Лекция 4. Язык Питон. Начало (Воробьева И.А. «Информатика. Язык Питон» (2016))

1Воробьева И.А. «Информатика. Язык Питон»Запись алгоритмов на языке программированияЯзык программирования Python. Структура программы. Концепция данных.Основные операторы. Приоритеты операций. Переход к записи алгоритма наалгоритмическом языке. Моделирование базовых управляющих структур.Примеры типовых задач.4. ЗАПИСЬ АЛГОРИТМОВ НА ЯЗЫКЕПРОГРАММИРОВАНИЯ4.1. Язык программирования Python. Трансляторы,интерпретаторы и компиляторыРазработка языка Python1 была начата в конце 1980-х годов сотрудникомголландского института CWI Гвидо ванн Россумом.

Разработчики языка Pythonпридерживаются определённой философии программирования, называемой«The Zen of Python» («Дзен Питона»):1Красивое лучше, чем уродливое.Явное лучше, чем неявное.Простое лучше, чем сложное.Сложное лучше, чем запутанное.Плоское лучше, чем вложенное.Разреженное лучше, чем плотное.Читаемость имеет значение.Особые случаи не настолько особые, чтобы нарушать правила.При этом практичность важнее безупречности.Ошибки никогда не должны замалчиваться.Если не замалчиваются явно.Встретив двусмысленность, отбрось искушение угадать.Должен существовать один — и, желательно, только один — очевидныйспособ сделать это.Хотя он поначалу может быть и не очевиден, если вы не голландец2.Сейчас лучше, чем никогда.Хотя никогда зачастую лучше, чем прямо сейчас.Если реализацию сложно объяснить — идея плоха.Если реализацию легко объяснить — идея, возможно, хороша.Пространства имён — отличная штука! Будем делать их побольше!Название языка произошло вовсе не от вида пресмыкающихся.

Автор назвал язык в честь популярного британского комедийного телешоу 1970-х «Летающий цирк Монти Пайтона».2Шутливый намёк на Гвидо (см. https://ru.wikipedia.org/wiki/Python#cite_note-11) .2Воробьева И.А. «Информатика. Язык Питон»Часто можно услышать или прочитать, что язык программирования Pythonсчитается интерпретируемым языком. Давайте разберемся, что же это означает.Для того, чтобы компьютер мог выполнять, написанную вами программу, ондолжен ее «понимать».Компьютер «понимает» машинный код, причем машинные коды разныхкомпьютеров могут отличаться (например, в зависимости от используемого в ЭВМпроцессора).

Вы же можете писать программу на любом из так называемыхязыков высокого уровня, например C, Pascal или Python. Таким образом, требуетсяспециальная программа-переводчик с языка высокого уровня в машинный кодлибо другой язык высокого уровня. Такие программы называются –трансляторы.Средитрансляторовинтерпретаторы.выделимдвакласса:компиляторыиКомпилятор – транслирует программу без ее выполнения и записывает вмашинных кодах в виде исполняемого файла (на компьютере файлы срасширением *.exe или *.com), который потом можно запустить на выполнение.Достоинством такого подхода является то, что компилятор может при этомвыполнить много полезных действий, например, обеспечить проверкусинтаксических ошибок или выполнить оптимизацию программы (по времениисполнения, по объему задействованной памяти).

Недостатком является –сложность написания самого компилятора (компилятор же тоже являетсяпрограммой), а также относительно низкая скорость получения рабочегоисполняемого кода.Интерпретатор – анализирует программу покомандно и тут жевыполняет, по мере поступления её исходного кода на вход интерпретатора.Достоинством такого подхода является мгновенная реакция. Недостаток —интерпретатор обнаруживает ошибки в тексте программы только при попыткевыполнения команды с ошибкой.Обратите внимание, что всякий компилятор и интерпретатор являютсятрансляторами, но не наоборот (помним, что транслятор – это переводчик содного языка на другой, например с языка Pascal на язык Java).Для многих языков, включая BASIC, C, Lisp, Pascal и Python, существуют икомпиляторы и интерпретаторы. В общем случае, любой язык может бытькомпилируемым и интерпретируемым, так что данное разделение относится кпрактике применения языка, а не является его свойством.3Воробьева И.А.

«Информатика. Язык Питон»4.2. Структура программыPython поддерживает несколько парадигм программирования: структурное,объектно-ориентированное, модульное, функциональное. Мы приведемсравнительный обзор этих подходов позднее. Изучение программирования внашем курсе связано со структурным подходом, который кратко можноохарактеризовать следующим образом: представление программы в виде иерархической структуры блоков; любая программа строится без использования оператора goto из трёхбазовых управляющих структур: последовательность, ветвление, цикл; используются подпрограммы; используется принцип сокрытия переменных; разработка программы ведётся пошагово, методом «сверху вниз».Программа на языке Python может состоять из одного или несколькихмодулей. Каждый модуль представляет собой обычный текстовый файл, которыйдолжен иметь имя и расширение «.py».

Никаких специальных разделов изаголовков разделов в программе Python нет, но структурный подходпредполагает явное выделение таких разделов, деление программного кода наблоки – структурирование.Важно: все имена (переменных, функций, констант и т.п.), которые используютсяв программе Python, ранее должны получить какое-то значение или бытьопределены до своего первого использования.Рассмотрим структуру программы в языке Python на конкретном примере -напишем код, в котором вычисляется значение функциипо заданному аргументуи результатвыводится на экран. Считаем, что этот файл мы сохраним под именем ‘FuncMy.py’.Таблица 4.1.

Структура программыЗАГОЛОВОК ПРОГРАММЫЗаголовков у программы Python нет,однакоуместносообщитьоспециальной переменной __name__,котораяпозволяетопределить,запущен ли файл самостоятельно илиподключен с помощью следующего4Воробьева И.А. «Информатика. Язык Питон»раздела (импортирован):переменная__name__приметзначение __main__ , если программазапущена самостоятельно иFuncMy, если модуль ‘FuncMy.py’ былимпортирован в другую программу.___________________________Попробуйте написать в начале своейпрограммы команду print(__name__).подключение исполняемыхмодулей (импортирование)Важно: доступ к даннымимпортированного модуляосуществляется через имямодуля с точкой, например,math.pi – это константа ,определенная вматематической библиотеке.разделконстантРАЗДЕЛОПИСАНИЙimport math # модульматематических функцийimport sys # этот модуль нам покане нужен, мы просто показываем, какв Python подключить несколькомодулейЧтобы узнать все доступные имена ифункции в подключенном модуле,можно воспользоваться функциейdir():____________________________dir (math)# выведет на экран именавсех доступных математическихфункции и констант.В Python нет констант, есть только«соглашение об именовании»,которое подчеркивает, что объект,названный так: MAX_OVERFLOW илиTOTAL не стоит изменять.

Другимисловами, если вы хотите объявитьконстанту, напишите ее имяБОЛЬШИМИ БУКВАМИ илиБОЛЬШИМИ_БУКВАМИ (конечно,латинскими буквами). Тип константыопределяется также, как и типпеременных (см. следующий раздел).5Воробьева И.А. «Информатика. Язык Питон»____________________________DELTA = 1.7 # это константавещественного типа из заданнойфункции Func(x).разделпеременныхВ Python переменные определяютсяприсвоением им значения при этомтип переменной и определяетсяэтим значением:_________________________hello = ‘Простые вычисления поформулам’ # символьная переменнаяx = 0.0 # аргумент сложной функцииy1= y2 = 0.0 # промежуточные знач.Func = 0.0 # значение сложной функциираздел типов Pythonпозволяетопределятьсобственные типы данных. Мырассмотрим эту возможность позже.разделВэтомразделеописываютсяфункцийподпрограммы, которые создаютсяпользователем самостоятельноРАЗДЕЛ ДЕЙСТВИЙ(ОПЕРАТОРОВ)# Вывод на экран заголовка иприглашения для ввода Xprint('Привет, я символьнаяконстанта')print(hello)Важно:1.

язык Pythonрегистрозависимый – этозначит, что имена Func и func,например, для него совершенно # Вывод на экран приглашения для6Воробьева И.А. «Информатика. Язык Питон»разные; будьте внимательны кнаписанию собственных имен ивстроенных команд и функцийв Python$2. в Python нет никакихспециальных обозначений дляблоков, определяющихструктуру, т.е.

то, чтоназывается «операторнымискобками» (например,Begin…End в Pascal или {…} в С )– блоки в Python выделяютсяОТСТУПАМИ, поэтому любойлишний пробел или бездумнопоставленная табуляциянарушат выполнение вашейпрограммы или вовсе непозволят ее выполнить.Разработчикамирекомендовано: использоватьдля отступа-блока –одиночную табуляцию или 4пробела;не использовать пробелов безнеобходимости, например так:print( ‘Между скобкой ипараметром функции пробел’ )ввода с одновременнымсчитыванием и переводомсимвольного вида «числа» квещественному типу функцией float()x = float(input('Введите значениеаргумента в диапазоне от 0.1 до 0.6: ')# Вывод на экран введенногоаргумента - самоконтрольprint('X = ', x)# Вычисление функции по частямy1 = math.exp(2.2*x)y1 = math.sqrt(y1)y2:= math.sin(math.pi*x/(x+2.0/3) )y2:= math.fabs(y2)Func = y1 - y2 + DELTA# Вывод результата не экранprint( 'Значение функции = ', Func)# Задерживаем завершениепрограммы до нажатия клавишиENTERinput('Нажмите ENTER') обязательный раздел только «РАЗДЕЛ ДЕЙСТВИЙ».