# 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. sps - это 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] ``` 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') [] >>> 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>> 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