Язык программирования Python¶

(версия 3)

(в данном пособие сразу после кода на языке программирования python приведен результат его выполнения)

Лирическое отступление - вкратце о ЯП, о интерпретируемости python, о существовании python2 и python3. Данное руководство будет доступно позднее в почти не изменнунном виде. Python чуствителен к регистру. Основная команда, которая понадобится новичку в любом языке программирования - вывод информации на экран. В Python3 это можно сделать следующим образом:

print('Hello world')

Hello world

Разберем приведенную программу:

Строки заключаются в кавычки, либо "", либо ''. Многострочные строки: """"""
Встроенная функция print выводит на экран строку, указанную в кавычках
Обратите внимание на круглые скобки - в них пишется аргумент

Переменные:

Познакомимся с базовыми типами в языке python. Поскольку python обладает динамической типизацией, работать с разными типами легко (нет). Основные типы:

int - числовой тип. Его размер неограничен
str - (string) - строковый тип.
bool - boolean - логический тип (True or False)
list - неизменяемые списки (массивы)
tuple - неизменяемые списки (массивы)
и многие другие

В python не нужно указывать типы переменных, он подберет их сам. Чтобы узнать тип переменной, можно использовать функцию type()

#С помощью решетки можно оставлять комментарии

print(type(123)) # число
print(type("Hello world")) #  строка

<class 'int'>
<class 'str'>

print(type("123")) # А это?
print(type(Hello)) # А это?

<class 'str'>

---------------------------------------------------------------------------
NameError                                 Traceback (most recent call last)
<ipython-input-5-1b85e10dc160> in <module>()
      1 print(type("123")) # А это?
----> 2 print(type(Hello)) # А это?

NameError: name 'Hello' is not defined

Научимся работать с числами. В python доступны большинство арифметических операций:

+ - * //

a = 10
b = 20
c = a + b # c = 30
d = c * 2 # d = 60
e = d - b # e = 40
f = d // a # f = 6

Обратите внимание, что деление записывается двумя слешами. Бонус: в pythont есть встроенная операция возведения в степень, записывается

print(2 ** 5)

32

В python есть операция взятия остатка от деления. Будьте осторожны, она работает по математическому определению.

print(12418924791824 % 100)

78

Теперь научимся работать со строками. Python позволяет сливать их рядом (конкатенация):

a = 'hello'
b = 'world'
c = a + ' ' + b
print(c)

hello world

Оператор in позволяет проверять наличие вхождение одной строки в другую:

print('-' in 'into')

False

Логический тип - является результатом логических выражений.

a = True # False
b = not a # and - И; or - ИЛИ 
print(b)

False

Логические выражения. Можно использовать следующие операторы:

<
>
<= - важно, что равно стоит на втором месте
>=
== - важно, что два символа равно (один символ - присваивание)
!= - проверка н
in
not
not in (так называемый синтаксический сахар)

А теперь научимся вводить. Для этого используем функцию input() следующим образом

a = input()
print(a)
type(a) # как думаете, а какой тип здесь, если ввести 10?

руддщ
руддщ

str

Чтобы преобразовать строку "10" к числу 10, воспользуемся функцией int()

a = '10'
print(type(a))
b = int(a)
print(type(b))
print(a, b)

<class 'str'>
<class 'int'>
10 10

Таким образом, самый удобный способ считать число с клавиатуры:

a = int(input())

Продолжим разговор про числа. Как вы могли заметить, они не всегда являются целыми. Для представления нецелых чисел существует специальный тип, называемый "float". Чтобы обозначить питону, что число следует считать не целым, следует поставить точку в его записи:

a = 10 # целое
b = 10.0 # вещественное
print(type(a))
print(type(b))
print(a == b)

<class 'int'>
<class 'float'>
True

Несколько тонкостей преобразования из целых чисел в вещественные и наоборот

a = 10 # a - int
b = 1.0 * a # результат операции вещественный, если хотя бы один из элементов вещвественной
d = float(a) # Практически аналогична команде выше
print(a, b, d)

10 10.0 10.0

a = 12.2
b = 12.7
print(int(a))
print(int(b))

12
12
12

Округление:

print(round(12.2))
print(round(12.7))
print(round(12.5))

12
13
12

В остальном, все операции для вещественных чисел аналогичны операциям с целыми числами. Обратите внимание:

a = 10
b = 5
#a и b - целые числа
c = a / b
print(c)
print(type(c))
#c - вещественное число!!!

2.0
<class 'float'>

Условный оператор¶

Часто возникает необходимость в зависимости от какого-то условия выполнять различные действия. В python это позволяет делать оператор if.

Шаблон оператора if (то, что писать не обязательно указано в квадратных скобках):

if <условие>:
    <код 1 (с одинаковым отступом)>
[elif <условие 1>:
    <код 2 (с одинаковым отступом)>]
[elif <условие 1>:
    <код 3(с одинаковым отступом)>]
    ...
[else:
    <код 4(с одинаковым отступом)>]

Несколько важных моментов:

все команды elif и else пишутся на таком же уровне, что и if
Правило выполнения команд:
- Сначала проверяется условие 1
- Если оно верно, то выполняется код 1
- Если оно неверно, то управление будет переходить по очереди к блокам elif
- Если очередное условие в elif оказалось верным, то выполняется соответствующий код
- Если ни одно условие (как в if, так и в elif) не выполняется, что запускается код 4
В любом случае выполнится не более одного кода. Если есть ветка else, то обязательно выполнится ровно один код
Ветка после if должна быть обязательно
Количество веток elif внутри одного if не ограниченно
Ветка else может либо быть ровно одна, либо вовсе отсутствовать

Несколько примеров использования if:

a = int(input())
if a % 2 == 0:
    print('четное')
    
if a % 2 != 0:
    print('нечетное')
    
    
## Запишем тоже самое немного короче:
if a % 2 == 0:
    print('четное')
else:
    print('нечетное')

11
нечетное
нечетное

x = int(input())
y = int(input())
#Определим, в какой четверти находится число 
if x > 0 and y > 0:
    print("Первая четверть")
elif x > 0 and y < 0:
    print("Четвертая четверть")
elif y > 0:#Если дошли досюда, то точно x < 0, иначе бы выполнились бы предыдущие условия. Поэтому проверим только y
    print("Вторая четверть")
else:
    print("Третья четверть")

-1
-2
Третья четверть

Логические операторы¶

Кроме приведенных выше операторов сравнения (< > <= >= == !=) еще есть логические операторы, которые помогают задавать сложные логические выражения:

and - логическое И (верно только если верны левый и правый операнд)
or - логические ИЛИ (верно, если верен хотя бы один операнд)
not - логическиое отрицание (верно, если единстенный операнд неверен)

and и or - принимают два операнда (слева и справа). not - только один (справа)

Логические И имеет больший приоритет, чем ИЛИ. К примеру, выражение A and B or C верно, если верно либо C, либо и A, и B. Однако, если поставить скобки, трактовка будет другая: выражение A and (B or C) верно, если верно А и верно либо B либо C.

Пример:

выражение a % 10 == 0 or b % 10 == 0 верно если хотя бы одно из чисел a или b заканчивается на 0.

Списки (list)¶

Как и понятно из названия, списки в python позволяют хранить упорядоченную информацию. В python списки обозначаются квадратными скобками. Переменные могут быть типа список, рассмотрим на примере:

a1 = [1, 3, 2]
a2 = []
a3 = ['hello', 102, [3, 1, 2]]
print(type(a1))

<class 'list'>

С помощью функции len можно узнавать длину списка:

print(a3)
print(len(a3))

['hello', 102, [3, 1, 2]]
3

Поскольку в списке элементы упорядоченны, у них есть свои номера, по которым можно к ним обращаться: Обратите внимание, элементы нумеруются с нуля!! Также можно использовать отрицательные индексы: a[-1] - последний элемент, a[-2] - предпоследний и так далее.

a = [5, 2, 3, 4, 1]
print(a[0])
print(a[3])
print(a[-1])
a[-2] = 10
print(a)

5
4
1
[5, 2, 3, 10, 1]

Рассмотрим некоторые операции со списками:

Сложение - складываемые списки "сливаются друг с другом" (в конец первого дописываются все элементы второго)
Умножение - по аналогии - список складывается сам с собой

Подробнее в примерах:

ar = [1, 2]
pr = [2, 3]
print(ar + pr)
print(ar * 4)
print([1] * 10)

[1, 2, 2, 3]
[1, 2, 1, 2, 1, 2, 1, 2]
[1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1]

Чтобы добавить в конец списка новый элемент можно воспользоваться методом append

ar = [1, 5]
ar.append(6)
ar += [4] # аналогично предыдущему
print(ar)

[1, 5, 6, 4]

Генераторы¶

В python есть функция, которая позволяет генерировать списки из целых чисел. range(n) создаст список из элементов [0, 1, 2, ..., n - 1]

print(list(range(10)))
print(list(range(20)))

[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19]

Чтобы вывести, я использовал функцию list, которая преобразовывает специальный объект генератора к удобному списку. Это нужно только для того, чтобы вывести список на экран

range(start, stop) сгенерирует список вида [start, start + 1, ..., stop - 1]

print(list(range(3, 10)))
print(list(range(70, 20)))

[3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
[]

range(start, stop, step) сгенерирует список вида [start, start + step, ..., last], где last обладает следующими свойствами:

last < stop
last + step >= stop

print(list(range(3, 20, 4)))
print(list(range(30, 12, -5)))

[3, 7, 11, 15, 19]
[30, 25, 20, 15]

цикл for¶

Цикл for в python перебирает значения переданного ему списка, переменная цикла принимает каждый раз значение какого-то элемента списка

for <переменная цикла> in <список>:
    <код с отступом>

Несколько примеров:

for i in [2, 34, 4]:
    print(i)

2
34
4

for i in range(3, 6):
    print(i * i)

9
16
25

Обратите внимание, как ведет себя переменная цикла. В начале каждой итерации переменной цикла присваивается новое значение, пытаться изменять его бессмысленно:

i = 10
for i in range(4):
    print(i)
    i = 'bye'
print('after:')
print(i)

0
1
2
3
after:
bye