Файл: Учебное пособие по изучению языка программировани Python Л. Самыкбаева, А. Беляев, А. Палитаев, И. Ташиев, С. Маматов.pdf

Программирование на языке
Python
для школьников
Бишкек 2019
Фонд «Сорос-Кыргызстан»

УДК 373.167.1
ББК
73 Я 721
И 74
Программирование на языке Python для школьников: Учебное пособие по изучению языка программировани Python / Л. Самыкбаева, А. Беляев, А. Палитаев, И. Ташиев, С.Маматов –
Фонд Сорос-Кыргызстан, 2019 – 84 c.
ISBN 978-9967-31-911-0
Данное учебное пособие предназначено для детей любого возраста, готовых начать изучать основы программирования. Пособие представляет собой вводный курс по программированию на язке Python и знакомит с основными понятиями, которые нужно усвоить, чтобы научиться программировать (данными, переменными, циклами, функциями и графикой). Сегодня Python – это один из самых популярных языков программирования в мире, на котором можно разрабатывать как простые приложения и игры, так и сложные программы для автоматизированных систем. Язык
Python особенно легок в изучении для начинающих, поэтому в мире его часто начинают изучать еще со школы. Учебник может быть использован как при работе в рамках школьной программы, так и при самостоятельном изучении языка программирования Python.
Для широкого круга читателей
Э-версия книги размещена на сайте www.lib.kg
Настоящая книга разработана при поддержке Фонда «Сорос-Кыргызстан» под открытой лицензией Creative Commons Attribution 4.0 «С указанием авторства» (CC-BY) и является открытым образовательным ресурсом.
Данная лицензия позволяет третьим лицам свободно распространять, создавать производные
(ремиксы, переводы), перерабатывать, адаптировать, в том числе и в коммерческих целях, всю книгу или любые ее части с обязательной ссылкой на ее авторов.
Более подробная информация об условиях данной лицензии представлена на сайте https://creativecommons.org/
Фонд «Сорос Кыргызстан», 2019
И 74
И 4306022200-19
УДК 373.167.1
ISBN 978-9967-31-911-0
ББК 73 Я 721

1. Язык программирования Python ............................................................................. 4
2. Типы данных и операции над ними ..................................................................... 10
3. Условные операторы .................................................................................................... 14
4. Циклы while и for ............................................................................................................. 17
5. Сложные условия: and, or, not ................................................................................. 20
6. Списки, кортежи и словари ....................................................................................... 22
7. Циклические алгоритмы ............................................................................................ 25
8. Вложенные условные операции и циклы ........................................................ 30
9. Функции ................................................................................................................................ 34
10. Массивы ............................................................................................................................. 40
11. Строки и операции с ними ....................................................................................... 45
12. Форматирование строк ............................................................................................. 51
13. Работа с графикой в Python .................................................................................... 53
14. Рекурсия ............................................................................................................................. 58
15. Алгоритмы обработки массивов ......................................................................... 62
16. Сортировка списков .................................................................................................... 69
17. Матрицы .............................................................................................................................. 74
18. Приложения...................................................................................................................... 79
СОДЕРЖАНИЕ

ПРОГРАММИРОВАНИЕ НА ЯЗЫКЕ PY THON
4
1. Тема:
Язык программирования Python
Язык программирования Python – это инструмент для создания программ самого разнообразного назначения, доступный даже для новичков. Если вы уже составляли программы из блоков в Scratch, то научиться писать программы на Python для вас будет намного легче. Давайте сравним, как выглядят команды в Scratch и в Python:
Так выглядят циклы:
Python-код легко читается, а интерактивная оболочка позволяет вводить программы и сразу же получать результат.
На сегодняшний день на этом языке пишутся программы для банков, те- лекоммуникационных компаний, многие аналитики работают с данными с помощью именно этого языка. Благодаря понятному синтаксису на нем легко начать программировать.
Для программирования на языке Python необходимо установить бесплат- ную среду программирования у себя на компьютере, которую можно загру- зить по адресу: https://www.python.org/downloads/.
Вместе с Python на компьютер установится программа IDLE – среда разра- ботки для написания Python-программ.

5
ЯЗЫК ПРОГРАММИРОВАНИЯ PY THON
Для того чтобы записывать, сохранять и выполнять Python-команды, необ- ходимо сделать следующие шаги:
Шаг. Запустить IDLE
Откроется окно консоли, в котором вы будете видеть результат вашей про- граммы.
Шаг. Создать новый файл
Для записи новой программы необ- ходимо создать отдельный файл. Для этого в меню File выберите New File:
Шаг. Ввести программу
В открывшемся окне введите вашу программу, например:
print
(
'Salаm'
)
Шаг. Сохранить программу
В меню File выберите Save As, задайте новое имя для вашего файла и на- жмите Save. Мы рекомендуем вам предварительно создать папку My scripts и сохранять туда все свои программы.
Шаг. Запустить программу
В меню Run выберите Run Module
(либо можно просто нажать бы- струю клавишу F5)
Готово! В самой консоли вы должны увидеть сообщение:
>>>
Salаm!
1
2
3
4
5

ПРОГРАММИРОВАНИЕ НА ЯЗЫКЕ PY THON
6
Способ, при котором программа сначала записывается в файл (обычно имеющий расширение .ру) и при запуске исполняется целиком, называется программным режимом. Такой программный файл на Python называется скриптом (от англ. script – сценарий).
В Python также бывают пустые программы, которые не содержат ни одного оператора
(команды). Часто это комментарии (пишутся после знака #) – пояснения, которые не обра- батываются интерпретатором.
#Это пустая программа
Функции в Python
В Python есть множество функций, при вызове которых программы выпол- няют содержащиеся в них команды.
*В скобках указывается значение, с которым будет работать эта функция.
Функция
print
выводит на экран символы, заключенные в апострофы или в кавычки. После выполнения этой команды происходит автоматиче- ский переход на новую строку.
Переменные
Напишем алгоритм программы, кото- рая выполняет сложение двух чисел:
1) запрашивает у пользователя два целых числа;
2) складывает их;
3) выводит результат сложения.
В условии появились данные, которые нужно хранить в памяти. Для этого используют переменные. Переменная (как и любая ячейка памяти) может хранить только одно значение. При записи в нее нового значения, преды- дущее стирается и его уже никак не восстановить.
Интерпретатор
– это программа, которая чи- тает вашу программу и выполняет содержащи- еся в ней инструкции.
ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Переменная
– это величина, которая имеет имя, тип и зна- чение. Значение переменной может изменяться во время выполнения программы.
ОПРЕДЕЛЕНИЯ
7

7
ЯЗЫК ПРОГРАММИРОВАНИЯ PY THON
В языке Python переменные создаются в памяти при первом использова- нии, точнее, при присваивании им первоначального значения.
Например, при выполнении оператора присваивания:
a = 4
в памяти создается новая переменная под именем a (объект типа «целое число»). По этому имени теперь можно будет обращаться к переменной: считывать и изменять ее значение.
В именах переменных можно исполь- зовать латинские буквы (строчные и заглавные буквы различаются), цифры и знак подчеркивания «_».
Желательно давать переменным соот- ветствующие имена, чтобы можно было сразу понять, какую роль выполняет та или иная переменная.
Тип переменной в Python определяется автоматически. Подробнее о типах переменных мы поговорим в следующей теме.
Для написания алгоритма нам нужно решить три подзадачи: ввести два числа с клавиатуры и записать их в переменные (назовем их a и b); сложить эти два числа и записать результат в третью переменную c; вывести значение переменной c на экран.
Для ввода значения переменной используется оператор
input
:
a =
input
()
При выполнении этой строки система будет ожидать ввода с клавиатуры значения для переменной а. При нажатии клавиши Enter это значение запишется в переменную a. При вызове оператора
input
в скобках можно записать сообщение-подсказку:
a =
input
(
'Введите целое число: '
)
Сложить два значения и записать результат в переменную c очень просто:
c = a + b
1
2
3
Имя переменой не может начинаться с цифры, иначе транслятору будет сложно различить, где начинается имя, а где – число.
ЗАПОМНИ

ПРОГРАММИРОВАНИЕ НА ЯЗЫКЕ PY THON
8
Символ «=» – это оператор присваивания, с его помощью изменяют значе- ние переменной. Он выполняется следующим образом: вычисляется выра- жение справа от символа «=», а затем результат записывается в перемен- ную, записанную слева. Поэтому, например, оператор
i = i + 1
, увеличивает значение переменной i на 1.
Вывести значение переменной c на экран оператором
print
:
print
(
c
)
Вся программа:
Мы видим, что два числа не сложились: программа просто объединила их, приписав вторую строку в конец первой. Потому что при такой записи вве- денные данные воспринимаются оператором
input
как символы, а не числа.
Чтобы исправить эту ошибку, нужно преобразовать символьную строку, которая получена при вводе, в целое число. Это делается с помощью функ- ции int (от англ. integer – целый):
a =
int
(
input
())
b =
int
(
input
())
Возможен еще один вариант: оба числа вводятся не на разных строках, а в одной строке через пробел. В этом случае ввод выполняется сложнее:
a, b =
map
(
int
, input().split())
map() – применяет функцию ко всем элементам списка; в нашем случае это функция int(), которая превращает строку в целое число;
split()
– строка разрезается на части по пробелам; в результате получается набор значений (список).
В результате после работы функции map мы получаем новый список, со- стоящий уже из чисел. Первое введенное число (первый элемент списка) записывается в переменную a, а второе – в переменную b.

9
ЯЗЫК ПРОГРАММИРОВАНИЯ PY THON
Запишем программу с учетом рассмотренных функций:
Теперь программа работает правильно – складывает два числа, введенных с клавиатуры. Однако у нее есть два недостатка:
1) перед вводом данных пользователь не знает, что от него требуется
(сколько чисел нужно вводить и каких);
2) результат выдается в виде числа, которое неизвестно что означает.
Для того чтобы построить диалог программы с пользователем, программу можно записать так:
Подсказку для ввода вы можете сделать самостоятельно.
При выводе результата нужно вывести значения трех переменных и два символа: «+» и «=», которые разделяются в операторе
print
:
print
(a,
'+'
, b,
'='
, c)
Для того чтобы убрать лишние пробелы, в операторе
print
используется так называемый разделитель (или сепаратор, англ. separator) – sep.
print (a,
'+'
, b,
'='
, c, sep =
''
)
Здесь мы установили пустой разделитель (пустую строку). В качестве раздели- теля можно указать любой знак. К примеру, если указать sep =
'*'
в команде:
то на экране мы увидим:
1*2*3*4*
Дан интервал времени в часах, минутах и секундах. Напишите программу, которая определит тот же интервал в секундах.
КОМПЬЮТЕРНЫЙ ПРАКТИКУМ:
print (1, 2, 3, 4, sep =
'*'
)

ПРОГРАММИРОВАНИЕ НА ЯЗЫКЕ PY THON
10
2. Тема:
Типы данных и операции над ними
Прежде чем использовать переменные, давайте разберемся с типами данных. Набор допустимых операций зависит от выбранного вами типа.
Типы данных
Перечислим основные типы данных в языке Python:
int
– целые значения;
float
– вещественные значения (числа с дробной частью);
bool
– логические значения, True (истина, «да») или False (ложь, «нет»);
str
– символ или символьная строка, то есть цепочка символов.
Целые переменные в Python могут быть сколько угодно большими (или, наоборот, маленькими, если речь идет об отрицательных числах): интер- претатор автоматически выделяет область памяти такого размера, который необходим для сохранения результата вычислений. Поэтому в Python легко точно выполнять вычисления с большим количеством значащих цифр.
При записи вещественных чисел в программе, целую и дробную часть раз- деляют не запятой, а точкой. Например:
x = 123.456
Логические переменные относятся к типу
bool
и принимают значения
True
(истина) или
False
(ложь).

11
ТИПЫ Д АННЫХ И ОПЕРАЦИИ НА Д НИМИ
Арифметические выражения и операции
В Python можно выполнять любые арифметические операции.
Арифметические выражения записываются в строчку. Они могут содержать числа, имена переменных, знаки арифметических операций, круглые скоб- ки (для изменения порядка действий) и вызовы функций. Например:
a = (c + 5 - 1) / 2 * d
При определении порядка действий используется приоритет (старшин- ство) операций. Они выполняются в следующем порядке: действия в скобках; возведение в степень (**), слева направо; умножение (*) и деление (/), слева направо; сложение и вычитание, слева направо.
Нужно помнить, что результат деления (операции «/») – это вещественное число, даже если делимое и делитель – целые и делятся друг на друга нацело.
Чтобы получить целый результат деления целых чисел, используют опе- ратор «//». Чтобы выделить остаток от деления, используют оператор «%»
(они имеют такой же приоритет, как умножение и деление):
1
2
3
4

ПРОГРАММИРОВАНИЕ НА ЯЗЫКЕ PY THON
12
С точки зрения теории чисел, остаток – это неотрицательное число, поэ- тому –7 = (–4)*2+1, то есть частное от деления (–7) на 2 равно –4, а остаток равен 1.
В Python есть операция возведения в степень, которая обозначается двумя звездочками: «**». Например, выражение y = 2x
2
+z3 запишется так:
y = 2*x**2 + z**3
Задача 1. Напишите программу для вычисления площади треугольника, если известны его длина основания и высота.
Из геометрии мы знаем, что площадь треугольника равна произведению половины основания треугольника (a) на его высоту (h):
Эту формулу можно также записать так: s=(a*h)/2.
Теперь запишем программу и введем в качестве примера 6 см как длину основания, а 4 см как высоту треугольника.
Случайные числа
Чтобы получить случайное целое число, сначала загрузим в Python функ- цию
randint
. Для этого используем команду
import
в окне консоли:
>>>
from
random
import
randint
>>>
randint (1, 10)
7
Функция
randint()
выбрало случайное число в диапазоне от первого до второго числа в скобках. В нашем примере она выбрала цифру 7.
Стандартные функции
Большинство стандартных функций языка Python разбиты на группы по на- значению, каждая группа записана в отдельный файл, который называется
модулем. Математические функции собраны в модуле
math

13
ТИПЫ Д АННЫХ И ОПЕРАЦИИ НА Д НИМИ
Для подключения этого модуля используется команда импорта (загрузки модуля) –
import
math
Ниже представлен некоторый функционал для работы с числами:
Для обращения к функциям используется точечная запись: указывают имя модуля и затем через точку название функции:
print
(math.sqrt(x))
1) Дана температура в градусах Цельсия. Напишите программу для вычисления соответствующей температуры в градусах
Фаренгейта. Формула перевода – tF = 9/5 * tC + 32
2) Напишите программу для вычисления значения выражения:
КОМПЬЮТЕРНЫЙ ПРАКТИКУМ:

ПРОГРАММИРОВАНИЕ НА ЯЗЫКЕ PY THON