Основы программирования на Python

Учебное пособие для вузов

Деревянко И.А., Пылькин А.Н., Сермягин К.А.

292 стр.

Учебное издание

Формат 60х90/16 (145x215 мм)

Исполнение: в мягкой обложке

ISBN 978-5-9912-1164-2

ББК 32.973.2

УДК 004.43(075.8)

Гриф
Рекомендовано Научно-методическим советом ФГБОУ ВО «Рязанский государственный радиотехнический университет им. В.Ф. Уткина» в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений всех форм обучения по направлениям подготовки 09.03.04 –«Программная инженерия» (уровень – бакалавриат) и 09.04.04 – «Программная инженерия» (уровень – магистратура)

Аннотация

Рассмотрены базовые вопросы программирования на языке Python 3 с использованием среды PyCharm. Большое внимание уделено использованию современных технологий разработки алгоритмов и написанию понятного и эффективного программного кода. Представленный материал ориентирован, в первую очередь, на освоение и использование алгоритмического мышления обучаемого. Разработка алгоритмов подразумевает использование технологии структурного программирования и нисходящего проектирования алгоритма. С этой целью изложены принципы и многочисленные примеры использования типовых структур и наиболее часто решаемых практических задач программирования, в которых реализуются разветвляющиеся алгоритмы, циклы с известным число повторений, итерационные циклы, а также сложные алгоритмы со структурой вложенных циклов. Для каждой рассмотренной сформулированы практические задания для самостоятельного выполнения, что позволяет использовать пособие в качестве практикума по программирования.

Для студентов вузов, обучающихся по программам бакалавриата и магистратуры по направлениям 09.03.04 и 09.04.04 – «Программная инженерия», будет полезно для студентов, обучающимися по укрупненному направлению 09.00.00 – «Информатика и вычислительная техника», а также широкому кругу читателей, интересующихся вопросами математического и компьютерного моделирования.

Оглавление

Введение

1. Этапы решения задачи на ЭВМ

2. Структурное программирование

3. Основные правила работы в среде PyCharm

4. Общее описание языка программирования Python
Представление данных в Python
Основные элементы программ на Python
Основные правила написания программы
Простейший ввод и вывод данных
Дополнительные возможности Python
Пример выполнения задания
Контрольные вопросы
Задания

5. Разветвляющиеся алгоритмы и программы
Разветвляющийся алгоритм и условный оператор
Логические выражения
Тернарный оператор
Контрольные вопросы
Задания

6. Формирование и использование сложных логических условий
Логический (булев) тип данных
Логические операции
Контрольные вопросы
Задания

7. Многоальтернативное ветвление. Вычисление кусочно-заданных функций
Оператор многоальтернативного ветвления
Контрольные вопросы
Задания

8. Оператор выбора match-case
Структура выбора (отбора)
Оператор match-case
Шаблоны оператора match-case
Контрольные вопросы
Задания

9. Операторы цикла
Структура и состав цикла
Табулирование функции одной переменой
Оператор цикла с предусловием while
Форматирование строк. Оператор %
Табулирование функции с использованием цикла с предусловием
Реализация цикла с постусловием в Python
Использование цикла с постусловием при табулировании функции
Оператор цикла с заголовком
Табулирование функции на основе использования оператора for
Модуль PrettyTable
Контрольные вопросы
Задания

10. Управление выводом данных
Функция print и её параметры
Форматирование строк с помощью символа %
Метод format
F-строки (строковый метод)
Контрольные вопросы
Задания

11. Алгоритмы численного интегрирования
Алгоритмы вычисления определенных интегралов
Метод прямоугольников
Определение интеграла по формуле средних
Формулы Ньютона–Котеса
Формула трапеций
Формула парабол (метод Симпсона)
Формула Ньютона (правило трех восьмых)
Программирование циклов с неизвестным числом повторений
Механизм подпрограмм
Контрольные вопросы
Задания

12. Обработка числовых данных
Основные принципы обработки числовых данных
Методы и алгоритмы обработки числовых данных
Применения информационных технологий в обработке числовых данных
Пример эффективной обработки числовых данных
Системы счисления и схема Горнера
Пример алгоритма и программы перевода десятичного числа в двоичную систему
Контрольные вопросы
Задания

13. Алгоритмы вычисления конечных сумм и произведений
Вычисление конечной суммы
Вычисление конечных произведений
Оператор цикла с заголовком (оператор for)
Функция range
Примеры вычисления конечных сумм и произведений
Другие возможности для работы с циклом for и функцией range()
Контрольные вопросы
Задания
14. Вычисление бесконечных сумм и произведений
Итерационный вычислительный процесс
Вычисление бесконечных сумм и произведений
Контрольные вопросы
Задания

15. Численные методы решения алгебраических уравнений
Метод итераций
Метод половинного деления
Метод Монте-Карло
Метод Ньютона (метод касательных)
Метод Рыбакова
Метод хорд
Комбинированный метод
Контрольные вопросы
Задания

16. Методы численной оптимизации
Метод равномерного поиска
Оптимизация методом дихотомии
Оптимизация методом золотого сечения
Оптимизация методом Фибоначчи
Оптимизация методом Ньютона
Контрольные вопросы
Задания

17. Рекурсивные алгоритмы
Понятие и структура рекурсии
Стековая организация рекурсии. Визуализация рекурсивных вызовов
Нисходящая и восходящая рекурсии
Хвостовая рекурсия
Множественная рекурсия
Бесконечная рекурсия
Контрольные вопросы
Задания

18. Проектирование алгоритмов и программ со структурой вложенных циклов
Вложенные циклы
Табулирование функции двух переменных
Вычисление кратных сумм и произведений
Пример нисходящего проектирования алгоритма и программы
Контрольные вопросы
Задания

Рекомендуемая литература