python-labs/TEMA5/report.md

Отчет по теме 5

Цель работы: Изучение способов формирования и использования блоков инструкций и обеспечения разветвления линий потока в алгоритмах.

Терехов Фёдор Валерьевич, А-01-23

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.

1. Изучите 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 «:».

Пример 1.1:

porog=100
rashod1=50
rashod2=100

if rashod1>=porog:
		dohod=12
elif rashod2==porog:
		dohod=0
else:
		dohod=-8
print(dohod)

Ответ программы:

0

Пример 1.2:

rashod1=2
rashod2=4
porog=5
dohod=0

if rashod1>=3 and rashod2==4:
		dohod=rashod1
if rashod2==porog or rashod1<rashod2:
    dohod=porog

print(dohod)

Ответ программы:

5

Пример 1.3:

porog=4

if porog==3:
		dohod=1
elif porog==4:
		dohod=2
elif porog==5:
		dohod=3
else:
		dohod=0

print(dohod)

Ответ программы:

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>….]

Пример 1.4:

porog=4
dohod=2 if porog>=4 else 0
print(dohod)

Ответ программы:

2

Пример 1.5:

porog=5
rashod1=2
rashod2=4
if porog>=5 : rashod1=6; rashod2=0
print(rashod1,rashod2)

Ответ программы:

6 0

2. 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 Блоке инструкций 1 или в Блоке инструкций 2 только одна инструкция, то её можно записывать без отступов сразу за двоеточием.

2.1. Простой цикл.

temperatura=5
for i in range(3,18,3):
	temperatura+=i
print(temperatura)

Ответ программы:

50

2.2. Более сложный цикл.

sps=[2,15,14,8]
for k in sps:
	if len(sps)<=10:sps.append(sps[0])
	else: break
print("После первого цикла:",sps)
sps=[2,15,14,8]
for k in sps[:]:
	if len(sps)<=10:sps.append(sps[0])
	else: break
print("После второго цикла:",sps)

Ответ программы:

После первого цикла: [2, 15, 14, 8, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2]
После второго цикла: [2, 15, 14, 8, 2, 2, 2, 2]

Во втором варианте итерация происходит по неизменяемой копии списка, поэтому цикл выполняется полное количество раз (4 раза), тогда как в первом варианте итерация происходит по изменяемому списку, и цикл завершается досрочно (через break, иначе цикл был бы бесконечным).

2.3. 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.

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)

Ответ программы (1 попытка):

Ответ программы (2 попытка):

484

Ответ программы (3 попытка):

450

Ответ программы (4 попытка):

Ответ программы (5 попытка):

359

Объяснение поведения программы:
Почему вывод значения ss бывает не всегда:
else относится к циклу for, а не к if
Блок else выполняется только если цикл завершился нормально (без оператора break). Если срабатывает break, блок else пропускается.

2.4. Пример с символьной строкой.

stroka='Это – автоматизированная система'
stroka1=""
for ss in stroka:
	stroka1+=" "+ss
print(stroka1)

Ответ программы:

 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

2.5. Запись цикла в строке. Пример: создание списка с синусоидальным сигналом.

import math
import pylab

sps2 = [math.sin(i * math.pi / 5 + 2) for i in range(100)]

pylab.plot(sps2)
pylab.title('Синусоидальный сигнал')
pylab.xlabel('Отсчеты')
pylab.ylabel('Амплитуда')
pylab.grid(True)
pylab.show()

Ответ программы:

3. 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 ≠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.

3.1. Цикл со счётчиком.

rashod=300
while rashod:
	print("Расход=",rashod)
	rashod-=50

Ответ программы:

Расход= 300
Расход= 250
Расход= 200
Расход= 150
Расход= 100
Расход= 50

Цикл завершился, потому что в Python число 0 интерпретируется как логическое значение False.

3.2. Пример с символьной строкой.

import math
import 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

pylab.plot(sps2)
pylab.title('Сигнал на выходе инерционного звена')
pylab.xlabel('Моменты времени')
pylab.ylabel('Значение')
pylab.grid(True)
pylab.show()

Ответ программы:

3.3. Определение, является ли число простым (делится только на самого себя или 1).

# Проверка одного числа
chislo = 267
kandidat = chislo // 2
while kandidat > 1:
    if chislo % kandidat == 0:
        print(chislo, ' имеет множитель ', kandidat)
        break
    kandidat -= 1
else:
    print(chislo, ' является простым!')

print("\nПростые числа в диапазоне от 250 до 300:")

# Проверка всех чисел в диапазоне от 250 до 300
for chislo in range(250, 301):
    kandidat = chislo // 2
    while kandidat > 1:
        if chislo % kandidat == 0:
            break
        kandidat -= 1
    else:
        print(chislo, end=' ')

Ответ программы:

267  имеет множитель  89

Простые числа в диапазоне от 250 до 300:
251 257 263 269 271 277 281 283 293

3.4. Continue.

Помимо инструкции break в обоих видах циклов могут использоваться инструкции continue, которые не вызывают завершения цикла, но завершают его текущий виток и обеспечивают переход к следующему витку.

Пример: Вывод четных чисел от 1 до 10 с использованием continue.

for i in range(1, 11):
    if i % 2 != 0:
        continue
    print(i, end=' ')

Ответ программы:

2 4 6 8 10