Короткий методичний посібник з основ програмування мовою Python для учнів 6 класу. Можна використовувати як опорний конспект для учнів під час занять з інформатики

Основні поняття мови Python

Згадайте, з чого ви починали вивчення української та іноземної мови – з алфавіту. Потім ви вивчали правила запису слів – синтаксис мови, і значення нових слів – семантику мови. Основними складовими будь-якої мови програмування є алфавіт, синтаксис і семантика.

Отже, і вивчення мови Python ми теж розпочнемо з алфавіту.

Алфавіт мови Python

У мові Python при створенні програм можуть використовуватися такі символи:

• літери латинського алфавіту A..Z, a..z; цифри 0..9;
• знаки арифметичних операцій, спеціальні символи: + – * / \^ = < > ( ) . , : ; ‘ # _;
• комбінації символів: <=, >=, <>, = =; !=,**;
• службові слова, що мають фіксований для Python зміст, наприклад: and, elif, if, print, as, else, import тощо.

Синтаксис мови – сукупність правил побудови команд мови програмування.

Семантика мови – сукупність правил виконання комп’ютером команд, записаних мовою програмування. З синтаксисом та семантикою команд Python ви будете ознайомлюватися по мірі вивчення мови програмування. Величини в мові Python

Окремий інформаційний об’єкт (число, символ, рядок та ін.) називають величиною. Основними характеристиками величин є назва, вид, тип і значення. Вид величини визначає спосіб використання величини в програмі. Величина може бути константою (тобто постійною) або змінною.

Константи — це величини, значення яких не можуть змінюватися в ході виконання програми. Прикладом константи може бути число (5, 1.23) або рядок: "Це рядок!".

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

Змінна – це просто іменована частина пам’яті твого комп’ютера, де ти тримаєш певну інформацію. На відміну від констант, потрібен якийсь спосіб для отримання доступу до змінних, і саме тому змінним дають імена (ідентифікатори).

Існують певні правила, яким потрібно слідувати при іменуванні змінних:

1) Першим символом імені має бути літера чи знак нижнього підкреслювання '_'.

2) Решта імені може складатися з літер, чисел або знаків нижнього підкреслювання. Не можна використовувати спеціальні символи, такі, як /, # або @.

3) Не можна використовувати пробіли, замість пробілу можна застосувати нижнє підкреслення.

4) Імена змінних чутливі до регістру символів. Наприклад, myname і myName – це різні змінні.

5) Не можна називати змінні іменами команд, наприклад, print.

Коментарі в програмі

Коментар — це текст, призначений для читання людиною, а не комп’ютером.

Коментар – це підказка для нас, яку дію виконує програма. Вставляючи коментарі в текст програми, ми спрощуємо собі та іншим її читання і розуміння.

Щоб комп’ютер відрізнив команди від коментарів, у мові Python перед текстом коментаря ставиться знак ’#’. Редактор IDLE виділяє коментарі червоним кольором, нагадуючи про те, що Python проігнорує ці фрагменти коду. Коментар пояснює призначення наступної команди:

# Запит імені користувача s = input(‘Як тебе звати?‘)

Типи величин в мові Python

Змінні зручно представити у вигляді "поштових скриньок" (комірок пам'яті комп'ютера), на які навішені ярлики з їх іменами. Для різних величин створюються «скриньки» різного розміру, який залежить від типу величини. Тип величини визначається обсягом пам’яті, необхідним для її збереження, множиною припустимих значень величини, та операціями, які можна над нею виконувати. Основними типами величин є числа і рядки.

В Python є два типи числових даних:

• цілі числа (int), тобто числа без дробової частини;
• і дійсні (float) – дробові числа з десятковою крапкою.

Цілі числа потрібні для рахунку (перший, другий, третій…). Кількість учнів у класі, вік людини, кількість предметів ми зазвичай указуємо за допомогою цілих чисел. Числа з плаваючою крапкою, або десяткові дроби, потрібні, коли ми хочемо указати частину чого-небудь, наприклад, 3.5 м, 1.25 грн. Звісно, у програмі ми не будемо указувати одиниці вимірювання (метри, гривні), лише число з дробовою частиною. В якості роздільника між цілою і дробовою частиною числа використовуйте крапку.

Рядок – це взята в одинарні лапки послідовність будь-яких символів – цифр, літер, розділових знаків. У змінних рядкового типу ми зберігатимемо фрагменти тексту.

Оператори Python

Математичні символи, такі як + (плюс) і – (мінус), називаються операторами, так як вони оперують (або виконують обчислення) числами в рівнянні.

У мові Python використовується більшість операторів, якими ви користуєтеся на уроках математики, в тому числі +, -, дужки (). Однак деякі оператори відрізняються від використовуваних в школі: так, оператор множення представлений зірочкою (*), а оператор ділення – косою рискою /.

Синтаксичні помилки

Якщо Python не може зрозуміти введену вами команду, то він може вивести у відповідь повідомлення про помилку з текстом “SyntaxError”. Це означає, що виникла проблема з тим, яким чином ви попросили комп'ютер виконати якесь завдання, тобто з синтаксисом.

Місце помилки у вікні консолі помічається червоним кольором. Після команди, що містить помилку, виводиться повідомлення про помилку. Уважно читайте це повідомлення – це допоможе зрозуміти, в чому помилка, і виправити її.

Приклад 24.8. У виразі допущено помилку: надруковано зайву дужку.

Напишемо свою першу програму в середовищі розробки IDLE.

Запускаємо IDLE (спочатку запускається в інтерактивному режимі), після чого вже можна починати писати першу програму. Традиційно, першою програмою у нас буде "hello world".

Щоб написати "hello world" на python, досить усього одного рядка:

print("Hello world!")

Вводимо цей код в IDLE і натискаємо Enter.

Радійте! Ви написали свою першу програму на python!

З інтерактивним режимом ми трохи познайомилися, можете з ним ще погратися, наприклад, написати:

print(3 + 4)

print(3 * 5)

print(3 ** 2)

Але, все-таки, інтерактивний режим не буде основним, адже він виконується покроково у вікні інтерпретатора.

В основному, ви зберігатимете програмний код у файл і запускатимете вже файл.

Для того, щоб створити нове вікно, в інтерактивному режимі IDLE виберіть File/New File (чи натисніть Ctrl + N).

У вікні, що відкрилося, введіть наступний код:

name = input("Як Вас звати? ")

print("Привіт ", name)

Перший рядок друкує питання ("Як Вас звати? "), чекає, поки ви не надрукуєте що-небудь і не натиснете Enter і зберігає введене значення в змінній name.

У другому рядку ми використовуємо функцію print для виведення тексту на екран, в даному випадку для виводу "Привіт, " і того, що зберігається в змінній "name". (Зверніть увагу, текст пишеться в лапках, змінні – без лапок, для розділення кількох фрагментів усередині команди print використовують коми. І не забувайте про дужки!

Тепер натиснемо F5 (чи виберемо в меню IDLE Run/Run Module) і переконаємося, що те, що ми написали, працює. Перед запуском IDLE запропонує нам зберегти файл. Збережемо туди, куди вам буде зручно, після чого програма запуститься.

Вітаємо! Ви навчилися писати прості програми, а також познайомилися з середовищем розробки IDLE. Тепер можна трохи відпочити, а потім почати вивчати python далі. Можете подивитися синтаксис python, цикли або умови. Успіхів вам!

Питання для самоперевірки:

1. Назвіть основні характеристики величини.

2. Назвіть і охарактеризуйте види величин.

3. Які імена недопустимі в якості ідентифікаторів і чому?

а) suma;          б) w1;              в) primer 1;     г) (sum);         д) a–4;             е) if;    ж) 8a.

4. Дайте визначення типу величини.

5. Обчисліть значення виразів:

а) 7/2                   б) 7 // 2                       в) 7 % 2

г) 123 //100          д) 123 % 10                є) (123 // 10)% 10

Лінійні алгоритми

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).

Введення даних

Команда 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 25.1. Випробуємо у вікні консолі, як працює input():

Значення, отримане від команди input, Python сприймає як рядок (послідовність літер), навіть якщо ми ввели число.

 Приклад 25.2. При спробі додати до значення змінної а числа 3 виникне помилка, тому що Python не знає, як додати число до рядка.

Необхідно виконати перетворення введеного значення в число за допомогою функції int(). Функція int(s) перетворює рядок s в ціле число. Приклад 25.3. Тепер помилки немає:

Функція float(s) перетворює рядок s в дробове число. Вказівка присвоєння В Python, як і в більшості сучасних мов програмування, ми присвоюємо значення змінної за допомогою знаку «=». Вираз присвоювання, оскільки 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 в 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.

Приклад 25.4. Наступні команди присвоюють змінній rabbits значення 5, потім те ж значення присвоюють змінній hats:

У виразах можна використовувати змінні. Якщо в правій частині оператора присвоєння записати вираз, то змінна в лівій частині набуває значення виразу.

Приклад 25.5. Нехай a=10, x=2, y=3. Тоді після виконання вказівки присвоєння а = x + y змінна а отримає значення 5.

Приклад 25.6. Нехай a=10. Тоді після виконання вказівки присвоєння а = а+5 змінна а отримає значення 15.

Виведення значень змінних

В попередніх прикладах ми вже зустрічали команду print, яка потрібна, щоб вивести текст у вікно консолі.

Приклад 25.7. За допомогою команди print можна дізнатися значення змінної.

Приклад 25.8. Якщо потрібно вивести значення декількох змінних або виразів, їх потрібно перелічити через кому:

Приклад 25.9. За допомогою команд input і print можна організувати діалог користувача з програмою:

Для тих, хто хоче знати більше.

P.S. Деякі хитрощі синтаксису Python («синтаксичний цукор»):

1. Якщо хочете збільшити або зменшити змінну на певне значення, можна записати це так:

i+=5

Це буде рівнозначно виразу i=i+1

Аналогічно – зменшення змінної (наприклад, на 1):

i-=1 (вираз можна записати як i=i-1).

2. Можна декілька змінних записати через кому і в один рядок присвоїти їм значення:

x, y, z = 10, 12, 5

Це робить код більш компактним.

3. Можна легко переставити дані між двома змінними: a, b = b, a

Наприклад:

Class_10A = “Петров”

Class_10B = “Іванов”

Class_10A, Class_10B = Class_10B, Class_10A

Результат можна інтерпретувати як те, Петрова з 10А перевели в 10В, а на його місце в 10А перевели Іванова з 10В.

4. Скорочені дії можна виконувати і з текстовими рядками. Наприклад:

message = “Hello”

message+=” World!”

print(message)

У результаті змінна рядкового типу і рядок “ World!” додадуться, і ми отримаємо фразу Hello World! (зверніть увагу, перед World ми поставили пробіл, аби текст у нас вийшов у вигляді двох речень).

5. Можна декілька команд записувати через крапку з комою:

name=input(“Як вас звати?”); print (“Будьмо знайомі, ”, name)

У нашому прикладі ми записали команду отримання з клавіатури імені користувача, і тут же через крапку з комою – команду виведення привітання.

Підсумок – «синтаксичний цукор» – корисна річ, яка полегшує програмісту написання коду, але цю можливість слід використовувати зважено, аби не ускладнити код і не зробити його менш читабельним.

Питання для самоперевірки:

1. Для чого призначена команда input()?

2. Для чого призначена команда print()?

3. Назвіть константи і змінні в списку виведення:

print (‘а=’, а, 5, ‘3 * b’, 3 * b)

4. Чому дорівнює значення x після виконання послідовності присвоювань:

а) y = 2; х = у;          б) x = 8; х = x + 2;

в) x = 5; x = -x;         г) х = 10; х = х + 3?

5. Після виконання оператора х = у + х нові значення змінних х = 10, у = 3.

    Чому дорівнювали х і у до виконання оператора присвоєння?

6. Після виконання оператора х = у + х нові значення змінних х = 3, у = 10.

    Чому дорівнювали х і у до виконання оператора присвоєння ?

Міні-шпаргалка по Python.

• Команда присвоєння: message = “Hello”
• Команда введення даних: name = input(“Як вас звати? ”)
• Якщо ви хочете просто призупинити виконання програми, аби користувач зміг прочитати повідомлення чи подумати над діями, можна використати команду

input(“Для продовження натисніть Enter”)

• Команда виведення даних: print(“Будьмо знайомі, ”, name)
• Перетворення рядка в ціле число (команда int): x = int(x)
• Перетворення рядка в дробове число з «плаваючою комою» (команда float): x = float(x)
• «Синтаксичний цукор»:

• i+=1
• message+=” World”
• a, b = b, a
• x, y, z = 10, 15, 2

Черепашача графіка

У світі Python Черепашкою зветься уявний робот – пристрій, який переміщається по екрану і повертається в заданих напрямках, при цьому залишаючи (або, за вибором, не залишаючи) за собою намальований слід заданого кольору і ширини. Положення і напрямок руху Черепашки відображає невелика чорна стрілочка, яка повільно пересувається по екрану. Це дозволяє відстежити рух Черепашки і зрозуміти, яким чином кожен рядок коду впливає на траєкторію руху Черепашки. Черепашка допоможе нам вивчити основи комп'ютерної графіки, і ми будемо малювати за її допомогою цікаві рисунки.

Система координат

Результат виконання Черепашкою команд відображається у вікні Python Turtle Grafics (див. малюнок). Для визначення місцезнаходження Черепашки використовують координати. Ви вже знаєте, що таке координатна пряма, і вмієте визначати положення точки на прямій. Але для малювання нам доведеться користуватися орієнтирами не тільки вздовж прямої, а й на площині. Будь-яка точка у вікні Python Turtle Grafics може бути задана парою чисел (X, Y). Координатні осі – це дві координатні прямі, які перетинаються під прямим кутом. Центр вікна Python Turtle Grafics – точка перетину невидимих координатних осей – точка з координатами (0, 0). Вертикальна координата Y зростає знизу до верху, а горизонтальна Х – зліва направо. На математиці ви працювали з числами, розташованими на координатній прямій праворуч від 0. Але горизонтальну числову пряму можна продовжити вліво, а вертикальну – вниз від 0, а на променях ліворуч і знизу від 0 розташовані від’ємні числа, тобто числа зі знаком мінус (-).

Команди Черепашки

Для завантаження команд роботи з Черепашкою потрібна команда:

import turtle

Після введення цієї команди ви можете давати Черепашці команди малювання. Наприклад:

turtle.forward(100) – проповзти 100 кроків.

Але таке імпортування модуля є не зовсім зручним – щоразу треба писати назву модуля turtle, а далі через крапку – команду. Тож більш раціональним рішенням є такий вид імпортування (надалі використовуйте саме його):

from turtle import *

Якщо у вашій програмі є і команди введення-виведення, і команди малювання, перед початком малювання запишіть команду pendown() – почати малювати; а завершивши створення малюнку – команду penup() – закінчити малювати.

Таблиця 1: команди модуля Черепашка

Приклад реалізації «Черапашачої графіки»

Створюємо кольоровий малюнок

Черепашка може залишати не тільки чорний, але й кольоровий слід.

З бібліотекою turtle ви можете використовувати велику кількість різноманітних кольорів. Назва кольору (англійською мовою) береться в лапки, наприклад, ‘red’,‘yellow’, ‘green’ тощо.

/Відвідайте сайт www.tcl.tk/man/tcl8.4/TkCmd/colors.htm, щоб переглянути повний список кольорів/

Таблиця 2: задання кольорів малювання фігур за допомогою модуля Черепашка

Для зафарбування замкнених фігур потрібні команди:

begin_fill() – почати стежити за черепашкою для заповнення області

end_fill() – заповнити кольором s2 область, пройдену Черепашкою, починаючи з begin_fill().

Приклад 26.3. У вікні консолі введіть команди для малювання червоного кола, зафарбованого синім кольором.