20 KiB
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