форкнуто от main/python-labs
Вы не можете выбрать более 25 тем
Темы должны начинаться с буквы или цифры, могут содержать дефисы(-) и должны содержать не более 35 символов.
426 строки
24 KiB
Markdown
426 строки
24 KiB
Markdown
# 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')
|
|
[<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
|
|
|
|
|
|
|
|
# 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.
|
|
|
|
|
|
## 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
|
|
|
|
|