Х27 Х27 Хахаев И. А. Практикум по алгоритмизации и программированию на Python: / И. А. Хахаев — М. : Альт Линукс, 2010. — 126 с. : ил. — (Библиотека ALT Linux). Учебно-методический комплекс «Практикум по алгоритмизации и программированию на Python» предназначен для начального знакомства с основными алгоритмами и с программированием на языке Python в интегрированных средах разработки (IDE) Geany и Eric. Комплекс состоит из учебного пособия, в котором рассматриваются типовые задачи в рамках базового курса информатики для средней школы (с учётом требований ЕГЭ), алгоритмы их решения и реализация этих алгоритмов на языке Python, и методических указаний для учителей, где описываются особенности IDE Geany и IDE Eric, а также причины и особенности обучения программированию на Python. Кроме того, комплекс дополняется примерами программ по каждому разделу учебного пособия (32 файла с примерами вариантов разобранных задач.). Дополнительно в пособии описываются основы моделирования и программирования графики в Python с использованием модуля turtle и кросс-платформенной библиотеки Tkinter. Сайт книги: Книга адресована преподавателям и учащимся средних и высших учебных заведений, а также широкому кругу читателей, интересующихся программированием. По вопросам приобретения обращаться: В компанию «Альт Линукс»: (495) 662-3883. E-mail: Internet-магазин: Материалы, составляющие данную книгу, распространяются на условиях лицензии GNU FDL. Книга содержит следующий текст, помещаемый на первую страницу обложки: «В серии “Библиотека ALT Linux”». Название: «Практикум по алгоритмизации и программированию на Python». Книга не содержит неизменяемых разделов. Авторы разделов указаны в заголовках соответствующих разделов. ALT Linux — торговая марка компании ALT Linux. Linux — торговая марка Линуса Торвальдса. Прочие встречающиеся названия могут являться торговыми марками соответствующих владельцев. Хахаев И. А., 2010 ALT Linux 2010 Оглавление 1.1 Общие сведения о языке . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2 Типы и структуры данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3 Средства программирования на Python . . . . . . . . . . . . . . . 1.4 Ввод и вывод в Python . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.5 Структура программы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.6 Справочная система и получение информации о Python . . . . . 1.7 Контрольные вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Основные алгоритмы и их реализация на Python 2.1 Линейные алгоритмы. Операции с числами и строками . . . . . . 2.2 Ветвления и оператор выбора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3 Циклические алгоритмы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4 Обработка двумерных массивов (матриц) . . . . . . . . . . . . . 2.5 Работа с ассоциативными массивами (таблицами данных) . . . . . Графика в Python и задачи моделирования 3.1 Управление исполнителем «черепашка» . . . . . . . . . . . . . . 3.2 Пользовательские подпрограммы и моделирование. Модуль Tkinter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 Методические указания для учителей и преподавателей Введение. Почему Python? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Требования к программной конфигурации . . . . . . . . . . . . . Основные понятия и определения (глоссарий) . . . . . . . . . . . Использование IDE Geany . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Использование IDE Eric . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Особенности работы с приложениями Tk и Tkinter . . . . . . . . Использование примеров скриптов . . . . . . . . . . . . . . . . . Язык Python и его особенности 1.1 Общие сведения о языке Эта глава полезна для общего развития, её можно прочитать, но совершенно необязательно сразу пытаться понять. Лучше вернуться к ней ещё раз после выполнения всех практических заданий. В основном Python используется как интерпретатор, хотя существуют средства компиляции Python-программ. Интерпретатор Python позволяет выполнять команды и операции средствами интерактивной оболочки Python (см. далее). Python — объектно-ориентированный язык. Программные модули и структуры данных могут использоваться как объекты, т.е. имеют свойства и методы. Подпрограммы в Python оформляются только как функции, но эти функции могут не возвращать значений, а могут возвращать несколько значений в виде структур данных. Функции, оформленные по определённым правилам, объединяются в модули (библиотеки функций). Модули (или некоторые функции из модулей) по мере необходимости подключаются к пользовательским программам. Такой подход позволяет экономить память вычислительной системы и не занимать её ненужным кодом. Модули подключаются в начале программы с помощью команды: import имя_модуля А отдельные функции — с помощью команды: from имя_модуля import функция1 , . . . функцияN Присваивание в Python обозначается знаком «=», а равенство — знаком «==». 1.2. Типы и структуры данных В Python разрешены «цепочки» присваиваний и сравнений, однако присваивания и сравнения нельзя смешивать. Выражения a=b=c=4 и a b) Условие «меньше» (например,проверяем, что a < b) Условие равенства (проверяем, что a равно b) Условие неравенства (проверяем, что a не равно b) not x Отрицание (условие x не выполняется) x and y Логическое «И» (умножение). Чтобы выполнилось условие x and y, необходимо, чтобы одновременно выполнялись условия x и y. x or y Логическое «ИЛИ» (сложение). Чтобы выполнилось условие x or y, необходимо, чтобы выполнилось одно из условий. x in A Проверка принадлежности элемента x множеству (структуре) A (см. «Структуры данных»). a a) and (x < b) 1.2.2 Структуры данных В Python определены такие структуры данных (составные типы) как последовательности и отображения (называемые также словарями). Словари позволяют устанавливать связи (ассоциации) «ключ—значение» (например, «Фамилия—Адрес»), поэтому с их помощью создаются так называемые ассоциативные массивы. В нашем курсе не будут рассматриваться словари и подробности их применения, а для создания ассоциативных массивов будут использоваться другие структуры данных. Последовательности, в свою очередь, подразделяются на изменяемые и неизменяемые. Под изменяемостью (изменчивостью) последовательности понимается возможность добавлять или удалять элементы этой последовательности (т.е. изменять количество элементов последовательности). Для структур данных в Python определены функции (операции) и методы, принципиального различия между которыми нет, а есть различие синтаксическое (в правилах написания). Основные функции и методы для каждого типа структур данных приводятся ниже. 1.2.2.1 Неизменяемые последовательности — строки Строки (последовательности символов — букв и других значков, которые можно найти на клавиатуре компьютера) могут состоять из символов английского и любого другого алфавита. Для простоты и определённости в строковых значениях переменных в дальнейшем будем использовать только символы английского алфавита. В Python строки и символы нужно заключать в кавычки (одиночные или двойные). Элементы (символы) в строке нумеруются, начиная с нуля. Одиночный символ — буква — является «с точки зрения Python» строкой, состоящей из одного элемента. Максимально возможное количество символов в строке (длина строки) в Python ограничивается только доступным объёмом памяти. Так что текст любого разумного размера (например, несколько тысяч страниц) может быть записан в одну строку Python. Числа могут быть преобразованы в строки с помощью функции str (). Например, str (123) даст строку ’123’. Если строка является последовательностью знаков-цифр, то она может быть преобразована в целое число в помощью функции int () ( int ( ’123’) даст в результате число 123), а в вещественное — с помощью функции ﬂoat () ( ﬂoat ( ’12.34’ ) даст в результате число 12.34). Для любого символа можно узнать его номер (код символа) с помощью функции ord() (например, ord( ’ s ’ ) даст результат 115). И наоборот, получить символ по числовому коду можно с помощью функции chr() (например chr(100) даст результат ’d’). Таблица 1.3: Основные операции со строками Функция или операция len (s) Вычисляется длина строки s как число символов s1 + s2 Конкатенация. К концу строки s1 присоединяется строка s2, в результате получается новая строка, например, ’вы’ + ’года’ → ’выгода’ s ∗ n (или n ∗ s) s[ i ] n-кратное повторение строки s, в результате получается новая строка, например ’кан’∗2 → ’канкан’ Выбор из s элемента с номером i, нумерация начинается с 0 (первый элемент имеет номер 0). Результатом является символ. Если i < 0, отсчёт идёт с конца (первый символ строки имеет номер 0, последний имеет номер −1). s= ’дерево’ s [2] → ’р’ s[−2] → ’в’ 1.2. Типы и структуры данных Таблица 1.3: Основные операции со строками Функция или операция s [ i : j :k] Срез — подстрока, содержащая символы строки s с номерами от i до j с шагом k (элемент с номером i входит в итоговую подстроку, а элемент с номером j уже не входит). Если k не указан (использован вариант s [ i : j ]), то символы идут подряд (равносильно s [ i : j :1] ). Примеры: s=’derevo’ s [3:5] → ’ev’ s [1:5:2] → ’ee’ min(s) max(s) Определяет и выводит (возвращает) символ с наименьшим значением (кодом – номером в кодовой таблице) s=’derevo’ min(s) → ’d’ Возвращает символ с наибольшим значением (кодом) s=’derevo’ max(s) → ’v’ Строки, как объекты Python, обладают методами (т.е. функциями, которые выполняют сами объекты). Основные методы перечислены в следующей таблице. Пусть строка, к которой применяются эти методы, называется s1. Таблица 1.4: Методы строк Метод s1. center (n) Возвращается строка s1, дополненная пробелами справа и слева до ширины в n символов. Исходная строка не изменяется. Если n ≤ len(s1), пробелы не добавляются. s1=’Zoom−Zoom’ s1. center(15) → ’␣␣␣Zoom−Zoom␣␣␣’ Таблица 1.4: Методы строк Метод s1. ljust (n) Строка s1 выравнивается по левому краю (дополняется пробелами справа) в пространстве шириной n символов. Если n < len(s1), пробелы не добавляются. s1=’Zoom−Zoom’ s1. ljust (15) → ’Zoom−Zoom␣␣␣␣␣␣’ s1. rjust (n) s1.count(s [, i , j ]) s1. ﬁnd (s [, i , j ]) Строка s1 выравнивается по правому краю (дополняется пробелами слева) в пространстве шириной n символов. Если n < len(s1), пробелы не добавляются. s1=’Zoom−Zoom’ s1. rjust (15) → ’␣␣␣␣␣␣Zoom−Zoom’ Определяется количество вхождений подстроки s в строку s1. Результатом является число. Можно указать позицию начала поиска i и окончания поиска j (по тем же правилам, что и начало и конец среза). Примеры: s1=’abrakadabra’ s1.count(’ab’) → 2 s1.count(’ab’ ,1) → 1 s1.count(’ab’,1,−3) → 0, потому что s1[1:−3] → ’brakada’ Определяется позиция первого (считая слева) вхождения подстроки s в строку s1. Результатом является число. Необязательные аргументы i и j определяют начало и конец области поиска (как в предыдущем случае). s1=’abrakadabra’ s1. ﬁnd ( ’ br ’ ) → 1