Алгоритмы на Python 3. Лекция №1

• Приветствие студентов Московского физико-технического института.  

• Поздравление первокурсников с поступлением.  

• Представление лектора Тимофея Фёдоровича Хирьянова.  

• Информатика — это интегральный предмет, включающий множество навыков.  

• Примеры навыков: работа с прикладными программами, системное администрирование, информационная безопасность, теория информации.  

• Кафедра информатики МФТИ фокусируется на программировании.  

• Пользовательские навыки и системное администрирование студенты должны изучать самостоятельно.  

• Цель кафедры — научить студентов программировать.  

• Программирование включает не только синтаксис языка, но и алгоритмы, структуры данных, прикладные библиотеки.  

• Изучение синтаксиса не делает человека программистом.  

• Алгоритмы и структуры данных — важные составляющие программирования.  

• Эти навыки ценятся среди олимпиадников.  

• Знание прикладных библиотек расширяет возможности программиста.  

• Примеры библиотек: графические, сетевые, научные.  

• Программирование — это искусство, требующее навыков и опыта.  

• Программист создаёт текст, который является его интеллектуальной собственностью.  

• Практические приёмы передаются от наставника к ученику.  

• Практика программирования формирует навыки.  

• Умение проектировать приложения важно для создания качественных программ.  

• Программисты должны работать в группах для создания больших программных продуктов.  

• Системы трекинга ошибок и планирования помогают в групповой работе.  

• Групповая работа необходима для успешного создания сложных проектов.  

• Курс фокусируется на программировании.  

• Языки программирования меняются быстро, но некоторые концепции остаются актуальными десятилетиями.  

• Обучение будет на современном языке Python, последние версии.  

• Прикладные библиотеки часто меняются, поэтому их изучение не имеет смысла.  

• Важно освоить фундаментальные принципы программирования, которые останутся актуальными.  

• Групповая работа будет изучаться на втором курсе.  

• Основная концентрация курса — алгоритмы и структуры данных.  

• Курс включает элементы практики программирования.  

• Групповая работа не будет включена в программу текущего года.  

• Курс состоит из лекций и лабораторных работ.  

• Лекции обязательны для понимания курса, лабораторные работы развивают практические навыки.  

• Лекции доступны в видеозаписи.  

• Python — глубокий язык с множеством концепций, включая функциональное программирование.  

• Основное внимание уделяется написанию сложных алгоритмов с использованием простейших конструкций языка.  

• Знание алгоритмов и структур данных отличает хороших программистов.  

• Простейшая программа на Python — пустой файл, который ничего не делает.  

• Функция print позволяет выводить данные на экран.  

• Переменные в Python позволяют хранить значения, например, «Hello World».  

• Переменные в Python — это имена, которые ссылаются на объекты в памяти.  

• Пример: x = «Hello World», где x — переменная, а «Hello World» — объект строки.  

• Тип объекта можно узнать с помощью функции type.  

• Python не засоряет память ненужными объектами.  

• Для удержания объекта в памяти нужно создать именованную ссылку.  

• Именованная ссылка позволяет ссылаться на объект без его копирования.  

• В Python оператор присваивания создаёт ссылку на объект, а не копирует его.  

• Пример: `x = 1 + 2 + 3 * 2`.  

• Временные объекты создаются во время вычисления выражения и удаляются сборщиком мусора.  

• В Python можно присваивать числовые значения строковым переменным.  

• Строгая типизация в других языках не позволяет этого.  

• После вычисления выражения переменная связывается с новым объектом.  

• Для обмена значениями переменных используется временная переменная.  

• Пример обмена: `tmp = a; a = b; b = tmp`.  

• Временная переменная остаётся в памяти после выполнения операции.  

• Каскадное присваивание: `x, y, z = 0`.  

• Все переменные указывают на один и тот же объект.  

• Множественное присваивание: `x, y, z = 1, 2, 3`.  

• Создаётся кортеж переменных и значений.  

• Обмен переменных через временный кортеж: `a, b = b, a`.  

• Кортеж содержит ссылки на объекты, объекты не копируются.  

• Процесс обмена происходит одновременно, без дополнительных временных переменных.  

• Возведение в степень: x ** y записывается как x ** 2 * y.  

• Работает с целыми и дробными степенями.  

• Пример: корень из трёх квадратный вычисляется как 3 ** 0.5.  

• Возведение в степень вычисляется справа налево.  

• Унарный минус: -x записывается как -x.  

• Унарный плюс: +x не имеет значения.  

• Умножение: x * y записывается как x ** y.  

• Деление: x / y записывается как x // y.  

• В Python деление может возвращать рациональные числа, а не целые.  

• Целочисленное деление: x // y записывается как x // y.  

• Получение остатка: x % y записывается как x % y.  

• Все операции с одинаковым приоритетом выполняются слева направо.  

• Модуль по модулю: операции выполняются в рамках определённого числа.  

• Пример: -12 % 10 = -2.  

• В Python модуль работает математически корректно, в отличие от некоторых других языков.  

• Сложение: x + y записывается как x + y.  

• Вычитание: x - y записывается как x - y.  

• Основные управляющие конструкции: циклы и ветвления.  

• Цикл while: пока условие выполняется, выполнять тело цикла.  

• Цикл for: синтаксический сахар для цикла while.  

• Пример: пока солнце высоко, бежать круг.  

• Синтаксис: пока условие: оператор 1, оператор 2, ...  

• В Python нет ключевых слов `begin` и `end`, фигурных скобок для обозначения блоков.  

• Отступы используются для визуального выделения блоков кода.  

• Тело цикла — это последовательность операторов, выполняемая циклически.  

• Заголовок цикла — это условие, определяющее начало выполнения цикла.  

• Итерация — это однократное выполнение тела цикла.  

• Тело цикла статично, а итерация — это процесс выполнения.  

• Спортсмен бегает по стадиону, пока светло и тепло.  

• Если идёт дождь, спортсмен продолжает бежать, несмотря на изменение условий.  

• Цикл `while` может зациклиться, если условие никогда не становится ложным.  

• В Python есть блок, выполняемый после всех итераций цикла.  

• Этот блок может отсутствовать или присутствовать.  

• Для его реализации используется конструкция `else`.  

• Инструкция `break` позволяет выйти из цикла в любой момент.  

• `break` выполняется условно, пропуская блок `else`.  

• Пример использования: выход из цикла при пожаре в бассейне.  

• В биатлоне спортсмен делает несколько маленьких кругов на каждом большом круге.  

• Вложенные циклы позволяют выполнять дополнительные действия внутри основного цикла.  

• Избегание вложенных циклов помогает избежать избыточного количества итераций.  

• В Python есть три оператора присваивания: каскадное, множественное и укороченные операторы.  

• Укороченные операторы присваивания упрощают запись операций, например, `x += 1` эквивалентно `x = x + 1`.  

• Существуют также операторы для других арифметических операций: `x *= 2`, `x //= 2`.  

• Считывание числа с клавиатуры и преобразование его в целое.  

• Использование вложенных циклов: пока x положительно, копировать x в y, пока y положительно, уменьшать y и печатать y.  

• Пример работы: при вводе 5 результат будет 5, 4, 3, 2, 1, 0.  

• При вводе 3 результат: 2, 1, 0, 1, 0.  

• Объяснение работы цикла: уменьшение x на 1, копирование x в y, уменьшение y на 1, печать y.  

• Цикл for в Python позволяет легко генерировать арифметические прогрессии.  

• Пример: вывод квадратов чисел 1, 5, 2, 4, 3.  

• Преимущества цикла for перед другими языками программирования.  

• Range генерирует арифметические прогрессии с заданными параметрами start, stop, step.  

• Пример использования range: 1, 10, 1.  

• Важность правильного выбора параметров для генерации последовательности.  

• Возможность продолжения цикла с середины.  

• Пример: пропуск части итераций и возвращение к началу.  

• Практическое применение продолжения цикла.