Лабораторная работа 3 Циклы
 Скачать 262.76 Kb.
|
|
1 Лабораторная работа №3 Циклы 1. Цикл for Цикл for, также называемый циклом с параметром, в языке Питон богат возможностями. В цикле for указывается переменная и множество значений, по которому будет пробегать переменная. Множество значений может быть задано списком, кортежем, строкой или диапазоном. Вот простейший пример использования цикла, где в качестве множества значений используется кортеж: i = 1 for color in 'red', 'orange', 'yellow', 'green', 'cyan', 'blue', 'violet': print('#', i, ' color of rainbow is ', color, sep = '') i += 1 В этом примере переменная color последовательно принимает значения 'red', 'orange' и т.д. В теле цикла выводится сообщение, которое содержит название цвета, то есть значение переменной color, а также номер итерации цикла число, которое сначала равно 1, а потом увеличивается на один (инструкцией i += 1 с каждым проходом цикла. Инструкция i += 1 эквивалентна конструкции i = i + 1 (это просто сокращенная запись). Такую сокращенную запись можно использовать для всех арифметических операций: *=, -=, /=, %=... В списке значений могут быть выражения различных типов, например: for i in 1, 2, 3, 'one', 'two', 'three': print(i) При первых трех итерациях цикла переменная i будет принимать значение типа int, при последующих трех — типа str. 1.2. Функция range Как правило, циклы for используются либо для повторения какой-либо последовательности действий заданное число раз, либо для изменения значения переменной в цикле от некоторого начального значения до некоторого конечного. Для повторения цикла некоторое заданное число раз n можно использовать цикл for вместе с функцией range: for i in range(4): # равносильно инструкции for i in 0, 1, 2, 3: # здесь можно выполнять циклические действия print(i) print(i ** 2) # цикл закончился, поскольку закончился блок с отступом print('Конец цикла') В качестве n может использоваться числовая константа, переменная или произвольное арифметическое выражение (например, 2 ** 10). Если значение n равно нулю или отрицательное, то тело цикла не выполнится ни разу. Функция range может также принимать не один, а два параметра. Вызов range(a, b) означает, что индексная переменная будеть принимать значения от a до b - 1, то есть первый параметр функции range, вызываемой с двумя параметрами, задает начальное значение индексной переменной, а второй параметр — первое значение, которое индексная переменная принимать не будет. Если же a≥b, то цикл не будет выполнен ни разу. 2 Например, для того чтобы просуммировать значения чисел от 1 до n можно воспользоваться следующей программой: sum = 0 n = 5 for i in range(1, n + 1): sum += i print(sum) В этом примере переменная i принимает значения 1, 2, ..., n, и значение переменной sum последовательно увеличивается на указанные значения. Наконец, чтобы организовать цикл, в котором индексная переменная будет уменьшаться, необходимо использовать функцию range с тремя параметрами. Первый параметр задает начальное значение индексной переменной, второй параметр — значение, до которого будет изменяться индексная переменная (не включая его!), а третий параметр — величину изменения индексной переменной. Например, сделать цикл по всем нечетным числам от 1 до 99 можно при помощи функции range(1, 100, 2), а сделать цикл по всем числам от 100 до 1 можно при помощи range(100, 0, -1). Более формально, цикл for i in range(a, b, d) при d > 0 задает значения индексной переменной i = a, i = a + d, i = a + 2 * d и так для всех значений, для которых i < b. Если же d < 0, то переменная цикла принимает все значения i > b. 1.3. Настройка функции print() По умолчанию функция print() принимает несколько аргументов, выводит их через пробел, после чего ставит перевод строки. Это поведение можно изменить, используя именованные параметры sep (разделитель) и end (окончание). print(1, 2, 3) print(4, 5, 6) print(1, 2, 3, sep=', ', end='. ') print(4, 5, 6, sep=', ', end='. ') print() print(1, 2, 3, sep='', end=' -- ') print(4, 5, 6, sep=' * ', end='.') 2. Цикл while Цикл while (“пока”) позволяет выполнить одну и ту же последовательность действий, пока проверяемое условие истинно. Условие записывается до тела цикла и проверяется до выполнения тела цикла. Как правило, цикл while используется, когда невозможно определить точное значение количества проходов исполнения цикла. Синтаксис цикла while в простейшем случае выглядит так: while условие: блок инструкций При выполнении цикла while сначала проверяется условие. Если оно ложно, то выполнение цикла прекращается и управление передается на следующую инструкцию после тела цикла while. Если условие истинно, то выполняется инструкция, после чего условие проверяется снова и снова выполняется инструкция. Так продолжается до тех пор, пока условие будет истинно. Как только условие станет ложно, работа цикла завершится и управление передастся следующей инструкции после цикла. Например, следующий фрагмент программы напечатает на экран квадраты всех целых чисел от 1 до 10. Видно, что цикл while может заменять цикл for ... in range(...): i = 1 while i <= 10: 3 print(i ** 2) i += 1 В этом примере переменная i внутри цикла изменяется от 1 до 10. Такая переменная, значение которой меняется с каждым новым проходом цикла, называется счетчиком. Заметим, что после выполнения этого фрагмента значение переменной i будет равно 11, поскольку именно при i == 11 условие i <= 10 впервые перестанет выполняться. Вот еще один пример использования цикла while для определения количества цифр натурального числа n: n = int(input()) length = 0 while n > 0: n //= 10 # это эквивалентно n = n // 10 length += 1 print(length) В этом цикле мы отбрасываем по одной цифре числа, начиная с конца, что эквивалентно целочисленному делению на 10 (n //= 10), при этом считаем в переменной length, сколько раз это было сделано. В языке Питон есть и другой способ решения этой задачи: length = len(str(i)). 2.1. Инструкции управления циклом После тела цикла можно написать слово else: и после него блок операций, который будет выполнен один раз после окончания цикла, когда проверяемое условие станет неверно:: i = 1 while i <= 10: print(i) i += 1 else: print('Цикл окончен, i =', i) Казалось бы, никакого смысла в этом нет, ведь эту же инструкцию можно просто написать после окончания цикла. Смысл появляется только вместе с инструкцией break. Если во время выполнения Питон встречает инструкцию break внутри цикла, то он сразу же прекращает выполнение этого цикла и выходит из него. При этом ветка else исполняться не будет. Разумеется, инструкцию break осмыленно вызывать только внутри инструкции if, то есть она должна выполняться только при выполнении какого-то особенного условия. Приведем пример программы, которая считывает числа до тех пор, пока не встретит отрицательное число. При появлении отрицательного числа программа завершается. В первом варианте последовательность чисел завершается числом 0 (при считывании которого надо остановиться).: a = int(input()) while a != 0: if a < 0: print('Встретилось отрицательное число', a) break a = int(input()) else: print('Ни одного отрицательного числа не встретилось') Во втором варианте программы сначала на вход подается количество элементов последовательности, а затем и сами элементы. В таком случае удобно воспользоваться 4 циклом for. Цикл for также может иметь ветку else и содержать инструкции break внутри себя: n = int(input()) for i in range(n): a = int(input()) if a < 0: print('Встретилось отрицательное число', a) break else: print('Ни одного отрицательного числа не встретилось') Другая инструкция управления циклом — continue (продолжение цикла). Если эта инструкция встречается где-то посередине цикла, то пропускаются все оставшиеся инструкции до конца цикла, и исполнение цикла продолжается со следующей итерации. Если инструкции break и continue содержатся внутри нескольких вложенных циклов, то они влияют лишь на исполнение самого внутреннего цикла. Вот не самый интеллектуальный пример, который это демонстрирует: for i in range(3): for j in range(5): if j > i: break print(i, j) Увлечение инструкциями break и continue не поощряется, если можно обойтись без их использования. Вот типичный пример плохого использования инструкции break (данный код считает количество знаков в числе). n = int(input()) length = 0 while True: length += 1 n //= 10 if n == 0: break print('Длина числа равна', length) Гораздо лучше переписать этот цикл так: n = int(input()) length = 0 while n != 0: length += 1 n //= 10 print('Длина числа равна', length) Впрочем, на Питоне можно предложить и более изящное решение: n = int(input()) print('Длина числа равна', len(str(n))) 2.2 Множественное присваивание В Питоне можно за одну инструкцию присваивания изменять значение сразу нескольких переменных. Делается это так: a, b = 0, 1 5 Отличие двух способов состоит в том, что множественное присваивание в первом способе меняет значение двух переменных одновременно. Если слева от знака «=» в множественном присваивании должны стоять через запятую имена переменных, то справа могут стоять произвольные выражения, разделённые запятыми. Главное, чтобы слева и справа от знака присваивания было одинаковое число элементов. Множественное присваивание удобно использовать, когда нужно обменять значения двух переменных. В обычных языках программирования без использования специальных функций это делается так: a = 1 b = 2 tmp = a a = b b = tmp print(a, b) # 2 1 В Питоне то же действие записывается в одну строчку: a = 1 b = 2 a, b = b, a print(a, b) # 2 1 3. Практические задания К любой задаче по требованию преподавателя уметь строить блок-схемы. 1. Напечатать таблицу перевода 1, 2, ... 20 долларов США в рубли по текущему курсу (значение курса вводится с клавиатуры). 2. Напечатать таблицу умножения на число n (значение n вводится с клавиатуры; 1≤n≤ 9). 3. Найти сумму квадратов всех целых чисел от a до b (значения a и b вводятся с клавиатуры; b≥a). 4. Дано пятизначное число. Найти число, получаемое при прочтении его цифр справа налево. 5. Вычислить сумму 1! 2! 3! ... n!, k! 1 2 3 ... k (значение n вводится с клавиатуры; 1 7. Последовательность Фибоначчи образуется так: первый и второй члены последовательности равны 1, каждый следующий равен сумме двух предыдущих (1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, ...). Найти первое число в последовательности Фибоначчи, большее n (значение n вводится с клавиатуры; n > 1). 8. Дано натуральное число. Определить, сколько раз в нем встречается минимальная цифра (например, для числа для числа 102 200 ответ равен 3, для числа 40 330 — 2, для числа 10 345 — 1). 9. Выяснить, является ли заданное число n членом арифметической прогрессии, первый член которой равен f, а шаг — s (n, f, s вводятся с клавиатуры). 10. Дано натуральное число, в котором все цифры различны. Определить, какая 6 11. цифра расположена в нем левее: максимальная или минимальная. 12. Известен факториал числа. Найти это число (факториал числа n равен 1 2 ... n ). 13. В некоторой стране используются денежные купюры достоинством в 1, 2, 4, 8, 16, 32 и 64. Дано натуральное число n. Как наименьшим количеством таких денежных купюр можно выплатить сумму n (указать количество каждой из используемых для выплаты купюр)? Предполагается, что имеется достаточно большое количество купюр всех достоинств. 14. Старинная задача. Имеется 100 рублей. Сколько быков, коров и телят можно купить на все эти деньги, если плата за быка — 10 рублей, за корову — 5 рублей, за теленка — полтинник (0,5 рубля) и надо купить 100 голов скота? 15. Дано натуральное число n. Вычислить 1 1 + 2 2 +...+ n n |