Python/Summer2017

Примерный распорядок дня

• 10:00-10:30 — повторение и ответы на вопросы
• 10:30-14:00 — лекции+семинары
• 14:00-14:30 — обед
• 14:30-16:00 — практика

Тематический план

Предполагается последовательно проходить этот план, расставляя пометки, сколько удалось сделать за день.

• — лабораторные работы / семинары (воспроизведение доски или тривиальные упражнения)

• — практические задания

Рекомендации по самостоятельному изучению

• Д/З: установить Python и Geany (можно другие IDE) дома, если есть цель научиться чему-то ненулевому

• Д/З: Щёлкать tutorial (определяем, кому интересно)

День 1

• Знакомство, определение уровня знаний и глубины изложения (утро)
• Орг: конспекты (c двух сторон: Linux+Python), практика обязательна
• FOSS: сообщество и ПО, Linux, Python
• Linux и командная строка:
  • «цветочек»+
    • Ядро, программный интерфейс
    • Утилиты, командный интерфейс
    • ФС, пространство имён, файловые объекты
  • ⇒ командная строка (введение)
    • КС как диалог
    • shell: интерпретатор командной строки, ЯП, оболочка надо другими программами
    • договорённости о командной строке (ключи)
    • переменные, где лежат команды (пространство имён), PATH
    • Примеры команд: - ls, cp, rm, mv, mkdir, echo, перенаправление В/В
    • имена файлов, ln, ls -i
    • Встроенная помощь man

  • 

    • посмотреть содержимое корня
    • посмотреть все файлы в текущем каталоге
    • посмотреть документацию к известным командам
    • создать файл, переименовать
    • создать каталог, скопировать туда файл, удалить каталог
• Python
  • Командная строка
    • объекты, их типы
    • действия над объектами
    • неявная динамическая типизация
    • преобразование типов, type() (в т. ч. type(a)(b)) и простейший ввод-вывод
    • пространства имён, связывание объектов именами, dir()
    • множественное связывание, id()
    • help()

  • 

    • вычисление формул
    • поэтапное вычисление формул с использованием имён
    • online python tutor: демонстрация связывания
• Сценарии
  • Текстовый редактор vs IDE
  • Linux, shebang
  • программа на Python

  • 

    • Использование geany
    • примитивный сценарий на shell

    • сделать сценарий исполняемым и переместить в каталог $HOME/bin/

    • примитивный сценарий на Python

День 2 (4 июля)

• Python

  • понятие о модулях, from math import *

  • 

    • ручное развёртывание бинарного возведения в степень (например, как получить 3²¹?)

    • вычисление формул

  • условные операторы и выражения
    • логический тип, операции сравнения
    • условное выражение a if b else c
    • базовый if
    • форматирование отступами
    • if / elif* / else

  • 

    • ввести два числа, вывести наибольшее
      • условным выражением
      • условным оператором
    • ввести два числа, вывести, больше, меньше или равно первое второму
    • ввести три числа, проверить неравенство треугольника (вложенный if)

  • 

    • ввести три числа, найти наибольшее (вложенный if)
      • условным выражением
      • условным оператором
  • алгебра логики
    • пустой объект, примеры

    • ⇒ любое выражение в условии

    • таблицы истинности
    • логические операции Python, их таблицы истинности
    • примеры

  • 

    • ввести три числа, проверить неравенство треугольника (с помощью or)

  • 

    • квадратное уравнение с ненулевым a

    • условные формулы №57

  • цикл while
    • каноническая схема цикла: инициализация, проверка условия, тело, изменение
    • пример: цикл по вводу

  • 

    • подсчёт произведения (ввод до 0)
    • сумма N элементов арифметической прогрессии (циклом)
    • факториал

  • 

    • с какого элемента сумма арифметической прогрессии превысит N?
    • таблица умножения на N (в столбик)
    • подсчёт среднего (ввод до 0)
• Python
  • Циклы (более сложные случаи)
    • условия внутри циклов, break, continue
    • поиск первого, else
    • вложенные циклы

  • 

    • Сумма только положительных (ввод до 0)
    • одновременный подсчёт суммы и произведения положительных чисел (используется continue для отрицательных)
    • ввести ненулевые числа, проверить, есть ли среди них отрицательные
      • без else (с break)
      • с else
    • большая таблица умножения в столбик

  • 

    • таблица умножения в виде матрицы по столбцам (без форматирования)

День 3 (5 июля)

• Последовательности (введение)
  • Хранимые (строки, кортежи, списки)
    • индексирование, в т. ч. отрицательное
    • операции поэлементного сравнения

      • операция is на примере списков

    • операции + и *

    • секционирование
      • обычное
      • с шагом
      • умолчания

    • 

      • какая последовательность больше и почему?
      • начальный, средний и конечный элемент
      • элементы, стоящие на 1,4,7, и т. д. местах (NB off by 1)

    • 

      • сначала элементы, стоящие на нечётных местах, затем — на чётных, задом наперёд
• цикл прохода по последовательности for

  • break, continue, else

  • 

    • выбор максимума
    • поиск 0
• Вычисляемые (range(), enumerate())
  • типичный for

  • 

    • переписать на for кое-какие примеры с while

  • 

    • ввести последовательность чисел, вывести второй максимум, то есть элемент, больше которого в последоватнльности только одно значение, например, для 1,1,2,2,7,7,3,3,5,5 второй максимум — это 5

• Конструктор списка
• Конструктор генератора, работа генератора, цикл for и генераторы
• Как работает множественное связывание
  • распаковка последовательностей при связывании
  • в цикле for (последовательность последовательностей)

  • a,b,*c,d = "Qwertyuiop"

• Кратко о строках
  • +, *

  • "".format()

• 

  • Вывести все стороны и площади треугольников, стороны которых — однозначные положительные целые числа (не надо использовать конструктор, это жесть!)
    • использовать формулу Герона
    • не забыть, что 1 2 3, 1 3 2 и прочие перестановки — один и тот же треугольник, выводить один раз1

  • вывести таблицу умножения от 1 до 12 (сначала без "".format(), потом (если успеете) с ним):

    •     1*1 = 1   2*1 = 2   3*1 = 3
          1*2 = 2   2*2 = 4   3*2 = 6
          ...
          1*12 = 12 2*12 = 24 3*12 = 36
          4*1 = 4   5*1 = 5   6*1 = 6
          4*2 = 8   5*2 = 10  6*2 = 12
          ...
          4*12 = 48 5*12 = 60 6*12 = 72
          7*1 = 7   8*1 = 8   9*1 = 9
          7*2 = 14  8*2 = 16  9*2 = 18
          ...

  • Ввести строку, вывести, сколько в ней гласных (подсказка: c in "aeoiu" ), методами не пользоваться

  • Ввести список запрещённых слов в формате "слово1","слово2",..., затем вводить строки до тех пор пока последняя не окажется пустой (это так же, как ввод до 0). Вывести, сколько строк содержали запрещённые слова

День 4 (6 июля)

Функции (введение)

• Задача повторного использования кода — макросы и подпрограммы
• Функции в Python
  • Функция — это запись алгоритма обработки данных, а не преобразование

  • duck typing

  • вызов функции — выражение, всегда есть возвращаемое значение — любой объект (например, None)
  • возвращаемое значение можно не использовать
  • Определение функции, формальные параметры

    • простые примеры

  • Локальное пространство имён функции

    • просто вывод dir()

    • независимость имён

    • locals() и globals()

      • просто вывод

    • порядок просмотра пространств
    • автоопределение локальных имён; global

      • 

  • 

    • с этого момента и до конца курса каждые модуль/функция/класс в заданиях должны содержать docstring с пояснением, что они делают

    • (задания в этом -блоке оформить в виде интерактивной программы и в виде модуля)

    • Функция — сумма цифр
      • Ввести последовательность, вывести элемент с минимальной суммой цифр

        • можно с помощью min() — как?

    • функция — расстояние между точками ( на самом деле есть )

      • Ввести список пар вида (1,2), (3,4), (100,100) …, найти самый удалённые точки

• Распаковка и запаковка параметров функций
  • ничего и нет, только списки
  • Функции с переменным количеством параметров

    • 

  • Распаковка последовательности при вызове

    • {*}, в т. ч. print(*seq)

• 

  • функция, возвращающая список только целочисленных из всех параметров

• Всё остальное про функции — потом, не сегодня

Методы объектов; модули

• Поля объектов, инкапсуляция

  • dir(объект)

  • объект.имя_поля

  • методы и … поля

• Модули, sys.path

  • программа на Python как модуль
  • встроенная и в среду Python, и в язык Python документация

    • help()

    • документирование собственного кода
      • docstring

      • object.__doc__()

  • 

Строки и их методы

• Строковые методы

  • все (в т. ч. in)

  • replace()

    • 

  • split() и join()

    • 

• 

  • Ввести строку, заменить в ней последовательности "-" на один минус
  • Ввести запрещённое сочетание букв и строку. Вывести строку, в которой запрещённое сочетание букв не встречается (например, "ab" и "aabbcaabbb" → "cb")

Списки и их методы

• все методы
• стек, суть pop()/push(), эффективность
• очередь и deque()

• Функция: список -> список

  • Список всех делителей числа
  • Убрать из списка подряд идущие одинаковые элементы

    • Для уверенных в себе: То же, но повторять, пока таких групп не останется.

День 5 (7 июля)

Ещё немного о последовательностях

• zip()

Про random

• Случайное и неслучйное, зачем нужно
• Датчик случайных чисел
  • неслучайность
  • воспроизводимость, seed()

• Модуль random

  • random() , randint(), randrange()

  • choice(), shuffle(), sample()

  • seed()

• 

  • Случайное число на отрезке A…B
  • Перемешать строку

Про черепаху

• Модуль turtle

• Основные команды
• Как закрасить область

• 

  • Функция, рисующая ёлочку из n треугольников размера от k до l
  • лес с разными ёлочками

  • немного не параллельными

• 

  • Попробовать нарисовать черепахой график функции y=sin(x) в диапазоне -4<=x<=5 (использовать абсолютные координаты, то есть функцию goto(x,y))

  • Осознать, что:
    • График — это не кривая, а ломаная (передвижение черепашки от точки к точке по прямой)
    • Чем больше точек в этой ломаной, тем более она похожа на график, пускай точек будет N=100
    • Если рисовать синус, как он есть, получается еле заметный червячок
    • Чтобы график было хорошо видно, y-координаты надо как-то увеличивать, например, умножать на 100, а x-коордмнаты — на 50

• 

  • Нарисовать черепахой график функции y=sin(x) из ста точек в диапазоне A<=x<=B, где A и B вводятся и поначалу равны, как и раньше, -4 и 5

  • Осознать, что
    • У забора 100 досок и 99 щелей (N и N-1). У графика N точек и N-1 отрезок. Это значит, что в цикле, который генерирует очередное X для того, чтобы вычислить sin(x), самое первое значение должно быть A, а самое последнее — B, и всего таких значений должно быть N
• Написать для этого функцию diap(N,i,A,B):
  • A и B — диапазон
  • N — общее количество точек, включая первую и последнюю.
  • i — номер очередной точки
  • возвращать функция должна число в диапазоне от A до B, причём при i==0 — A, а при i==N-1 (да-да, не N же!) — B

• Нарисовать черепахой график функции y=sin(x) из ста точек в диапазоне A<=x<=B, где A и B вводятся, и график получается разумный при |B-A|<200 (дальше частокол выйдет)

Немного про eval()

Осознать природу функции eval() https://docs.python.org/3/library/functions.html?highlight=eval#eval

• Упражнение: ввести *в виде строки* произвольную формулу от x (в ней могут встречаться функции из math), ввести x, вывести (с помощью eval()) результат её вычисления

• Решить предыдущее упражнение, написав *функцию* f(x): , при этом сама программа должна выглядеть примерно так:

formulae = input()
x = float(input())
print(f(x))

(очевидно, в этой функции будет исполозовано голбальное имя formulae и eval())

Рисуем график дальше

• Вспомнить про аффинные преобразования координат. Из них нам нужно движение и перенос, а поворот не нужен. Если не вспоминается — не страшно. Общая идея
  • Есть вещественное число X на отрезке A…B. Нам нужно получить число P на отрезке Q…R, которое делит это отрезок в той же пропорции
  • Записать пропорцию и вывести из неё формулу P=что-то-там-от-X
• Написать функцию scale(L,M,X,Q,R), которая по числу X на отрезке L…M вычисляет число P на отрезке Q…R, делящее этот отрезок в той же пропорции
• scale(L,M,L,Q,R) == Q, scale(L,M,M,Q,R) == R, (подсказка) scale(L,M,(L+M)/2,Q,R) == (Q+R)/2
  • (спойлер!) вычесть начало старого отрезка (получится что-то от 0), поделить на длину отрезка (получится что-то от 0 до 10), умножить на длину нового отрезка, прибавить его начало
• Осознать, что это более общий вариант функции diap()
  • Переписать «график синуса» с использованием scale() вместо diap()
  • Переписать его далее, с использованием scale() вместо тупого умножения X и Y кооринат (размер экрана мы, допустим, знаем, что-то типа -400,400/-300,300 или как-то так, проверить)
    • график наконец-то будет располагаться по центру
• Попробовать вводить не только диапазон, но и саму формулу (см. выше упражнение про функцию f()), поначалу эта формула == "f(x)", с ней должно работать хорошо
• Осознать, что

  • Область значений sin(x) — -1…1, а других формул — нет

  • Для того, чтобы нарисовать график произвольной функции на отрезке, надо знать диапазон её значений на этом отрезке
    • этот диапазон использовать в scale() при вычислении y-координаты очередной точки на экране
    • Можно, например, запустить цикл с вычислением функции на всех точках, но не рисовать ничего, а только искать минимум и максимум значений (Q и R), а потом уже запустить его ещё раз и рисовать, зная Q и R
• Переписать программу так, чтобы
  • В цикле создавался список значений функции на отрезке (назовём его g[])
  • Тогда минимум и максимум — это просто min(g) и max(g) (спасибо, Питон!)
  • Можно и список x-ов тоже генерировать, чобы два раза не вычислять
• Украсить
  • Нарисовать оси координат
  • Написать, где X, где Y
  • Написать, что за функция

О рекурсии

• Определение рекурсии
• прямая и непрямая
• рекурсия — это цикл, но
  • своё пространство имён

  • рост прострнств имён

• Почему не факториал

• 

  • TODO

Различные интересные модули

• random

• turtle

TODO Здесь пока не разобрано

- Python (рассмотрено)

• - методы объектов, dir(объект) — введение - методы списков

- Python (рассмотрено)

• - строки и их методы - форматирование строк

- Python

• словари
• globals(), locals(), распаковка/запаковка именованных параметров

- Python

• Генераторы, конструкторы генераторов

- Python

• Модули как пространства имён
• - Классы, …, перегрузка операций

- Python

• - Ещё классы, объектное планирование и ООП

- Python / OS

• - модули os, sys; написание кроссплаформенных приложений

- Python / OS

• - модуль subprocess