Отчет и материалы по Теме 5

TEMA5/report.md

@@ -0,0 +1,445 @@
+# Тема 5. Блоки инструкций, управляющие инструкции
+Выполнил: Тимошенко А.А.
+Проверил: Козлюк Д. А.
+
+## Пункт 1.
+```
+>>> import os
+>>> os.chdir("C:/Users/mapon/OneDrive/Рабочий стол/ПО АС/ТЕМА5")
+```
+## Пункт 2. Ветвление по условию (if)
+
+Общий вид выглядит так:
+
+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>
+]
+
+Причем elif и else вместе или по отдельности могут отсуствовать.
+
+Пример:
+```
+>>> porog = 6
+>>> rashod1 = 8
+>>> rashod2 = 5
+>>> if rashod1 >= porog:
+	dohod = 12  # Это выполняется, если rashod1 >= porog
+elif rashod2 == porog:
+	dohod = 0   # Это выполняется, если первое условие ложно, но rashod2 == porog
+else:
+	dohod = -8  # Это выполняется, если ни первое, ни второе условие не были истинными
+	
+>>> dohod
+12
+```
+Оператор rashod1 >= porog (например, в числах, 8 >= 5) возвращает логическое значение True,
+поэтому будет выполняться блок инструкций, соответствующий этому условию. Важно понимать,
+что 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.
+
+Перезададим некоторые значения и выполним другую управляющую инструкцию:
+```
+>>> rashod2 = 4
+>>> porog = 4
+>>> if rashod1 >= 3 and rashod2 == 4:  #Верно
+	dohod = rashod1
+	if rashod2 == porog or rashod1 < rashod2: #Тоже верно
+		dohod = porog
+
+>>> dohod
+4
+```
+В данном случае выполняются оба if, потому что один находится в блоке инструкций другого
+вложенное условие). Вложенное условие будет проверяться в любом случае, если выполнилось
+внешнее.
+```
+>>> if porog == 3: #Неверно
+	dohod = 1
+elif porog == 4:   #Верно
+	dohod = 2
+elif porog == 5:   #Игнорируется
+	dohod = 3
+else:              #Игнорируется
+	dohod = 0
+
+>>> dohod
+2
+```
+Еще одна форма записи условных управляющих инструкций - тернарный оператор (от лат. "тройной"):
+
+<Объект> = <значение 1> if <условие>  else <значение 2>
+```
+>>> dohod = 2 if porog >= 4 else 0
+>>> dohod
+2
+```
+Если в блоке инструкций всего одна строка, можно записать всё в одну строку:
+```
+>>> porog = 2
+>>> if porog >= 5 : rashod1 = 6; rashod2 = 0
+
+>>> rashod1
+8
+>>> rashod2
+4
+```
+Поскольку сейчас значение porog было задано таким, чтобы не удовлетворять условию, то
+эта строка полностью не была выполнена и не повлияла на значения переменных. Но в другом
+случае:
+```
+>>> porog = 7
+>>> if porog >= 5 : rashod1 = 6; rashod2 = 0
+
+>>> rashod1
+6
+>>> rashod2
+0
+```
+Выполняется условие и выполняются инструкции.
+
+## Пункт 3. Цикл по перечислению (for)
+
+for <Объект-переменная цикла> in <объект>:
+<отступы> <Блок инструкций 1 – тело цикла>
+[else: 
+<отступы> <Блок инструкций 2 – если  в цикле не сработал break>]
+
+В качестве объекта сойдёт любая коллекция или, например, диапазон range. Если сообщить
+словарь, то будут перебираться его ключи. Если сообщить множество, перебор будет осуществлен,
+но порядок будет неочевидным.
+
+
+### Пункт 3.1. Простой цикл.
+```
+>>> temperatura = 5
+>>> for i in range(3,18,3):
+	temperatura += i
+
+>>> temperatura
+50
+```
+
+### Пункт 3.2. Более сложный цикл.
+```
+>>> 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. То есть k будет двигаться по циклу бесконечно, и выполнение останавливается
+именно из-за условия if - else.
+(При этом else в данном случае относится к if, а не к for (это можно понять не только по
+смыслу, но и по табуляции)
+
+Рассмотрим другой вариант:
+```
+>>> 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 (грубо говоря, срез от начала до конца включительно).
+Теперь список, по которому пробегается k, и список, изменяющийся внутри цикла - это объекты,
+имеющие разные адреса. Это можно проверить:
+```
+>>> id(sps)
+1684034116672
+>>> id(sps[:])
+1684069134400
+```
+Следовательно, else не успеет сработать, потому что итерируемый в управляющей инструкции
+объект окажется короче и завершит цикл раньше:
+
+### Пункт 3.3
+```
+>>> 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)
+```
+Программа ничего не вывела. Посмотрим, почему именно:
+```
+>>> ss
+501
+>>> sps5
+[25, 66, 4, 30, 8, 97, 87, 11, 51, 57, 65]
+```
+После того, как прошло одиннадцать итераций, сумма элементов списка уже была больше 500, поэтому
+цикл закончился из-за if, а не из-за окончания диапазона range(10).
+
+Попробуем обнулить список и выполнить ту же программу еще раз:
+```
+>>> sps5 = []
+>>> for i in range(10):
+	sps5.append(rn.randint(1,100))
+	ss = sum(sps5)
+	if ss > 500: break
+else:
+	print(ss)
+
+436
+```
+В этот раз программа вывела ответ самостоятельно, потому что сработал else, потому что
+за все десять итераций цикла так и не успел выполниться break по условию if.
+
+Примечание:
+     Рассмотрим строку >>> import random as rn
+     Если мы попробуем вызвать функцию из этого модуля по ее исходному названию, ничего не
+     выйдет:
+```
+>>> random.randint(4,7)
+Traceback (most recent call last):
+  File "<pyshell#105>", line 1, in <module>
+    random.randint(4,7)
+NameError: name 'random' is not defined
+```
+Так происходит потому, что на этапе преобразования программы в байт-код python связывает
+модуль random, найденный где-то в каталогах, принадлежащих python, с именем rs. Модуль
+random становится объектом в пространстве имен, создаётся ссылка на объект модуля random
+и ему присваивается имя rn. Но имя random ему НЕ присваивается, поэтому обратиться к
+методам и атрибутам по имени random нельзя.
+
+
+### Пункт 3.4. Пример с символьной строкой
+```
+>>> 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.
+
+### Пункт 3.5. Запись цикла в строке
+```
+>>> 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]
+```
+Такая конструкция называется list comprehention (генератор списков). В общем
+виде она выглядит так:
+
+<итоговый список> = [<выражение> for <элемент> in <исходный объект> if <условие>]
+
+Эту синусоиду можно отобразить на графике:
+```
+>>> import pylab
+>>> pylab.plot(sps2, label='Синусоидальный сигнал', color = 'green')
+[<matplotlib.lines.Line2D object at 0x0000018834CBB460>]
+>>> pylab.show()
+```
+Полученный график корректен и и сохранен в файле Figure_1
+
+
+## Пункт 4. Цикл "пока истинно условие" (while)
+
+Общий вид:
+```
+while <Условие>:
+<отступы><Блок инструкций 1 – тело цикла>
+[else:
+<отступы><Блок инструкций 2 – если в цикле не сработал break>]
+
+break и else работают аналогично предыдущему случаю.
+```
+### Пункт 4.1. Цикл со счетчиком
+```
+>>> rashod = 300
+>>> while rashod:
+	print("Расход =",rashod)
+	rashod -= 50
+
+Расход = 300
+Расход = 250
+Расход = 200
+Расход = 150
+Расход = 100
+Расход = 50
+```
+Как именно произошло завершение цикла? Нужно вспомнить, что все числа, кроме нуля, при
+конвертации в логический тип данных имеют логическое значение True:
+```
+>>> bool(50)
+True
+```
+И только нуль имеет значение False:
+```
+>>> bool(0)
+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.
+
+### Пункт 4.2. Пример с символьной строкой
+```
+>>> 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 37 = 0.9517459571646616
+Значение в момент 38 = 0.9562374581277391
+```
+У цикла 38 повторений, по числу элементов в строке, но на 1 меньше. На каждой итерации
+значение i на единицу меньше, чем в предыдущей.
+```
+>>> pylab.plot(sps2, label='Сигнал выхода', color='red')
+[<matplotlib.lines.Line2D object at 0x00000188336D9FA0>]
+>>> 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.
+
+
+### Пункт 4.3. Определение, является ли число простым (делится только на самого себя или 1).
+```
+>>> 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!')
+
+	
+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. Если цикл отработал до конца, не
+прервавшись, то число простое.
+
+Дополниим программу так, чтобы она проверяла все числа от 250 до 300.
+```
+>>> chislo = [x for x in range (250, 301)]
+>>> for now in chislo:
+	kandidat = now // 2
+	while kandidat > 1:
+		if now % kandidat == 0:
+			print(now, ' имеет множитель ', kandidat)
+			break
+		kandidat -= 1
+	else:               #ОБЯЗАТЕЛЬНО относится не к if и не к for, а к while
+		print(now, " 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
+```
+### Пункт 4.4. Инструкция continue.
+
+Она используется, когда надо при определенном условии не завершить весь цикл, а завершить
+только текущую итерацию.
+
+Пример (вывести только положительные числа):
+```
+>>> nums = [rn.randint(-30, 30) for x in range(15)]
+>>> nums
+[-11, -1, 25, -11, 12, 24, -28, -16, -2, 15, -25, -2, -15, 9, -4]
+
+>>> for now in nums:
+	if now < 0: continue
+	print(now, " > 0")
+else: print("все числа обработаны")
+
+25  > 0
+12  > 0
+24  > 0
+15  > 0
+9  > 0
+все числа обработаны
+```