Желание упростить и ускорить всевозможные расчеты присуще человеку с древних времен. Создавая различные приспособления для счета, человек прошел долгий путь. Сегодняшний компьютер способен выполнять сотни миллионов операций в секунду. Для решения вычислительных задач требуется сначала составить алгоритм решения такой задачи, а затем записать его в виде программы, используя какой-либо язык программирования.

Сегодня язык Python является одним из самых популярных и востребованных языков программирования. Существует большое количество сред программирования, с поддержкой языка Python: IDLE, PyCharm, Spyder, Thonny, Eclipse + PyDev, Visual Studio и др. В учебном курсе используеся среда IDLE, с которой вы работали, знакомясь с учебными компьютерными исполнителями.

17.1. Команда вывода

Демонстрировать работу любой программы имеет смысл только тогда, когда она выводит какую-либо информацию.
Пример 17.1. Написать программу, для вывода слова «Привет».

print(‘Привет, мир!‘)

Результат работы программы отражается в главном окне среды IDLE.

Текст, который нужно вывести на экран, заключают в кавычки. Кавычки могут быть одинарными или двойными. Текст выводится на экран в том виде, в котором он записан в программе. Его можно записать как на русском, так и на любом другом языке. Текстом может быть произвольный набор символов.

В программе может быть несколько команд вывода. После выполнения команды вывода курсор переводится на следующую строку. В одной команде можно указать вывод нескольких значений, которые отделяются друг от друга запятыми. Если функция print() используется без аргументов, то будет выведена пустая строка. Разделители, которые используются при выводе, могут быть изменены (пример 17.2).

Пример 17.3. Вывести на экран компьютера следующий текст, используя различные значения разделителей: «Привет! Я компьютер!!!! Я умею выполнять программы! Сегодня ты написал свою первую программу, и я ее выполнил. Сейчас на экране — ее результат. Ура! Ура! Ура!».

Используя сочетания аргументов sep и end, можно управлять размещением текста на экране.
Текст в команде print(), записанный в кавычках не анализируется. Если кавычки опустить, то производится анализ тех данных, которые записаны в скобках. Например, если в скобках написать арифметическое выражение, то сначала вычисляется его значение, а затем выводится результат.

Пример 17.4. Посчитать значение выражения 2 + 2 * 2.
Если в команде print() записать выражение в кавычках, то на экран будет выведено само выражение, при отсутствии кавычек – значение данного выражения.

17.2. Понятие типа данных

На практике редко приходится писать программы, которые решают только одну задачу. Обычно программы создаются для решения целого класса задач, которые можно сформулировать в общем виде.
С такими задачами вы уже сталкивались в курсе математики. Например, решение задачи «Найти площадь прямоугольника» можно записать так: 𝑆 = 𝑎 ∙ 𝑏, где переменные a и b обозначают соответственно длину и ширину прямоугольника, а S – площадь. Зная эту формулу, можно найти площадь любого прямоугольника.

В программировании для решения задач в общем виде также используют переменные. Для работы компьютера с переменными они должны храниться в его памяти.

Компьютер может обрабатывать данные разных типов: целые и рациональные числа, строки и др.

Каждая переменная задается своим именем. Для обозначения имени переменной используют буквы латинского алфавита, арабские цифры и знак «_». Заглавные и строчные буквы считаются различными.
При использовании переменной выделяется память для хранения значения этой переменной. В процессе выполнения программы значение переменной может изменяться. Тип переменной в языке Python определяется по ее значению (пример 17.5). Это происходит в процессе выполнения программы.

17.3. Оператор присваивания

Одной из основных команд для обработки данных в программе является оператор присваивания.

Формат записи оператора присваивания:

<имя переменной> = <выражение>

В записи арифметического выражения используются знаки математических действий: сложения, вычитания, умножения, деления. В языке Python им соответствуют следующие символы:

Приоритет выполнения операций соответствует принятому в математике: сначала выполняются возведение в степень, затем умножение и деление, далее — сложение и вычитание. В выражениях, для изменения порядка действий, можно использовать скобки (примеры 17.6 — 17.7).
Для записи обыкновенной дроби используется знак деления. Знак умножения опускать нельзя. Вычисления, производимые над целыми числами, всегда точные. При вычислениях с рациональными числами результат может быть приблизительным.
Пример 17.8. *Записать оператор присваивания, после выполнения которого значение переменной a увеличится в два раза, а переменной b уменьшится на 3.

17.4. Ввод данных

Начальные значения переменным можно задавать не только с помощью оператора присваивания, но и вводить с клавиатуры. В этом случае, если необходимы вычисления с новым набором значений исходных данных, текст программы не нужно изменять.

При использовании в программе команды ввода данных в виде а = input() все символы, вводимые с клавиатуры при выполнении команды, воспринимаются как текст (в том числе, и числа). Поэтому, в команде ввода нужно указать, в какой числовой тип данных мы хотим преобразовать вводимый текст (пример 17.9).
В качестве параметра функции input() можно задать текст, который будет служить подсказкой при вводе данных (пример 17.10).
Ввод данных осуществляется в главном окне среды IDLE (пример 17.10). После завершения работы программы в этом же окне будет выведен результат.

Пример 17.1. Окно среды IDLE с результатом работы программы.

Пример 17.2. Аргументы команды print() для управления разделителями.

sep – задает текст, который будет служить разделителем при выводе различных значений в одной команде print(). По умолчанию – пробел. end – задает текст, который появится на экране после вывода всех значений одной команды print(). По умолчанию – перевод строки. В программе перевод строки задается как ‘\n‘. Если использовать sep = ‘\n‘, то каждое выводимое значение одной команды print() будет расположено в новой строке. Аргументы, управляющие выводом, могут использоваться в команде print() по одному или оба сразу.

Пример 17.3. Текст программы:

print('Привет!', 'Я компьютер!!!!')
print('Я умею выполнять', end = ' ')
print('программы!', 'Сегодня', sep = '\n', end = ' ')
print('ты', 'написал свою', end = ' ')
print('первую программу', end = ' ')
print('и я ее выполнил.')
print('Сейчас на экране', end = ' - ')
print('ее результат.')
print()
print('Ура','Ура','Ура!', sep = '! ')

Результат работы программы:

Пример 17.4. Текст программы:

 print('2 + 2 * 2 =')
 print(2 + 2 * 2)

Результат работы программы:

  2 + 2 * 2 =
 6

Для вывода результата в одной строке программу нужно записать так:

 print('2 + 2 * 2 =', end = ' ')

 print(2 + 2 * 2)

или так:

 print('2 + 2 * 2 =',2 + 2 * 2)

Результат работы программы:

 2 + 2 * 2 = 6

Пример 17.5. Числовые типы данных.

Язык Python поддерживает работу с целыми и рациональными числами. Значения переменных могут определяться также как в математике.

 a = 2
 b_1 = 7.5
 radius = 12.0

Переменная a будет определена как целая, а переменные b_1 и radius – как рациональные. Целая часть дробного числа отделяется от дробной части точкой. Задавать значения можно и таким образом:

 a, b_1, radius = 2, 7.5, 12.0

Чтобы убедится, что переменные получили указанные значения выведем их с помощью команды print()

 print(a, b_1, radius)

Результат:

 2 7.5 12.0

Пример 17.6. Примеры записи оператора присваивания.

x = 9
x1 = 3.5
a_1 = 20 * (x + x1) – 32
y = 3
y = 7 + 2 * y ** 3

Запишем эти команды в программу и выведем значения переменных:

x = 9
x1 = 3.5
a_1 = 20 * (x + x1) - 32
y = 3
chastnoe = x / y
y = 7 + 2 * y ** 3
print('x =', x)
print('x1 =', x1)
print('a_1 =', a_1)
print('chastnoe =', chastnoe)
print('y =', y)

Результат работы программы:

 x = 9
 x1 = 3.5
 a_1 = 218.0
 chastnoe = 3.0
 y = 61

Если в выражении встречаются переменные разных числовых типов (как целых, так и рациональных), то результат будет рациональным числом (значение переменной a_1).

Пример 17.7. Запись оператора присваивания на Python для математических выражений:

Пример 17.8*. Изменение значения переменной.
В Python допустимы команды присваивания следующего вида:

a = a * 2 или a *= 2.

Смысл команды следующий: из ячейки памяти извлекается значение переменной a, затем оно умножается на 2, результат записывается в ту же ячейку памяти. Старое значение переменной a будет потеряно. Запись оператора присваивания для изменения значения переменной b следующая: b = b – 3 или b -= 3

Пример 17.9. Ввод чисел.

Для преобразования в целое число используется функция int(), а в рациональное число – функция float().

 x = int(input('целое'))
 y = float(input('рациональное'))

Пример 17.10. Ввести два рациональных числа, найти их сумму.
Текст программы:

 a = float(input('a = '))
 b = float(input('b = '))
 s = a + b
 print('a + b =', s)

После запуска программы в главном окне среды IDLE появится строка a =.

В этой строке нужно набрать числовое значение. Обратите внимание на то, что программа выводит текст синим цветом, а значения, вводимые пользователем, отображаются черным.

Результат: