форкнуто от main/python-labs
FilippovDY (FilippovDY)
4 дней назад
Родитель
c4c8ff836c
Сommit
874fe4901c
@ -0,0 +1,428 @@
|
||||
# Отчёт по теме 5: "Блоки инструкций, управляющие инструкции"
|
||||
Филиппов Даниил Юрьевич, А-01-23
|
||||
|
||||
# 1. Запуск интерактивной оболочки IDLE
|
||||
```py
|
||||
>>> import os
|
||||
>>> os.chdir('C:\\Users\\danii\\Desktop\\FilippovDY\\python-labs\\TEMA5')
|
||||
```
|
||||
|
||||
Управляющие инструкции, как и в других языках программирования, используются в Python для разветвления линий потока. Их применение имеет как сходство, так и заметные отличия по сравнению с другими языками программирования. В программах на Python они применяются по следующей общей схеме:
|
||||
<Управляющая инструкция>:
|
||||
<отступы><Блок инструкций>
|
||||
|
||||
Здесь управляющая инструкция начинается зарезервированными словами, такими как if, while, for… и дополняется логическим выражением, со значением True или False.
|
||||
Блок инструкций – это совокупность инструкций на языке Python, возможно, включающая вложенные управляющие инструкции. Относительно управляющей инструкции блок инструкций сдвигается влево с использованием одинаковых отступов, задаваемых либо некоторым числом пробелов, либо одной или несколькими табуляциями. Величина отступа задаётся в настройках среды (Indentation Width). По умолчанию – это 4 пробела или 1 табуляция.
|
||||
|
||||
|
||||
# 2. Ветвление по условию – управляющая инструкция if.
|
||||
Общее правило написания:
|
||||
if <условие>:
|
||||
<отступы><Блок инструкций, выполняемый, если условие истинно>
|
||||
[elif <условие2>:
|
||||
<отступы><Блок инструкций2, выполняемый, если условие2 истинно>
|
||||
]
|
||||
[else:
|
||||
< отступы><Блок инструкций3, выполняемый, если условие ложно>
|
||||
]
|
||||
|
||||
Условие задается в виде логического выражения, которое может принимать значение True или False. Блок инструкций может располагаться на нескольких строках. Отступы во всех строках блока должны быть одинаковыми по отношению к первому символу управляющей инструкции. Если имеется вложенная управляющая инструкция, то она вводится с таким же отступом, а все строки ее блоков – отступают по отношению к ее первому символу. Признак конца блока – отсутствие отступов в очередной строке или ввод пустой строки.
|
||||
Если в Блоке инструкций только одна инструкция, её можно записывать без отступов сразу за знаком «:».
|
||||
|
||||
```py
|
||||
>>> porog=50
|
||||
>>> rashod1=200
|
||||
>>> rashod2=30
|
||||
>>> if rashod1>=porog:
|
||||
... dohod=12
|
||||
... elif rashod2==porog:
|
||||
... dohod=0
|
||||
... else:
|
||||
... dohod=-8 # Это выполняется, если ни первое, ни второе условия не были истинными
|
||||
...
|
||||
...
|
||||
>>> dohod
|
||||
12
|
||||
```
|
||||
|
||||
В конструкции if-elif-else всегда выполняется только одна ветвь. Даже если условие
|
||||
в elif также истинно, оно не будет проверено и, соответственно, не выполнится, если до
|
||||
этого уже выполнился блок if. Это связано с тем, что после выполнения любого блока
|
||||
инструкции (будь то if, elif или else) остальные части конструкции игнорируются.
|
||||
|
||||
```py
|
||||
>>> rashod2=4
|
||||
>>> porog=4
|
||||
>>> rashod1=8
|
||||
>>> if porog==3:
|
||||
... dohod=1
|
||||
... elif porog==4:
|
||||
... dohod=2 # Верно
|
||||
... elif porog==5:
|
||||
... dohod=3 # Игнорируется
|
||||
... else:
|
||||
... dohod=0 # Игнорируется
|
||||
...
|
||||
...
|
||||
>>> dohod
|
||||
2
|
||||
```
|
||||
|
||||
Условные инструкции могут записываться также в одну строку в операторе присваивания по следующей схеме:
|
||||
<Объект>=<значение 1> if <условие> else <значение 2>
|
||||
или ещё:
|
||||
if <условие>: <инструкция1>[;<инструкция2>….]
|
||||
|
||||
```py
|
||||
>>> dohod=2 if porog>=4 else 0
|
||||
>>> dohod
|
||||
2
|
||||
>>> if porog>=5 : rashod1=6; rashod2=0 #
|
||||
...
|
||||
>>> rashod1 # Условие не выполнено, значения прежние
|
||||
8
|
||||
>>> rashod2
|
||||
4
|
||||
```
|
||||
|
||||
|
||||
# 3. Цикл по перечислению – управляющая инструкция for.
|
||||
Общее правило написания:
|
||||
for <Объект-переменная цикла> in <объект>:
|
||||
<отступы><Блок инструкций 1 – тело цикла>
|
||||
[else:
|
||||
< отступы ><Блок инструкций 2 – если в цикле не сработал break>]
|
||||
|
||||
Здесь <объект> - любой определенный до начала цикла объект из классов строка, список, кортеж, множество, словарь.
|
||||
<Объект-переменная цикла> - объект, в качестве значений которого поочередно будут задаваться элементы объекта, которые могут быть объектами любого типа.
|
||||
<Блок инструкций 1 – тело цикла> - совокупность инструкций, которая может содержать или не содержать инструкцию break, вызывающую досрочное завершение цикла при некоторых условиях. Блок инструкций 1 обычно выполняется многократно по мере того, как объект-переменная цикла принимает значения из сложного объекта. Если в цикле имеется необязательная часть: else и Блок инструкций 2, то он будет выполняться перед завершением цикла только в том случае, если при выполнении цикла не было его прерывания по инструкции break.
|
||||
Если в Блоке инструкций 1 или в Блоке инструкций 2 только одна инструкция, то её можно записывать без отступов сразу за двоеточием.
|
||||
|
||||
## 3.1 Простой цикл
|
||||
```py
|
||||
>>> temperatura=5
|
||||
>>> for i in range(3,18,3):
|
||||
... temperatura+=i
|
||||
...
|
||||
...
|
||||
>>> temperatura
|
||||
50
|
||||
```
|
||||
|
||||
Также можно увидеть, какое значение имеет переменная i на каждой итерации:
|
||||
```py
|
||||
>>> for i in range(3,18,3):
|
||||
... i
|
||||
... temperatura+=i
|
||||
...
|
||||
...
|
||||
3
|
||||
6
|
||||
9
|
||||
12
|
||||
15
|
||||
```
|
||||
|
||||
## 3.2 Более сложный цикл
|
||||
```py
|
||||
>>> sps=[2,15,14,8]
|
||||
>>> for k in sps:
|
||||
... if len(sps)<=10:sps.append(sps[0])
|
||||
... else:break
|
||||
...
|
||||
...
|
||||
>>> sps
|
||||
[2, 15, 14, 8, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2]
|
||||
```
|
||||
Как видно, в конец цикла добавляется двойка до тех пор, пока длина не превысит 10. Важно
|
||||
понимать, что sps - это и объект, по которому проходит k, и объект, изменяющийся
|
||||
внутри цикла. Если список изменяется во время цикла, это влияет на последующие итерации.
|
||||
(При этом else в данном случае относится к if, а не к for.
|
||||
|
||||
Теперь выполним чуть-чуть отличающуюся совокупность операций:
|
||||
```py
|
||||
>>> sps=[2,15,14,8]
|
||||
>>> for k in sps[:]:
|
||||
... if len(sps)<=10:sps.append(sps[0])
|
||||
... else:break
|
||||
...
|
||||
...
|
||||
>>> sps
|
||||
[2, 15, 14, 8, 2, 2, 2, 2]
|
||||
```
|
||||
Как видно, итог другой, и вот почему. Операция взятия среза sps[:] создает полную копию
|
||||
исходного списка (срез от начала до конца включительно).
|
||||
Теперь список, по которому пробегается k, и список, изменяющийся внутри цикла - это объекты, имеющие разные адреса. Цикл итерируется по копии, но изменяет оригинальный список sps. Итерации происходят только 4 раза (по 4 элементам в копии), независимо от того, как растет оригинальный список.
|
||||
|
||||
## 3.3 Пример
|
||||
Создание списка с 10 целыми случайными числами из диапазона от 1 до 100. При этом, если сумма чисел не превышает 500, эта сумма должна быть отображена на экране.
|
||||
```py
|
||||
>>> import random as rn
|
||||
>>> sps5=[]
|
||||
>>> for i in range(10):
|
||||
... sps5.append(rn.randint(1,100))
|
||||
... ss=sum(sps5)
|
||||
... if ss>500: break
|
||||
... else:
|
||||
... print(ss)
|
||||
...
|
||||
...
|
||||
321
|
||||
```
|
||||
|
||||
Программа вывела ответ, потому что сработал else, и за все десять итераций цикла так и не успел выполниться break по условию if. Блок else выполняется только если цикл завершился нормально (не был прерван break). Если срабатывает break, блок else пропускается.
|
||||
|
||||
Попробуем обнулить список и запустить программу ещё раз:
|
||||
```py
|
||||
>>> for i in range(10):
|
||||
... sps5.append(rn.randint(1,100))
|
||||
... ss=sum(sps5)
|
||||
... if ss>500: break
|
||||
... else: print(ss)
|
||||
...
|
||||
>>> ss
|
||||
521
|
||||
>>> sps5
|
||||
[97, 78, 21, 54, 32, 74, 62, 60, 10, 33]
|
||||
```
|
||||
|
||||
После того, как прошло девять итераций, сумма элементов списка уже была больше 500, поэтому
|
||||
цикл закончился из-за if, а не из-за окончания диапазона range(10).
|
||||
|
||||
## 3.4 Пример с символьной строкой
|
||||
```py
|
||||
>>> stroka='Это – автоматизированная система'
|
||||
>>> stroka1=""
|
||||
>>> for ss in stroka:
|
||||
... stroka1+=" "+ss
|
||||
...
|
||||
...
|
||||
>>> stroka1
|
||||
' Э т о – а в т о м а т и з и р о в а н н а я с и с т е м а'
|
||||
```
|
||||
Переменная ss проходит по всему строковому объекту, на каждой итерации принимая значение
|
||||
одного знака. Этот знак с предшествующим пробелом дописывается в конец другой, изначально
|
||||
пустой строки. Цикл закончится, когда закончится исходная строка.
|
||||
|
||||
## 3.5 Запись цикла в строке
|
||||
Пример: создание списка с синусоидальным сигналом.
|
||||
```py
|
||||
>>> import math
|
||||
>>> sps2=[math.sin(i*math.pi/5+2) for i in range(100)]
|
||||
>>> sps2
|
||||
[0.9092974268256817, 0.49103209793281005, -0.11479080280322804, -0.6767675184643197, -0.9802420445539634, -0.9092974268256817, -0.49103209793281016, 0.11479080280322791, 0.6767675184643196, 0.9802420445539634, 0.9092974268256818, 0.4910320979328103, -0.1147908028032278, -0.6767675184643196, -0.9802420445539632, -0.9092974268256818, -0.4910320979328104, 0.11479080280322768, 0.6767675184643195, 0.9802420445539632, 0.9092974268256819, 0.4910320979328105, -0.11479080280322579, -0.6767675184643194, -0.9802420445539632, -0.9092974268256819, -0.4910320979328106, 0.11479080280322743, 0.6767675184643193, 0.9802420445539632, 0.909297426825682, 0.49103209793281066, -0.1147908028032273, -0.6767675184643192, -0.9802420445539632, -0.909297426825682, -0.4910320979328108, 0.11479080280322719, 0.6767675184643192, 0.9802420445539631, 0.9092974268256822, 0.491032097932814, -0.11479080280322707, -0.676767518464319, -0.9802420445539625, -0.9092974268256822, -0.491032097932811, 0.11479080280323047, 0.6767675184643189, 0.9802420445539625, 0.9092974268256822, 0.4910320979328142, -0.11479080280322682, -0.6767675184643215, -0.9802420445539631, -0.9092974268256808, -0.4910320979328112, 0.11479080280322317, 0.6767675184643187, 0.9802420445539624, 0.9092974268256823, 0.4910320979328082, -0.11479080280322658, -0.6767675184643213, -0.980242044553963, -0.9092974268256838, -0.49103209793281144, 0.11479080280322293, 0.6767675184643186, 0.9802420445539637, 0.9092974268256824, 0.49103209793280844, -0.11479080280322633, -0.6767675184643158, -0.980242044553963, -0.9092974268256839, -0.49103209793281166, 0.11479080280322974, 0.6767675184643184, 0.9802420445539637, 0.9092974268256825, 0.4910320979328149, -0.11479080280321903, -0.6767675184643209, -0.9802420445539629, -0.909297426825681, -0.4910320979328119, 0.11479080280322244, 0.6767675184643129, 0.9802420445539636, 0.9092974268256826, 0.49103209793281505, -0.11479080280322584, -0.6767675184643155, -0.9802420445539644, -0.9092974268256812, -0.49103209793281205, 0.1147908028032222, 0.6767675184643127, 0.980242044553965]
|
||||
>>> import pylab
|
||||
>>> pylab.plot(sps2, label='Синусоидальный сигнал', color = 'green')
|
||||
[<matplotlib.lines.Line2D object at 0x00000244DD254A50>]
|
||||
>>> pylab.show()
|
||||
```
|
||||
Здесь используется конструкция list comprehention (генератор списков). В общем
|
||||
виде она выглядит так:
|
||||
<итоговый список> = [<выражение> for <элемент> in <исходный объект> if <условие>]
|
||||
|
||||
Полученный график сохранен в файле Figure_1
|
||||
![Синусоида] (Figure_1.png)
|
||||
|
||||
|
||||
# 4. Цикл «пока истинно условие» – управляющая инструкция while.
|
||||
Общее правило написания:
|
||||
while <Условие>:
|
||||
<отступы><Блок инструкций 1 – тело цикла>
|
||||
[else:
|
||||
<отступы><Блок инструкций 2 – если в цикле не сработал break>]
|
||||
Здесь <Условие> - некоторое логическое выражение. Если на очередном витке цикла оно принимает значение True (или не равно 0), то выполняется Блок инструкций 1. При этом, если в этом блоке присутствует инструкция break и она будет выполнена, то цикл завершается, иначе – переходит к новому витку цикла. В блоке инструкций 1 могут быть изменены значения объектов, входящих в Условие и его значение тоже может измениться. Если же его значением останется True, то вновь выполняется Блок инструкций 1 и т.д. Если в цикле присутствует Блок инструкций 2, то он будет выполнен, если завершение цикла произошло не по инструкции break, а по значению False (или значению =0) условия.
|
||||
|
||||
## 4.1 Цикл со счетчиком.
|
||||
```py
|
||||
>>> rashod=300
|
||||
>>> while rashod:
|
||||
... print("Расход=",rashod)
|
||||
... rashod-=50
|
||||
...
|
||||
...
|
||||
Расход= 300
|
||||
Расход= 250
|
||||
Расход= 200
|
||||
Расход= 150
|
||||
Расход= 100
|
||||
Расход= 50
|
||||
```
|
||||
Мы не видим в выводе: когда rashod = 0, потому что цикл уже завершился. Все числа, кроме нуля, при конвертации в логический тип данных имеют логическое значение True и только ноль имеет значение False.
|
||||
Сравниваемая в управляющей инструкции переменная уменьшается в самом цикле, поэтому, когда
|
||||
строка со сравнением обнаружит 0, то воспримет это как False, и действия по выводу
|
||||
и уменьшению числа выполняться больше не будут.
|
||||
|
||||
## 4.2 Пример с символьной строкой
|
||||
```py
|
||||
>>> import math
|
||||
>>> stroka='Расчет процесса в объекте регулирования'
|
||||
>>> i=0
|
||||
>>> sps2=[]
|
||||
>>> while i<len(stroka):
|
||||
... r=1-2/(1+math.exp(0.1*i))
|
||||
... sps2.append(r)
|
||||
... print('Значение в момент',i,"=",r)
|
||||
... i+=1
|
||||
...
|
||||
Значение в момент 0 = 0.0
|
||||
Значение в момент 1 = 0.049958374957880025
|
||||
Значение в момент 2 = 0.09966799462495568
|
||||
Значение в момент 3 = 0.14888503362331795
|
||||
Значение в момент 4 = 0.197375320224904
|
||||
Значение в момент 5 = 0.2449186624037092
|
||||
Значение в момент 6 = 0.2913126124515909
|
||||
Значение в момент 7 = 0.3363755443363322
|
||||
Значение в момент 8 = 0.3799489622552249
|
||||
Значение в момент 9 = 0.421899005250008
|
||||
Значение в момент 10 = 0.4621171572600098
|
||||
Значение в момент
|
||||
11 = 0.5005202111902354
|
||||
Значение в момент 12 = 0.5370495669980353
|
||||
Значение в момент 13 = 0.5716699660851172
|
||||
Значение в момент 14 = 0.6043677771171636
|
||||
Значение в момент 15 = 0.6351489523872873
|
||||
Значение в момент 16 = 0.6640367702678489
|
||||
Значение в момент 17 = 0.6910694698329307
|
||||
Значение в момент 18 = 0.7162978701990245
|
||||
Значение в момент 19 = 0.7397830512740043
|
||||
Значение в момент 20 = 0.7615941559557649
|
||||
Значение в момент 21 = 0.7818063576087741
|
||||
Значение в момент 22 = 0.8004990217606297
|
||||
Значение в момент 23 = 0.8177540779702878
|
||||
Значение в момент 24 = 0.8336546070121553
|
||||
Значение в момент 25 = 0.8482836399575129
|
||||
Значение в момент 26 = 0.8617231593133063
|
||||
Значение в момент 27 = 0.874053287886007
|
||||
Значение в момент 28 = 0.8853516482022625
|
||||
Значение в момент 29 = 0.8956928738431645
|
||||
Значение в момент 30 = 0.9051482536448664
|
||||
Значение в момент 31 = 0.9137854901178277
|
||||
Значение в момент 32 = 0.9216685544064713
|
||||
Значение в момент 33 = 0.9288576214547277
|
||||
Значение в момент 34 = 0.935409070603099
|
||||
Значение в момент 35 = 0.9413755384972874
|
||||
Значение в момент 36 = 0.9468060128462683
|
||||
Значение в момент 37 = 0.9517459571646616
|
||||
Значение в момент 38 = 0.9562374581277391
|
||||
```
|
||||
У цикла 38 повторений, по числу элементов в строке, но на 1 меньше.
|
||||
|
||||
```py
|
||||
>>> pylab.plot(sps2, label='Сигнал выхода', color='black')
|
||||
[<matplotlib.lines.Line2D object at 0x00000244DD305BD0>]
|
||||
>>> pylab.title("Сигнал на выходе инерционного звена")
|
||||
Text(0.5, 1.0, 'Сигнал на выходе инерционного звена')
|
||||
>>> pylab.show()
|
||||
```
|
||||
График сохранен под именем Figure_2.
|
||||
![График] (Figure_2.png)
|
||||
|
||||
## 4.3 Определение, является ли число простым (делится только на самого себя или 1)
|
||||
```py
|
||||
>>> chislo=267 #Проверяемое число
|
||||
>>> kandidat = chislo // 2 # Для значений chislo > 1
|
||||
>>> while kandidat > 1:
|
||||
... if chislo%kandidat == 0: # Остаток от деления
|
||||
... print(chislo, ' имеет множитель ', kandidat)
|
||||
... break # else выполняться не будет
|
||||
... kandidat -= 1
|
||||
... else: # При завершении цикла без break
|
||||
... print(chislo, ' является простым!')
|
||||
...
|
||||
267 имеет множитель 89
|
||||
```
|
||||
|
||||
Программа работает так: переменная kandidat отвечает за потенциальный делитель заданного
|
||||
числа. Изначально мы задаем половину от заданного числа, потому что у числа не может быть
|
||||
делителя большего, чем половина от него. Далее мы последовательно уменьшаем потенциальный
|
||||
множитель, каждый раз проверяя, получилось ли поделить без остатка. Если получилось, то
|
||||
число непростое, и цикл можно прекращать досрочно.
|
||||
|
||||
Дополним программу так, чтобы она проверяла все числа от 250 до 300.
|
||||
```py
|
||||
>>> chislo = [x for x in range (250, 301)]
|
||||
>>> for a in chislo:
|
||||
... kandidat = a // 2
|
||||
... while kandidat > 1:
|
||||
... if a % kandidat == 0:
|
||||
... print(a, ' имеет множитель ', kandidat)
|
||||
... break
|
||||
... kandidat -= 1
|
||||
... else: print(a, " является простым!")
|
||||
...
|
||||
...
|
||||
250 имеет множитель 125
|
||||
251 является простым!
|
||||
252 имеет множитель 126
|
||||
253 имеет множитель 23
|
||||
254 имеет множитель 127
|
||||
255 имеет множитель 85
|
||||
256 имеет множитель 128
|
||||
257 является простым!
|
||||
258 имеет множитель 129
|
||||
259 имеет множитель 37
|
||||
260 имеет множитель 130
|
||||
261 имеет множитель 87
|
||||
262 имеет множитель 131
|
||||
263 является простым!
|
||||
264 имеет множитель 132
|
||||
265 имеет множитель 53
|
||||
266 имеет множитель 133
|
||||
267 имеет множитель 89
|
||||
268 имеет множитель 134
|
||||
269 является простым!
|
||||
270 имеет множитель 135
|
||||
271 является простым!
|
||||
272 имеет множитель 136
|
||||
273 имеет множитель 91
|
||||
274 имеет множитель 137
|
||||
275 имеет множитель 55
|
||||
276 имеет множитель 138
|
||||
277 является простым!
|
||||
278 имеет множитель 139
|
||||
279 имеет множитель 93
|
||||
280 имеет множитель 140
|
||||
281 является простым!
|
||||
282 имеет множитель 141
|
||||
283 является простым!
|
||||
284 имеет множитель 142
|
||||
285 имеет множитель 95
|
||||
286 имеет множитель 143
|
||||
287 имеет множитель 41
|
||||
288 имеет множитель 144
|
||||
289 имеет множитель 17
|
||||
290 имеет множитель 145
|
||||
291 имеет множитель 97
|
||||
292 имеет множитель 146
|
||||
293 является простым!
|
||||
294 имеет множитель 147
|
||||
295 имеет множитель 59
|
||||
296 имеет множитель 148
|
||||
297 имеет множитель 99
|
||||
298 имеет множитель 149
|
||||
299 имеет множитель 23
|
||||
300 имеет множитель 150
|
||||
```
|
||||
|
||||
## 4.4 Инструкция continue
|
||||
Она используется, когда надо при определенном условии не завершить весь цикл, а завершить
|
||||
только текущую итерацию.
|
||||
|
||||
Пример (вывод нечётных чисел):
|
||||
```py
|
||||
>>> for i in range(1, 11):
|
||||
... if i % 2 == 0: # Если число четное
|
||||
... continue # Пропускаем оставшуюся часть цикла
|
||||
... print(i)
|
||||
...
|
||||
...
|
||||
1
|
||||
3
|
||||
5
|
||||
7
|
||||
9
|
||||
```
|
||||
|
||||
# 5. Завершение сеанса работы с IDLE
|
||||
|
||||
|
||||
Загрузка…
Ссылка в новой задаче