0 9
Что ищем: 0
A[8] = 0

Задачи
«C»: Напишите программу, которая заполняет массив из N = 10 элементов случайными числами в диапазоне [10,15], выводит его на экран, а затем находит индексы всех элементов, равных введённому числу X. Программа должна вывести ответ «не найден», если в массиве таких элементов нет.
Пример:
Массив: 12 15 10 13 13 15 10 14 12 13
Что ищем: 12
A[0] = 12
A[8] = 12

Поиск максимального элемента

Поиск максимального элемента
for i in range(N):
if A[i] > M:
M = A[i]
print( M )
M – значение, которое заведомо меньше всех элементов массива
или
M = A[0] (или любой другой элемент)

Поиск максимального элемента
M = A[0]
for i in range(1,N):
if A[i] > M: M = A[i]
print( M )
начинаем с A[1], так как A[0] мы уже посмотрели

Поиск максимального элемента (Python)
M = A[0]
for x in A:
if x > M:
M = x
print( M )
перебрать все элементы в массиве A
for x in A:
print( max(A) )
print( min(A) )

Номер максимального элемента
Задача. Найти в массиве максимальный элемент и его номер.
M = A[0]; nMax = 0
for i in range(1,N):
if A[i] > M:
M = A[i]
nMax = i
print( "A[", nMax, "]=", M )
nMax = 0
nMax = i

Номер максимального элемента
M = A[0]; nMax = 0
for i in range(1,N):
if A[i]> M :
M = A[i]
nMax = i
print( "A[", nMax, "]=", M )
:
A[nMax]
)
A[nMax]

Максимальный элемент и его номер
M = max(A)
nMax = A.index(M)
print ( "A[", nMax, "]=", M )
Вариант в стиле Python:

Максимальный не из всех
Задача. Найти в массиве максимальный из отрицательных элементов.
M = A[0]
for i in range(1,N):
if A[i]<0 and A[i]>M:
M = A[i]
print( M )
M = 5

Максимальный не из всех
Задача. Найти в массиве максимальный из отрицательных элементов.
M = A[0]
for i in range(1,N):
if A[i] < 0:
if M >= 0 or A[i]> M:
M = A[i]
print( M )
M >= 0
сначала записали неотрицательный!

Максимальный не из всех (Python)
Задача. Найти в массиве максимальный из отрицательных элементов.
B = [ x for x in A
if x < 0]
print( max(B) )
отбираем нужные
if len(B):
print( max(B) )
else:
print("Нет таких!")
if len(B)!= 0:

Задачи (без min и max)
«A»: Напишите программу, которая заполняет массив из 20 элементов случайными числами на отрезке [50; 150] и находит в нём минимальный и максимальный элементы и их номера.
«B»: Напишите программу, которая заполняет массив из 10 элементов в виде
A = [ 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
и и выводит количество элементов, имеющих максимальное значение.
«C»: Напишите программу, которая заполняет массив из 20 элементов случайными числами на отрезке [100; 200] и находит в нём пару соседних элементов, сумма которых минимальна.

Задачи
«D»: Напишите программу, которая заполняет массив из 20 элементов случайными числами на отрезке [–100; 100] и находит в каждой половине массива пару соседних элементов, сумма которых максимальна.

Задачи-2 (максимум в потоке)
«A»: На вход программы поступает неизвестное количество целых чисел, ввод заканчивается нулём. Напишите программу, которая находит минимальное и максимальное среди полученных чисел.
«B»: На вход программы поступает неизвестное количество целых чисел, ввод заканчивается нулём. Напишите программу, которая находит минимальное и максимально из тех чисел, которые делятся на 3.
«C»: На вход программы поступает неизвестное количество чисел целых, ввод заканчивается нулём. Напишите программу, которая находит максимальное двузначное число, заканчивающееся на 6, среди полученных чисел. Если такого числа нет, нужно вывести слово «Нет».

Задачи-2 (максимум в потоке)
«D»: На вход программы поступает неизвестное количество целых чисел (не менее 2), ввод заканчивается нулём. Напишите программу, которая находит среди полученных чисел пару полученных друг за другом чисел, сумма которых максимальна.

Сортировка
Сортировка — это расстановка элементов списка (массива) в заданном порядке.
Задача. Отсортировать элементы в порядке возрастания (неубывания – если есть одинаковые).
Алгоритмы сортировки:
простые, но медленные (при больших N)
быстрые, но сложные…

Сортировка выбором
нашли минимальный, поставили его на первое место
из оставшихся нашли минимальный, поставили его на второе место и т.д.
с = A[nMin]
A[nMin] = A[0]
A[0] = c
A[0],A[nMin] = A[nMin],A[0]

Сортировка выбором
for i in range(N-1):
# ищем минимальный среди A[i]..A[N-1]
nMin = i
for j in range(i+1,N):
if A[j] < A[nMin]:
nMin = j
# переставляем A[i] и A[nMin]
A[i],A[nMin] = A[nMin],A[i]
Решение в стиле Python:
A.sort()

Задачи
«A»: Напишите программу, которая заполняет массив из N = 10 элементов случайными числами в диапазоне [0,20] и сортирует его в порядке убывания.
Пример:
Массив: 5 16 2 13 3 14 18 13 16 9
Сортировка: 18 16 16 14 13 13 9 5 3 2
«B»: Напишите программу, которая заполняет массив из N = 10 элементов случайными числами в диапазоне [10,100] и сортирует его по возрастанию последней цифры числа (сначала идут все числа, которые заканчиваются на 0, потом все, которые заканчиваются на 1, и т.д.).
Пример:
Массив: 12 10 31 40 55 63 28 87 52 92
Сортировка: 10 40 31 12 52 92 63 55 87 28

Задачи
«C»: Напишите программу, которая заполняет массив из N = 10 элементов случайными числами в диапазоне [0,20] и сортирует его в порядке возрастания. На каждом шаге цикла выполняется поиск максимального (а не минимального!) элемента.
Пример:
Массив: 5 16 2 13 3 14 18 13 16 9
Сортировка: 2 3 5 9 13 13 14 16 16 18

Программирование (Python)
§ 21. Матрицы (двумерные массивы)

Что такое матрица?
Матрица — это прямоугольная таблица, составленная из элементов одного типа (чисел, строк и т.д.).
нет знака
нолик
крестик
строка 2, столбец 3
Каждый элемент матрицы имеет два индекса – номера строки и столбца.

Создание матриц
A = [[-1, 0, 1],
[-1, 0, 1],
[0, 1, -1]]
перенос на другую строку внутри скобок
A = [[-1, 0, 1], [-1, 0, 1], [0, 1, -1]]
или так:

Создание матриц
N = 3
M = 2
row = [0]*M
A = [row]*N
Нулевая матрица:
row
A
A[0][0] = 1
а правильно так:
A = []
for i in range(N):
A.append ( [0]*M )
A
A[0][0] = 1

Вывод матриц
print ( A )
[[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]]
def printMatrix( A ):
for row in A:
for x in row:
print ( "{:4d}".format(x), end = "" )
print ()
1 2 3
4 5 6
7 8 9

Простые алгоритмы
Заполнение случайными числами:
from random import randint
for i in range(N):
for j in range(M):
A[i][j] = randint ( 20, 80 )
print ( "{:4d}".format(A[i][j]),
end = "" )
print()
Суммирование:
s = 0
for i in range(N):
for j in range(M):
s += A[i][j]
print ( s )
s = 0
for row in A:
s += sum(row)
print ( s )

Перебор элементов матрицы
Главная диагональ:
for i in range(N):
# работаем с A[i][i]
Побочная диагональ:
for i in range(N):
# работаем с A[i][N-1-i]
Главная диагональ и под ней:
for i in range(N):
for j in range( i+1 ):
# работаем с A[i][j]

Перестановка строк
2-я и 4-я строки:
for j in range(M):
c = A[2][j]
A[2][j] = A[4][j]
A[4][j] = c
Решение в стиле Python:
A[2], A[4] = A[4], A[2]

Перестановка столбцов
2-й и 4-й столбцы:
for i in range(N):
c = A[i][2]
A[i][2] = A[i][4]
A[i][4] = c

Задачи
«A»: Напишите программу, которая заполняет матрицу случайными числами в диапазоне [10; 100] и находит максимальный элемент на главной диагонали квадратной матрицы.
Пример:
Матрица А:
12 34 14 65
71 88 23 45
87 46 53 39
76 58 24 92
Результат: A[3][3] = 92

Задачи
«B»: Напишите программу, которая заполняет матрицу случайными числами в диапазоне [10; 100] и находит максимальный элемент матрицы и его индексы (номера строки и столбца).
Пример:
Матрица А:
12 34 14 65
71 88 23 98
87 46 53 39
76 58 24 92
Максимум: A[1][3] = 98

Задачи
«C»: Напишите программу, которая заполняет матрицу случайными числами в диапазоне [-50; 50] и находит минимальный из чётных положительных элементов матрицы. Учтите, что таких элементов в матрице может и не быть.
Пример:
Матрица А:
16 34 14 65
71 88 23 45
87 12 53 39
76 58 24 92
Результат: A[2][1] = 12

Программирование (Python)
§ 22. Сложность алгоритмов

Как сравнивать алгоритмы?
быстродействие (временна́я сложность)
объём требуемой памяти (пространственная сложность)
понятность
Время работы алгоритма – это количество элементарных операций T, выполненных исполнителем.
зависит от количества данных (размера массива N)
Функция T(N) называется
временно́й сложностью алгоритма
T(N) = 2N3

Примеры определения сложности
Задача 1. Вычислить сумму первых трёх элементов массива (при N ≥ 3).
Sum = A[1] + A[2] + A[3]
T(N) = 3
2 сложения + запись в память
Задача 2. Вычислить сумму всех элементов массива.
Sum = 0
for i in range(N):
Sum += A[i]
T(N) = 2N + 1
N сложений, N+1 операций записи

Примеры определения сложности
Задача 3. Отсортировать все элементы массива по возрастанию методом выбора.
for i in range(N-1):
nMin = i
for j in range(i+1,N):
if A[i] < A[nMin]:
nMin = j
A[i],A[nMin] = A[nMin],A[i]
Число сравнений:
Число перестановок: Tn(N) = N – 1

Примеры определения сложности
Задача 4. Найти сумму элементов квадратной матрицы размером N×N.
Sum = 0
for i in range(N):
for j in range(N):
Sum += A[i,j]

Сравнение алгоритмов по сложности
при N < 100:
при N > 100:

Асимптотическая сложность
Асимптотическая сложность – это оценка скорости роста количества операций при больших значениях N.
сложность O(N) ⇔ T(N) ≤ c⋅ N для N ≥ N0
постоянная
линейная
сумма элементов массива:
T(N) = 2⋅ N – 1 ≤ 2⋅ N для N ≥ 1 ⇒ O(N)
сложность O(N2) ⇔ T(N) ≤ c⋅ N2 для N ≥ N0
квадратичная
сортировка методом выбора:
для N ≥ 0 ⇒ O(N2)

Асимптотическая сложность
сложность O(N3) ⇔ T(N) ≤ c⋅ N3 для N ≥ N0
кубичная
сложность O(2N)
сложность O(N!)
задачи оптимизации, полный перебор вариантов
Факториал числа N: N ! = 1 ⋅ 2 ⋅ 3 … ⋅ N
N = 100,
1 млрд оп/с

Асимптотическая сложность
Алгоритм относится к классу
O( f(N) ), если найдется такая постоянная c, что начиная с некоторого N = N0 выполняется условие
T(N) ≤ c⋅ f (N)
это верхняя оценка!
O( N ) ⇒ O( N2 ) ⇒ O( N3 ) ⇒ O( 2N )
«Алгоритм имеет сложность O(N2)».
обычно – наиболее точная верхняя оценка!

Программирование (Python)
§ 23. Как разрабатывают программы

Этапы разработки программ
I. Постановка задачи
Документ: техническое задание.
II. Построение модели
Формализация: запись модели в виде формул (на формальном языке).
III. Разработка алгоритма и способа хранения данных
«Алгоритмы + структуры данных = программы»
(Н. Вирт)

Этапы разработки программ
IV. Кодирование
Запись алгоритма на языке программирования.
V. Отладка
Поиск и исправление ошибок в программах:
синтаксические – нарушение правил языка программирования
логические – ошибки в алгоритме
могут приводить к отказам – аварийным ситуациям во время выполнения (run-time error)

Этапы разработки программ
VI. Тестирование
Тщательная проверка программы во всех режимах:
альфа-тестирование – внутри компании (тестировщики)
бета-тестирование – (доверенные) пользователи
VII. Документирование
Технические писатели
VIII. Внедрение и сопровождение
обучение пользователей
исправление найденных ошибок
техподдержка

Методы проектирования программ
«Сверху вниз» (последовательное уточнение)
Задача
30-40 строк каждая

Методы проектирования программ
«Сверху вниз» (последовательное уточнение)
сначала задача решается «в целом»
легко распределить работу
легче отлаживать программу (всегда есть полный работающий вариант)
в нескольких подзадачах может потребоваться решение одинаковых подзадач нижнего уровня
быстродействие не известно до последнего этапа (определяется нижним уровнем)

Методы проектирования программ
«Снизу вверх» (восходящее)
Задача
библиотека функций

Методы проектирования программ
«Снизу вверх» (восходящее)
нет дублирования
сразу видно быстродействие
сложно распределять работу
сложнее отлаживать (увеличение числа связей)
плохо видна задача «в целом», может быть нестыковка на последнем этапе

Отладка программы
from math import sqrt
print("Введите a, b, c: ")
a = float(input())
b = float(input())
c = float(input())
D = b*b - 4*a*a
x1 = (-b+sqrt(D))/2*a
x2 = (-b-sqrt(D))/2*a
print("x1=", x1, " x2=", x2, sep="")
Программа решения квадратного уравнения
float – преобразовать в вещественное число

Тестирование
Тест 1. a = 1, b = 2, c = 1.
x1=-1.0 x2=-1.0
x1=-1.0 x2=-1.0
Реальность:
Тест 2. a = 1, b = – 5, c = 6.
x1=3.0 x2=2.0
x1=4.791 x2=0.209
Ожидание:
Найден вариант, когда программа работает неверно. Ошибка воспроизводится!
Возможные причины:
неверный ввод данных
неверное вычисление дискриминанта
неверное вычисление корней
неверный вывод результатов

Отладочная печать
a = float(input())
b = float(input())
c = float(input())
print(a, b, c)
D = b*b - 4*a*a
print("D=", D)
...
print(a, b, c)
print("D=", D)
Идея: выводить все промежуточные результаты.

Отладочная печать
Введите a, b, c:
1
-5
6
1.0 -5.0 6.0
D= 21.0
Результат:
D= 21.0
Идея: выводить все промежуточные результаты.

Отладка программы
Тест 1. a = 1, b = 2, c = 1.
x1=-1.0 x2=-1.0
x1=-1.0 x2=-1.0
Реальность:
Тест 2. a = 1, b = – 5, c = 6.
x1=3.0 x2=2.0
Ожидание:
x1=3.0 x2=2.0
Тест 3. a = 8, b = – 6, c = 1.
x1=0.5 x2=0.25
x1=32.0 x2=16.0
x1 = (-b+sqrt(D))/2*a
x2 = (-b-sqrt(D))/2*a
(2*a)
(2*a)

Документирование программы
назначение программы
формат входных данных
формат выходных данных
примеры использования программы
Назначение:
программа для решения уравнения
Формат входных данных:
значения коэффициентов a, b и c вводятся с клавиатуры через пробел в одной строке

Документирование программы
Формат выходных данных:
значения вещественных корней уравнения; если вещественных корней нет, выводится слово «нет»
Примеры использования программы:
1. Решение уравнения
Введите a, b, c: 1 -5 6
x1=3 x2=2
2. Решение уравнения
Введите a, b, c: 1 1 6
Нет.

Программирование (Python)
§ 24. Процедуры

Два типа подпрограмм
Процедуры
Функции
Подпрограммы
выполняют действия
+ возвращают некоторый
результат
а) рисует окружность на экране
б) определяет площадь круга
в) вычисляет значение синуса угла
г) изменяет режим работы программы
д) возводит число x в степень y
е) включает двигатель автомобиля
ж) проверяет оставшееся количество бензина в баке
з) измеряет высоту полёта самолёта

Простая процедура
...
printLine()
...
какие-то операторы
def printLine():
print("----------")
вызов процедуры
можно вызывать сколько угодно раз
нет дублирования кода
изменять – в одном месте
define – определить

Линии разной длины
def printLine5():
print("-----")
def printLine10():
print("----------")
def printLine10():
print("-"*10)
def printLine( n ): print("-"*n)
параметр процедуры

Процедура с параметром
...
printLine(10)
...
printLine(7)
printLine(5)
printLine(3)
def printLine( n ):
...
Параметр – величина, от которой зависит работа процедуры.

Несколько параметров
def printLine(c, n):
print(c*n)
символьная строка
printLine( 5, "+" )
printLine( "+", 5 )
printLine( "+-+", 5 )

В других языках программирования
Паскаль:
procedure printLine(c: string; n: integer);
var i: integer;
begin
for i:=1 to n do
write(c);
writeln
end;

В других языках программирования
С:
void printLine(int n)
{
int i;
for (i=1; i<=n; i++) putchar("-");
putchar("\n");
}

Как не нужно писать процедуры
def summa():
print(x + y)
x = 10
y = 5
summa()
только x + y
не перенести в другую программу
def summa( x, y ):
print(x + y)
x = 10
y = 5
summa( x, y )
summa( 2*x+y, 7 )

Задачи
«A»: Напишите процедуру, которая принимает параметр – натуральное число N – и выводит на экран две линии из N символов "–".
Пример:
Длина цепочки: 7
-------
-------
«B»: Напишите процедуру, которая принимает один параметр – натуральное число N, – и выводит на экран прямоугольник длиной N и высотой 3 символа.
Пример:
Длина прямоугольника: 7
ooooooo
o o
ooooooo

Задачи
«C»: Напишите процедуру, которая выводит на экран квадрат со стороной N символов. При запуске программы N нужно ввести с клавиатуры.
Пример:
Сторона квадрата: 5
ooooo
o o
o o
o o
ooooo

Задачи
«D»: Напишите процедуру, которая выводит на экран треугольник со стороной N символов. При запуске программы N нужно ввести с клавиатуры.
Пример:
Сторона: 5
o
oo
ooo
oooo
ooooo

Рекурсия
Задача. Вывести на экран двоичный код натурального числа.
def printBin( n ):
...
Алгоритм перевода через остатки:
while n!=0:
print(n % 2, end="")
n = n // 2
011
в обратном порядке!

Рекурсия
Чтобы вывести двоичную запись числа n, нужно сначала вывести двоичную запись числа (n // 2), а за-
тем — его последнюю двоичную цифру, равную
(n % 2).
110
Это и есть рекурсия!

Рекурсивная процедура
Рекурсивная процедура — это процедура, которая вызывает сама себя.
def printBin( n ):
printBin(n % 2)
print(n % 2, end = "")
вызывает сама себя!
printBin(6)
printBin(3)
printBin(1)
printBin(0)
printBin(0)
бесконечные вызовы

Рекурсивная процедура
def printBin( n ):
if n == 0: return
printBin(n // 2)
print(n % 2, end="")
printBin(6)
printBin(3)
printBin(1)
printBin(0)
if n == 0: return
print(1 % 2)
print(3 % 2)
print(6 % 2)
1
1
0
рекурсия заканчивается!

Задачи
«A»: Напишите рекурсивную процедуру, которая переводит число в восьмеричную систему.
Пример:
Введите число: 66
В восьмеричной: 102
«B»: Напишите рекурсивную процедуру, которая переводит число в любую систему счисления с основанием от 2 до 9.
Пример:
Введите число: 75
Основание: 6
В системе с основанием 6: 203

Задачи
«С»: Напишите рекурсивную процедуру, которая переводит число в шестнадцатеричную систему.
Пример:
Введите число: 123
В шестнадцатеричной: 7B
«D»: Напишите рекурсивную процедуру, которая переводит число в любую систему счисления с основанием от 2 до 36.
Пример:
Введите число: 350
Основание: 20
В системе с основанием 20: HA

Программирование (Python)
§ 25. Функции

Что такое функция?
Функция — это вспомогательный алгоритм, который возвращает результат (число, строку символов и др.).
Задача. Написать функцию, которая вычисляет среднее арифметическое двух целых чисел.
целые
цел
вещ
def Avg(a, b):
return (a+b)/2

Как вызывать функцию?
Запись результата в переменную:
sr = Avg(5, 8)
x = 2; y = 5
sr = Avg(x, 2*y+8)
6.5
10
Вывод на экран:
x = 2; y = 5
sr = Avg(x, y+3)
print( Avg(12,7) )
print( sr + Avg(x,12) )
5
9.5
12

Как вызывать функцию?
Использование в условных операторах:
a = int(input())
b = int(input())
if Avg(a,b) > 5:
print("Да!")
else:
print("Нет!");

Как вызывать функцию?
Использование в циклах:
a = int(input())
b = int(input())
while Avg(a,b) > 0:
print("Нет!")
a,b = map(int, input().split())
print("Угадал!");
ввод двух чисел в одной строчке

В других языках программирования
Паскаль:
С:
float Avg(int a, int b)
{
return (a+b)/2.0;
}
function Avg(a, b: integer): real;
begin
Avg:=(a+b)/2
end.
Avg

Максимум из двух (трёх) чисел
Задача. Составить функцию, которая определяет наибольшее из двух целых чисел.
def Max(a, b):
if a > b then
return a
else:
return b
цел
цел
def Max3(a, b, c):
return Max( Max(a,b), c )

Сумма цифр числа
Задача. Составить функцию, которая вычисляет сумму значений цифр натурального числа.
def sumDigits( N ):
sum = 0 # накапливаем сумму с 0
while N!=0:
d = N % 10 # выделим последнюю цифру
sum += d # добавим к сумме
N = N // 10 # удалим последнюю цифру
return sum

Задачи
«A»: Напишите функцию, которая вычисляет среднее арифметическое пяти целых чисел.
Пример:
Введите 5 чисел: 1 2 3 4 6
Среднее: 3.2
«B»: Напишите функцию, которая находит количество цифр в десятичной записи числа.
Пример:
Введите число: 751
Количество цифр: 3

Задачи
«С»: Напишите функцию, которая находит количество единиц в двоичной записи числа.
Пример:
Введите число: 75
Количество единиц: 4

Логические функции
Логическая функция — это функция, возвращающая логическое значения (да или нет).
можно ли применять операцию?
успешно ли выполнена операция?
обладают ли данные каким-то свойством?

Логические функции
def Even( N ):
if N % 2 == 0:
return True
else:
return False
Задача. Составить функцию, которая возвращает «True», если она получила чётное число и «False», если нечётное.
def Even( N ):
return (N % 2 == 0)

Рекурсивные функции
Рекурсивная функция — это функция, которая вызывает сама себя.
Задача. Составить рекурсивную функцию, которая вычисляет сумму цифр числа.
Сумму цифр числа N нужно выразить через сумму цифр другого (меньшего) числа.
Сумма цифр числа N равна значению последней цифры плюс сумма цифр числа, полученного отбрасыванием последней цифры.
sumDig(12345) = 5 + sumDig(1234)

Рекурсивная функция
Вход: натуральное число N.
Шаг 1: d = N % 10
Шаг 2: M = N // 10
Шаг 3: s = сумма цифр числа M
Шаг 4: sum = s + d
Результат: sum.
Сумма цифр числа N
последняя цифра
число без последней цифры

Сумма цифр числа (рекурсия)
def sumDigRec( N ):
if N == 0: return 0
else:
d = N % 10
sum = sumDigRec(N // 10)
return sum + d
if N == 0: return 0

Задачи
«A»: Напишите логическую функцию, которая возвращает значение «истина», если десятичная запись числа заканчивается на цифру 0 или 1.
Пример:
Введите число: 1230
Ответ: Да
«B»: Напишите логическую функцию, которая возвращает значение «истина», если переданное ей число помещается в 8-битную ячейку памяти.
Пример:
Введите число: 751
Ответ: Нет

Задачи
«C»: Напишите логическую функцию, которая возвращает значение «истина», если переданное ей число простое (делится только на само себя и на единицу).
Пример:
Введите число: 17
Число простое!
Пример:
Введите число: 18
Число составное!

Конец фильма
ПОЛЯКОВ Константин Юрьевич
д.т.н., учитель информатики
ГБОУ СОШ № 163, г. Санкт-Петербург
[email protected]
ЕРЕМИН Евгений Александрович
к.ф.-м.н., доцент кафедры мультимедийной дидактики и ИТО ПГГПУ, г. Пермь
[email protected]