Величини. Змінні. Алгоритмічна структура слідування

Опрацюйте теоретичний матеріал:

Всі дії, що виконує комп‘ютер за командами програми, здійснюються над величинами. Наприклад, ви складаєте програму для обчислення шляху, що пройдений автомобілем за певний час. У програмі будуть задіяні такі величини, як швидкість автомобіля, час, довжина шляху. Розглянемо докладніше, як описати ці величини для використання в програмі.

Основні характеристики величини

Величина — це окремий інформаційний об’єкт (число, символ, рядок тощо).

Основними характеристиками величини є назва, вид, тип і значення.

Вид величини визначає, чи можна змінювати значення величини у програмі. Величина може бути константою (тобто постійною) або змінною.

Наприклад, при обчисленні площі кола радіус кола може змінюватися в ході виконання програми, але величина π=3,1415... має бути постійною.

Змінні — це величини, значення яких можуть змінюватися в ході виконання програми.

Змінним дають імена (ідентифікатори). Змінні потрібні для зберігання даних.

Змінна — це пойменована область пам‘яті, в якій зберігається значення величини.

Змінну можна порівняти зі скринькою, що підписана певним іменем і в якій зберігається певна інформація.

Значення — динамічна характеристика величини, яка може багаторазово змінюватися в процесі обробки інформації.

Щоб створити змінну в Python, необхідно дати їй ім‘я та присвоїти значення.

Оператор присвоєння призначений для зв’язування імен змінних зі значеннями та для зміни атрибутів змінюваних об’єктів.

Вираз a = 5 означає, що на об'єкт (дані) у певній області пам'яті посилається ім'я a і звертатися до них тепер слід за цим іменем.
Щоб дізнатися значення, на яке посилається змінна, перебуваючи в режимі інтерпретатора, достатньо її викликати (написати ім'я і натиснути Enter).

Приклад:

Виконаємо дії зі змінними в інтерактивному режимі:
>>> tasks = 10
>>> k = 5
>>> day = 7
>>> tasks = tasks + k * day
>>> tasks
45

Змінні можуть зберігати практично будь-які дані: числа, рядки тексту або екземпляри об’єктів. Коли ви створюєте змінну, програма виділяє ділянку в оперативній пам’яті для збереження значення цієї змінної. Якого розміру ця ділянка? Інтерпретатор Python сам визначає, до якого типу належить створена змінна, і виділяє необхідну кількість пам’яті.

Тип величини визначається обсягом пам’яті, необхідним для її збереження, множиною припустимих значень величини та операціями, які можна над нею виконувати.

Раніше ви ознайомились з простими типами даних – числовими, рядковим і логічним типами. Щоб дізнатися, до якого типу належить змінна або константа, можна скористуватися командою type.

Вказівка присвоєння

У Python знаком операції присвоєння є «=». Вираз присвоювання, такий як x = 7, наказує комп’ютеру запам’ятати число 7 у змінній x.

Загальний вигляд команди присвоєння:
А = В,
де А — ім’я змінної, В — константа, змінна або вираз.

Схема виконання вказівки присвоєння: спочатку обчислюється значення виразу у правій частині вказівки присвоєння, потім це значення надається змінній, ім’я якої записане в лівій частині:

Присвоєння заповнює ділянку пам’яті, відведену для змінної, новим значенням, одночасно знищуючи старе, тому в правій частині виразу може бути вказане тільки ім’я змінної.

Приклад:

a = 5 # присвоїти змінній а значення 5

a = a+10 # збільшити значення змінної а на 10. а=15

b = a*2 - 5 # b = 15*2 - 5 = 25

a = b - a//3 # a = 25 - 15//3 = 20

Оператор i = i + 1 можна записати у скороченій формі: i += 1. Такий скорочений запис можна використовувати для всіх арифметичних операцій: =, -=, /=, %=, *=, //=.

Приклад:

a += 1 # a = a+1

b //= a # b = b//a

a = 2b + 3 # a = a(2b + 3)

a /= 2*b # a = a/(2*b)

Множинне присвоювання в Python

Множинне присвоювання означає присвоювання значення декільком змінним одночасно. Таким чином можна створити декілька змінних, а потім, в ході виконання програми, змінити їхні значення.

Приклад:

Задати змінним a, b, c значення 0.
a = b = c = 0

У результаті три змінні мають одне й те саме значення і належать однієї області пам’яті.

Python також дозволяє присвоювати декілька значень декільком змінним в одному операторі (паралельне присвоювання).

Приклад:

Присвоїти змінній а значення 43, змінній b — значення 'корови'.
a , b = 43 , 'корови'

Поміняти місцями значення змінних a і b:
a = 3
b = 5
a , b = b , а
print (a, b) # буде надруковане 5 3

Алгоритмічна структура «Слідування»

При конструюванні алгоритмів використовуються три базові алгоритмічні структури: слідування, розгалуження, повторення.

Слідування — це така організація дій в алгоритмі, при якій дії виконуються послідовно, одна за другою, без пропусків або повторень.

Алгоритми, у яких використовується тільки структура «Слідування», називаються лінійними.

В програмах, що реалізують лінійні алгоритми, використовуються команди введення даних, присвоєння і виведення.

Будь-яка програма повинні прийняти вхідні дані (введення), опрацювати їх і повернути результат (виведення).

Оператори введення і виведення даних

Введення даних — це передача інформації від зовнішнього носія (клавіатури) в оперативну пам′ять для опрацювання.
Виведення— зворотній процес, коли дані передаються після опрацювання з оперативної пам′яті на зовнішній носій (на екран).

Функція input() призначена для введення даних з клавіатури.

Коли програма зустрічає команду input(), вона призупиняє роботу і очікує, поки користувач введе дані і натисне Enter. В дужках записується підказка користувачеві, що саме потрібно ввести.

Приклад:

Увести з клавіатури значення для змінної а:
а = input(' Введіть значення а: ')

Функція print () потрібна, щоб вивести текст у вікно консолі.

У списку виведення можуть бути константи, змінні, вирази. За замовчуванням після виведення всіх елементів списку переводить курсор на наступний рядок. Якщо потрібно, щоб наступне виведення відбувалось в тому ж рядку, до списку виведення потрібно додати параметр end=' '.

Приклад:

Вивести значення суми змінних х=5 та у=7:
print(' х= ',х, ', ' , ' у= ' , у, ', ' , ' сума дорівнює ', х+y)
Буде виведено х=5, у=7, сума дорівнює 12

Зміна типу даних

Часто виникає необхідність перейти від одного типа до іншого. Наприклад, значення, отримане від команди input, Python сприймає як рядок (тип String), слід передбачити перетворення уведеного значення до потрібного типу.

Приклад:

Якщо ввести за допомогою команди input() число, воно буде збережене як рядок. При спробі подвоїти значення змінної a буде виконане не множення, а повторення рядкового значення. А якщо спробувати скласти значення змінної а з числом, виникне помилка.

При введенні числових даних потрібно перетворити рядкове значення в числове, а при виведенні може знадобитися перетворити число в рядок. Ця операція називається перетворенням типів. Насправді інтерпретатор Python не «перетворює» дані, а створює з початкового значення новий об’єкт потрібного типу.

Для перетворення типів призначені функції:
• float() — створює нове дробове число з рядка або цілого числа.
• int() — створює нове ціле число з рядка або дробового числа.
• str() — створює новий рядок з числа.

Порожні дужки означають, що це не команди Python (такі, як print), а вбудовані функції мови.

Звісно, не будь-який рядок можна перетворити на число. Проаналізуємо приклади застосування функцій перетворення типів для різних аргументів:

Іноді виникає потреба перетворити дробове число на ціле.

Приклад:

Скласти програму для розв’язування задачі: Скільки контейнерів можна розмістити на вантажній платформі, яка має площу а кв.м, якщо площа одного контейнера – х кв.м.?
a=float(input(' a=? '))
x=float(input(' x=? '))
k= a/x
d= int(k)
print (d)
Якщо а=74.25, х=4.5, то отримуємо k=16.5. Але кількість контейнерів має бути цілим числом, тому створюємо нову змінну d, значенням якої є ціла частина змінної k.
Сформуємо рядок для виведення значення змінної та текстового коментаря:
print (' кількість контейнерів дорівнює ' + str(d))

Практичне завдання:

Завдання: Вартість поїздки на таксі тривалістю до 5 хв становить 20 грн, а вартість кожної наступної хвилини — 10 грн. Складіть програму для розрахунку вартості поїздки тривалістю t хв (для t ≥ 5).

1. Проаналізуйте постановку задачі (математичну модель):

Що дано? t — тривалість поїздки (хв) .

Що треба знайти? с — вартість поїздки (грн) .

Який зв’язок між величинами? с = 20 + 10 (t – 5).

Які є обмеження на дані? t ≥ 5.

2. Відкрийте середовище ЄPython. Запишіть оператор введення тривалості поїздки й присвоєння цього значення змінній t: t = int(input('t = ?'))

3. Запишіть оператор присвоєння значення змінній с.

4. Запишіть оператор виведення значення змінної с, додавши до списку виведення текстову константу «грн».

Середовище ЄPython: https://ed-info.github.io/epython/

Код-розв'язок:

Скрін виконаного завдання прикріпіть до цього завдання.