Розробка уроку

Тема: мова програмування Python, середовище програмування.

Мета:

По завершенню вивчення учень:

Обладнання: комп’ютери зі встановленими ОС та середовищем програмування Python або стійким сполученням з Інтернетом для використання online-інтепретаторів, (дана) інструкція.

Структура уроку

  1. Організаційний момент.
  2. Актуалізація опорних знань.
  3. Вивчення нового матеріалу.
  4. Закріплення вивченого матеріалу.
  5. Підведення підсумків уроку.
  6. Домашнє завдання.

Хід уроку

1. Організаційний момент
Привітання з учнями. Перевірка присутності і готовності учнів до уроку. Перевірка виконання домашнього завдання. Оголошення теми й мети уроку.

2. Актуалізація опорних знань
Дати відповіді на такі запитання:

  1. Що таке алгоритм?
  2. Що таке комп'ютерна програма?
  3. Чим відрізняються моделі: комп'ютерна й інформаційна?
  4. Що таке змінні й константи?
  5. Як надають значення змінним?
3. Вивчення нового матеріалу

Робота комп'ютера полягає у виконанні програми — виконанні послідовності певних дій у певному порядку. Програма є алгоритмом дій комп’ютера, записаним зрозумілою для нього мовою.

Щоб задати комп'ютеру послідовність дій, потрібно задати послідовність двійкових кодів відповідних вказівок. Писати такі програми — дуже складна й марудна справа.

Простіше писати програму деякою мовою, наближеною до природної людської мови, а переклад у машинні коди доручити комп'ютеру. Так з'явилися мови, призначені спеціально для написання програм — мови програмування, що на відміну від розмовної мови не допускають двозначностей чи вільного тлумачення.

Мова програмування (англійською programming language) — це система позначень для опису алгоритмів та структур даних.Мови програмування використовуються для створення програм, котрі контролюють поведінку машин, та запису алгоритмів.

Будь-яка мова програмування має такі 3 основні складові: абетку, синтаксис (правила написання) і семантику (правила тлумачення й виконання).

Які бувають мови програмування і якою є мова Python?

Визначення мови включає в себе абетку — зазвичай, латиниця, цифри, знаки пунктуації та деякі спеціальні символи (, . ; : ? ‘ ” ! | / \ ~ ( ) [ ] { } < > # % ^ & - + * =), синтаксичні і семантичні правила (перші описують структуру записів, другі — їхнє тлумачення).

Найскладніші (для пошуку й виправлення) помилки виникають, коли програму написано правильно щодо синтаксису й семантики, але на деяких вхідних даних програма або не завершує свою роботу, або некоректно завершує роботу, або створює неправильні вихідні дані (відповідь). Наприклад, у наступному прикладі цикл while ніколи не закінчить роботу, якщо передане значення параметра n перевищує 1.

res = 1
i   = 1
while i < n:
  res = res * a

Значення у мові Python

Ідентифікаторце назва, яку користувач надає об’єкту — змінній, сталій чи функції.

У записі такої назви використовують лише літери латиниці, цифри і знак підкреслення, причому назву неможна розпочинати з цифри. Python чутливий до регістру символів, тобто Man і  man є двома різними назвами. Рекомендують назву класу розпочинати з великої літери, а всі інші назви — з малої.

Зарезервовані назви містять лише малі літери: and, assert, break, class, continue, def, del, elif, else, except, exec, finally, for, from, global, if, import, in, is, lambda, not, or, pass, print, raise, return, try, while, with, yield. Ці слова неможна використовувати як назви запроваджених користувачем об'єктів.

Операції з цілими числами:

Операції з дійсними числами ті самі, що й арифметичні операції для цілих чисел, але:

Логічні операції:

Вирази записують за допомогою числових значень, назв об'єктів, знаків операцій і круглих дужок у прийнятому в алгебрі порядку.

Оператори належності призначено для перевірки на належність елемента до рядків, списків, кортежів чи словників:

Оператори тотожності порівнюють розміщення двох об'єктів у пам'яті комп'ютера:

Пріоритет операторів у Python Далі оператори перелічено у порядку спадання пріоритету виконання від найвищого (виконують у першу чергу) до найнижчого (виконують в останню чергу):

**піднесення до степеня
~ + -унарні
* /
%
//
множення, ділення,
лишок від ділення,
цілочисельне ділення
+ -додавання і віднімання
>>
<<
побітові зсуви праворуч
і ліворуч
&бітове «i»;
|
^
бітові «або»
та «виключне або»
<= <
> >=
не перевищує, менше,
більше, не менше
<> != == відмінне (2) і збігається
= %= /= //=
-= += *= **=
надання значення
is is notтотожності
in not in належності
not or andлогічні

Перетворення типів. Python визначає тип числового виразу, що містить значення і змінні різних типів, двома різними способами:

Рядок зчитують зі стандартного пристрою введення (клавіатури) функцією input().

Середовище розробки Python IDLE (Integrated DeveLopment Environment) — це інтегроване середовище розробки мовою Python. IDLE виглядає як спотворення IDE, але насправді названо на честь Еріка Айдла (Eric Idle) з Монті Пайтон. Постачають разом з інтепретатором Python для роботи на багатьох платформах: Windows, Mac OS, Unix-подібні ОС. За допомогою IDLE можна виконувати звичайні для інтегрованого середовища завдання: переглядати, редагувати, запускати, налагоджувати програми. Редактор коду використовує підсвічування синтаксису. IDLE пропонує додаткові можливості для досвідчених користувачів, наприклад, засіб перегляду об'єктів.

При OC Linux можна встановити (за допомогою Менеджера програм) одне з таких альтернативних середовищ програмування: Eric, Spy, Spyder.

Встановлення Python при ОС Linux:

Встановлення Python при ОС Windows. Для операційної системи Windows дистрибутив поширюють або у вигляді виконуваного файлу (з розширенням exe), або у вигляді архівного файлу (з розширенням zip) — див. офіційний сайт. Розглянемо процес встановлення з виконуваного файлу.

  1. Запустити на виконання завантажений виконуваний файл.

  2. Вибрати спосіб встановлення.

    У вікні діалогу запропоновано 2 варіанти:

    • Install Now (встановити негайно);
    • Customize installation (встановлення з налаштуванням).

    При виборі Install Now Python буде встановилено у теку за вказаним шляхом. Крім самого інтерпретатора будуть встановлені: IDLE (інтегроване середовище розробки), pip (пакетний менеджер) і документація, а також будуть створені відповідні ярлики і встановлені зв'язку файлів, що мають розширення .py з інтерпретатором Python.

    Customize installation — це варіант встановлення з налаштуванням.

    Мітку Add Python 3.5 to PATH виставляють для того, щоб з'явилася можливість запускати інтерпретатор без вказівки повного шляху до виконуваного файлу.

  3. Вибрати необхідні опції установки (при попередньосу виборі Customize installation).

    У вікні діалогу запропоновано вказати доповнення, які встановлюють разом з інтерпретатором Python. Зазвичай рекомендують вибрати щонайменше таке:

    • Documentation — документація;

    • pip — пакетного менеджера pip;

    • tcl/tk and IDLE — бібліотеки для побудови графічного інтерфейсу (tkinter) та інтегроване середовища розробки.

  4. Вибрати місце установки (доступно при виборі Customize installation).

    Крім вказівки шляху, дане вікно дозволяє внести додаткові зміни у процес встановлення за допомогою таких виборів:

    • Install for all users — Встановити для всіх користувачів. Якщо не вибрати цю опцію, то буде запропонований варіант інсталяції в папку користувача, який встановлює інтерпретатор;

    • Associate files with Python — Зв'язати файли, що мають розширення .py, з Python. При виборі даної опції будуть внесені зміни в Windows, що дозволяють запускати програми мовою Python подвійним клацанням кнопки миші.

    • Create shortcuts for installed applications — Створити ярлики для запуску застосунків;

    • Add Python to environment variables — Додати шлях до інтерпретатора Python у змінну PATH;

    • Precomple standard library — Провести прекомпіляції стандартної бібліотеки.

    Останні два пункти пов'язані із завантаженням складових для налаштування, початківцям їх можна не встановлювати.

  5. Після успішного встановлення отримати таке повідомлення і натиснути кнопку Close.

4. Інструктаж з ТБ
Учитель розповідає: «Під час перерви учень забіг у кабінет інформатики. Вчитель його не помітив. Учневі вдалося сісти за комп’ютер, встановити свою «флешку», завантажити з неї гру і ... вивести комп’ютер із ладу. Учень швидко вимкнув комп'ютер з електричної мережі». Які правила техніки безпеки порушив учень?

5. Вироблення практичних навичок

Перевірка працездатності встановленого програмного забезпечення

  1. Перевірити інтерпретатор у командному режимі
    • при ОС Windows натиснути клавіші Win + R і ввести python;
    • при ОС Linux у вікні Терміналу ввести python3 або python.

    У вікні (малюнок подано для Windows, для Linux результат буде аналогічним)

    ввести: print(“Hello, World!”) і отримати такий результат:

  2. Перевірити роботу середовища програмування:

    • У середовищі програмування використати вказівку меню File / New (File).

    • Ввести такий код:
      s = input("Як Вас звати?\n")
      print("Привіт, "+s+"! Вас вітає Python!")
      Тут \n вказує на перехід до нового рядка. Рядок тексту: "Як Вас звати?" буде виведено перед зчитуванням рядка тексту s.

    • Зберегти код (Ctrl + S).
    • Запустити на виконання (F5).
    • На запит програми ввести своє ім'я.
    • Побачити такий результат (проілюстровано для eric6 + Python 3.5.2).

Той самий результат можна отримати одним рядком:

print('Привіт,',input('Як Вас звати?\n'),'! Python вітає Вас!')

Але це типовий приклад коду, важкого для сприйняття. Краще так не писати.

6. Домашнє завдання

  1. Вивчити навчальний матеріал уроку.

  2. Проаналізувати код наступної програми. Запустити її на виконання і протестувати.

    a = int(input('1st number: '))
    b = int(input('2nd number: '))
    print('a + b = ', a + b, 'a * b = ', a * b)
  3. Ознайомитися з наступними структурами мови Python (подано структуру опису), щоб виробити уявлення про можливості мови програмування. У разі потреби використати довідникову літературу або ресурси Інтернету.


import array — завантаження модуля array.

Модуль array визначає масиви в Python. Масиви — дуже схожі на списки, але з обмеженням на тип даних і розмір кожного елемента. Це забезпечує швидше порівняно зі списками опрацювання даних. Розмір і тип елемента масиву визначають при його створенні і вони можуть набувати таких значень.

Код
типу
Тип в CТип в
Python
Найменший
розмір
у байтах
'b'signed charint1
'B'unsigned charint1
'h'signed shortint2
'H'unsigned shortint2
'i'signed intint2
'I'unsigned intint2
'l'signed longint4
'L'unsigned long int4
'q'signed long longint8
'Q'unsigned long long int8
'f'floatfloat4
'd'doublefloat8

array.typecodes повертає рядок, що містить всі можливі типи в масиві.

a=array.array(код типу [, ініціалізатор])
— такий код визначає новий масив а, тип елементів якого залежить від коду типу. Ініціалізатор має бути списком, об'єктом, що підтримує інтерфейс буфера, або ітеріруемий об'єкт. Наприклад,

b=['i',[1,2,3]]
с=['l',3*[0]]

У наступних виразах першу послідовність символів array у коді потрібно замінити на назву масиву:

Двовимірний масив (матриці). Інколи зручно дані зберігати у вигляді прямокутних таблиць. У мові Python таблицю можна подати у вигляді списку рядків, кожен елемент якого є в свою чергу списком деяких елементів довільного типу. Наприклад, створити таблицю чисел з 2 рядків і 3 стовпчиків можна таким чином:

M = [[1, 2, 3], [4, 5, 6]]

У цьому випадку:

A[0]==[1,2,3],   A[0][0]==1,   A[0][1]==2,   A[0][2]==3,
A[1]==[4,5,6],   A[1][0]==4,   A[1][1]==5,   A[1][2]==6.

Множина

Множину можна утворити переліком назв елементів у фігурних дужках, наприклад,

S:={2,4,5}

Порядок назв елементів у такому переліку неістотній. Після опрацювання запису Python позбувається подвійного переліку назв ({1,1}=={1}).

Дії з множинами

Відкриття файлу

f = open(назва файлу, режим доступу) — відкриття файлу f.

Режими доступу

rзчитування
rbзчитування у двійковому форматі
r+зчитування й запис
rb+зчитування й запис у двійкому форматі
wзапис
wbзапис у двійковому форматі
w+зчитування й запис
wb+зчитування й запис у двійковому форматі
xзапис, якщо файл не існує, інакше виняток
aдописування в кінець
abдописування в кінець у двійковому форматі
a+дописування в кінець або зчитування
ab+дописування в кінець або зчитування.

Атрибути файлу
(вирази записано для файлової змінної f)

Введення-виведення
(вирази записано для файлової змінної f)

Модуль os
(работа з файловою системою, деякі функциії підтримують не всі операційні системи)

Оператор розгалуження (умовний оператор) забезпечує обчислення певного виразу (послідовності виразів) лише за умови істинності деякої умови. Цей оператор має такий вигляд:

if умова1:
     вираз1
elif умова2:
     вираз2
elif умова3:
     вираз3
…
else:
     вираз
Запис може не містити частин такого вигляду:

elif умоваj:
     виразj

чи навіть

else умова:
     вираз

Цикл while забезпечує виконання тіла циклу — обчислення виразу (послідовності виразів) — поки справджується деяка умова. Істинність умови перевіряють перед виконанням тіла циклу:

while умова:
    вираз

Цикл for призначено для перебору елементів послідовності і виконання блоку програмного коду для кожного з них:

for лічильник in послідовність:
   вираз

Діапазон
range(початкове значення, кінцеве значення [, крок]) задає послідовність цілих чисел (арифметичну прогресію), яку можна використати при описі циклу for.


Текст упорядкував Іваницький Володимир Олександрович, вчитель вечірньої (спеціальної) змінної школи № 27 міста Києва, під час виконання випускної роботи на курсах підвищення кваліфікації з 28.11.2016 по 02.12.2016.