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.
446 строки
20 KiB
Markdown
446 строки
20 KiB
Markdown
# 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
|
|
```
|