13 KiB
Отчет по теме 5
Степанов Артём, А-02-23
Блоки инструкций, управляющие инструкции
1. Установка рабочего каталога. Создание рабочего протокола.
В оболочке IDLE установил актуальный рабочий каталог, а затем в нём создал рабочий протокол.
2. Изучение управляющей конструкции if.
Управляющая конструкция if позволяет реализовать ветвление по определенному условию. Само условие задается в виде логического выражения, которое должно принимать значение True или False. После условия следует соответствующий ему блок инструкций с отступом по всем строкам блока.
>>> porog = 10
>>> rashod1 = 6
>>> rashod2 = 4
>>> if rashod1 >= porog: # Условие 1
... dohod = 12 # Блок инструкций, выполняющийся в случае истинности условия 1
... elif rashod2 == porog: # Условие 2
... dohod = 0 # Блок инструкций, выполняющийся в случае истинности условия 2
... else: # Оператор else - иначе
... dohod = 8 # Блок инструкций, выполняющийся в случае ложности условий 1 и 2
...
>>> dohod
8
В условиях можно использовать несколько логических выражений, связанных логическими операторами:
>>> if rashod1 >= 3 and rashod2 == 4:
... dohod = rashod1
... if rashod2 == porog or rashod1 < rashod2:
... dohod = porog
...
>>> dohod
6
Ветвления также могут быть множественными:
>>> if porog == 3:
... dohod = 1
... elif porog == 4:
... dohod = 2
... elif porog == 4:
... dohod = 3
... else:
... dohod = 0
...
>>> dohod
0
Условные инструкции могут записываться в одну строку:
>>> dohod = 2 if porog >= 4 else 0
>>> dohod
2
Запись инструкция в одну строку может быть представлена и в таком виде:
>>> if porog >= 5 : rashod1 = 6; rashod2 = 0
...
>>> rashod1
6
>>> rashod2
0
3. Изучение управляющей конструкции for.
Цикл по перечислению, описываемы с помощью управляющей конструкции for, позволяет произвести перебор / перечисление определенных свойств / элементов определенного до начала цикла итерируемых объектов.
3.1. Простой цикл.
Для реализации простого цикла по перечислению достаточно задать определенный диапазон (возможно с определенным шагом) изменения объекта-переменной цикла:
>>> temperatura = 5
>>> for i in range(3, 18, 3): # i = 3 -> i = 6 -> ... -> i = 15
... temperatura += i # 5 + 3 -> 8 + 6 -> ... -> 35 + 15
...
>>> temperatura
50
3.2. Более сложный цикл.
Внутри цикла можно использовать различные условия, а также прерывать его выполнение с помощью оператора break:
>>> sps = [2, 15, 14, 8]
>>> for k in sps:
... if len(sps) <= 10 : sps.append(sps[0])
... else: break # Прерывание цикла
...
>>> sps
[2, 15, 14, 8, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2]
Различие между предыдущим примером и последущим заключается в итерируемом объекте: в первом случае это список, изменяемый во время работы цикла, а во втором - его неизменяемая копия. Поэтому в первом примере на выходе получился список с 11 элементами (удовлетворяет условию прерывания цикла), а во втором - с 8 элементами (цикл просто прошелся по 4 возможным элементам копии списка и добавил соответственно 4 новых элемента).
>>> 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]
3.3. Конструкция for - else.
Конструкция for - else позволяет реализовать обычный цикл-перечисление с дополнительным условием, которое выполнится только в том случае, если работа цикла завершится самостоятельно (не в случае применения оператора break). Пример такого цикла представлен ниже:
>>> 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)
...
>>> # Ничего не вывелость, т.к. сработал оператор break
>>> sps5 = []
>>> for i in range(10):
... sps5.append(rn.randint(1, 100))
... ss = sum(sps5)
... if ss > 500: break
... else:
... print(ss)
...
439 # Цикл завершился самостоятельно, поэтому сработало дополнительное условие
>>>
3.4. Работа с символьной строкой внутри цикла.
Так как строки в Python являются итерируемыми объектами, то их можно использовать внутри циклов:
>>> stroka = "Это - автоматизированная система"
>>> stroka1 = ""
>>> for ss in stroka:
... stroka1 += " " + ss # К каждому символу исходной строки добавлется пробел слева
...
>>> 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'
3.5. Запись цикла в строке.
Цикл можно записать в строку. Такая запись представлена ниже на примере создания графика синусоидального сигнала:
>>> import math, pylab
>>> sps2 = [math.sin(i * math.pi / 5 + 2) for i in range(100)] # Запись цикла в строку
>>> pylab.plot(list(range(100)), sps2)
[<matplotlib.lines.Line2D object at 0x000001C7AD29A5D0>]
>>> pylab.title("Синусоидальный сигнал")
Text(0.5, 1.0, 'Синусоидальный сигнал')
>>> pylab.xlabel("Время")
Text(0.5, 0, 'Время')
>>> pylab.ylabel("Сигнал")
Text(0, 0.5, 'Сигнал')
>>> pylab.show()
Полученный график:
4. Изучение управляющей конструкции while.
Цикл, выполняющийся пока определенное условие истинно, реализуется с помощью конструкции while. В данном цикле нужно учесть возможность его прерывания, иначе, при постоянно истинном условии выполнения, цикл станет бесконечным, что приведет к большим проблемам в работе программы.
4.1. Цикл со счетчиком.
Самый обычный вариант цикла while реализуется с помощью счетчика, значение которого постоянно проверяется при каждой новой итерации цикла:
>>> rashod = 300
>>> while rashod:
... print("Расход =", rashod)
... rashod -= 50
...
Расход = 300
Расход = 250
Расход = 200
Расход = 150
Расход = 100
Расход = 50
Цикл в данном примере остановил свою работу, так как на 7 итерации значение переменной rashod достигло 0, что интерпретируется как значение False. Если бы данная переменная никогда не прнинимала значение 0, то получился бы бесконечный цикл.
4.2. Цикл с символьной строкой.
Как и в цикле for, в цикле while можно использовать символьные строки в качестве объекта, задающего условие прерывание цикла:
>>> import math, pylab
>>> 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 37 = 0.9517459571646616
Значение в момент 38 = 0.9562374581277391
>>> pylab.plot(list(range(39)), sps2)
[<matplotlib.lines.Line2D object at 0x00000292D5637DD0>]
>>> pylab.title("Сигнал на выходе")
Text(0.5, 1.0, 'Сигнал на выходе')
>>> pylab.xlabel("Время")
Text(0.5, 0, 'Время')
>>> pylab.ylabel("Сигнал")
Text(0, 0.5, 'Сигнал')
>>> pylab.show()
Полученный график:
4.3. Выполнение сложного алгоритма с помощью цикла.
С помощью циклов можно реализовывать различные алгоритмы. Так, например, в примере ниже показан алгоритм проверки заданного числа на то, является ли оно простым.
>>> chislo = 267
>>> kandidat = chislo // 2
>>> while kandidat > 1:
... if chislo % kandidat == 0:
... print(chislo, "имеет делитель", kandidat)
... break
... kandidat -=1
... else:
... print(chislo, "является простым")
...
267 имеет делитель 89
>>>
Данный алгоритм можно переработать для проверки некоторого диапазона чисел:
>>> prost = [] # Список для записи в него простых чисел
>>> for num in range(250, 301): # Цикл, задающий диапазон рассматривыаемых значений
... kandidat = num // 2
... while kandidat > 1:
... if num % kandidat == 0:
... print(num, "имеет делитель", kandidat)
... break
... kandidat -= 1
... else:
... prost.append(num)
... print(num, "является простым")
...
250 имеет делитель 125
251 является простым
252 имеет делитель 126
...
299 имеет делитель 23
300 имеет делитель 150
>>> prost # Отображение списка простых чисел после работы алгоритма
[251, 257, 263, 269, 271, 277, 281, 283, 293]
4.4. Инструкция continue.
Инструкция continue позволяет завершить выполнение текущей итерации цикла и перейти к следующей:
>>> for i in range(7):
... if i in [2, 3, 5]: # Если число равно 2, 3 или 5, то сразу же начинается новая итерация
... continue
... print(i)
...
0
1
4
6
7
>>>
5. Завершение работы со средой.
Сохранил файлы отчета в своем рабочем каталоге и закончил сеанс работы с IDLE.