Лаб. работа “Основы программирования на Python”

Цель работы

Изучить основы синтаксиса языка Python: переменные, базовые типы данных, операторы, функции ввода-вывода и управляющие конструкции (ветвления и циклы). Получить практические навыки написания и отладки простых программ.

Теоретические сведения

Переменные и типы данных

Переменная в Python — это имя, которое ссылается на значение (объект) в памяти. Имя переменной может состоять из букв, цифр и знака подчеркивания _, но не может начинаться с цифры. Python является языком с динамической типизацией, что означает, что тип переменной определяется автоматически в момент присваивания значения.

Основные типы данных:

• int: целые числа (например, 10, -5, 0).
• float: числа с плавающей точкой (например, 3.14, -0.5).
• str: строки, последовательности символов (например, 'Привет', "Python").
• bool: логический тип, может принимать значения True или False.

# Пример присваивания
age = 25              # int
pi_value = 3.14159    # float
user_name = "Alice"   # str
is_student = True     # bool

Функции ввода и вывода

Для вывода информации на экран используется функция print(). Для считывания данных, введенных пользователем с клавиатуры, используется функция input().

Важно помнить, что функция input() всегда возвращает строку (str). Для выполнения математических операций с введенными числами их необходимо преобразовать в числовой тип с помощью функций int() или float().

# Вывод данных
print("Привет, мир!")

# Ввод данных
name = input("Введите ваше имя: ")
print("Привет, " + name + "!")

# Ввод числа и преобразование типа
age_str = input("Введите ваш возраст: ")
age_int = int(age_str)
print("Через год вам будет:", age_int + 1)

Операторы

Арифметические операторы

Оператор	Описание	Пример
+	Сложение	5 + 2
-	Вычитание	5 - 2
*	Умножение	5 * 2
/	Деление (результат - float)	5 / 2
//	Целочисленное деление	5 // 2
%	Остаток от деления	5 % 2
**	Возведение в степень	5 ** 2

Операторы сравнения

Оператор	Описание
==	Равно
!=	Не равно
>	Больше
<	Меньше
>=	Больше или равно
<=	Меньше или равно

Логические операторы

Оператор	Описание
and	Логическое “И” (истина, если оба операнда истинны)
or	Логическое “ИЛИ” (истина, если хотя бы один операнд истинен)
not	Логическое “НЕ” (инвертирует значение)

Управляющие конструкции

Условный оператор if-elif-else

Позволяет выполнять разные блоки кода в зависимости от истинности условия.

x = int(input("Введите число: "))

if x > 0:
    print("Число положительное")
elif x < 0:
    print("Число отрицательное")
else:
    print("Число равно нулю")

Цикл for

Используется для перебора элементов в последовательности (например, в диапазоне чисел, сгенерированном range()).

# Вывод чисел от 0 до 4
for i in range(5):
    print(i)

# Сумма чисел от 1 до 10
total = 0
for i in range(1, 11):
    total = total + i
print("Сумма:", total)

Цикл while

Выполняет блок кода до тех пор, пока условие истинно.

# Пример с обратным отсчетом
count = 5
while count > 0:
    print(count)
    count = count - 1  # Важно изменять переменную условия!
print("Старт!")

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с теоретическими сведениями и примерами кода.
2. Настроить среду выполнения Python (например, Visual Studio Code с расширением Python, PyCharm Community Edition или онлайн-среда, такая как Google Colab).
3. Выполнить задания для самостоятельной работы. Для каждого задания создать отдельный файл .py.
4. Продемонстрировать работоспособность программ преподавателю.
5. Подготовить отчет о проделанной работе, включающий ответы на контрольные вопросы.

Задания для самостоятельного выполнения

Задание 1: Калькулятор выражений

Напишите программу, которая запрашивает у пользователя два целых числа (a и b) и вычисляет значение выражения \(z = (a + b)^2 / (a - 1)\). Программа должна вывести результат на экран.

• Пример ввода: Введите число a: 5 Введите число b: 3
• Пример вывода: Результат выражения z: 16.0

Задание 2: Проверка знака числа

Напишите программу, которая запрашивает у пользователя одно целое число и определяет, является ли оно положительным, отрицательным или нулём. Используйте конструкцию if-elif-else.

• Пример ввода: Введите число: -10
• Пример вывода: Число отрицательное

Задание 3: Сумма четных чисел

Напишите программу, которая находит и выводит сумму всех четных чисел в диапазоне от 1 до 50 (включительно). Используйте цикл for и оператор остатка от деления (%).

• Пример вывода (без ввода данных): Сумма четных чисел от 1 до 50: 650

Задание 4 (со звездочкой): Угадай число

Напишите игру “Угадай число”.

1. Программа “загадывает” случайное целое число от 1 до 100. Для этого используйте import random и функцию random.randint(1, 100).
2. Программа в цикле while просит пользователя ввести число.
3. Если введенное число больше загаданного, программа выводит “Слишком много”.
4. Если введенное число меньше загаданного, программа выводит “Слишком мало”.
5. Если пользователь угадал число, программа выводит “Вы угадали!” и завершает работу.

import random

secret_number = random.randint(1, 100)
# ... ваш код дальше

Контрольные вопросы

1. Какие основные типы данных вы использовали в лабораторной работе?
2. Почему необходимо преобразовывать тип данных, возвращаемый функцией input()?
3. В чем разница между операторами деления / и //? Приведите пример.
4. Для чего используется конструкция if-elif-else?
5. В каких случаях предпочтительнее использовать цикл for, а в каких — while?

Требования к отчету

Отчет должен содержать:

• Титульный лист.
• Цель работы.
• Код программ для каждого выполненного задания.
• Скриншоты, демонстрирующие работу каждой программы (ввод данных и результат).
• Письменные ответы на контрольные вопросы.
• Вывод по работе.