Говорим с компьютером на одном языке\Цифровые кафедры ВятГУ 22/23

Видео посвящено краткому изложению содержания данного теста, разбитого на главы и полностью на английском языке.

Введение в курс "Разговор с компьютером простым языком" Александра Борисовича Белеца, специалиста научно-производственного предприятия. Он занимается разработкой различного программного обеспечения с интенсивным использованием памяти под руководством группы программистов.

Понимание алгоритмов Алгоритм - это набор действий, которые направляют нас к достижению определенной цели. Он может быть последовательным, условным или итеративным. Последовательные алгоритмы включают пошаговые операции, такие как вычисление площади прямоугольника. Условные алгоритмы включают принятие решений на основе таких условий, как выбор способа оплаты в супермаркете. Итеративные алгоритмы повторяют блок операций несколько раз с заранее определенными условиями завершения.

Типы циклических алгоритмов Циклические алгоритмы состоят из повторяющихся блоков, называемых телом цикла, и имеют условия выхода либо до, либо после выполнения тела. Существует три основных типа: циклы фиксированного повторения, когда мы заранее знаем, сколько раз это повторится, циклы предварительного условия, когда условие выхода проверяется перед выполнением тела, и циклы после выполнения условия, когда условие выхода проверяется после выполнения тела.

Что такое программа и язык программирования? Программа состоит из условий, алгоритмов и операций над входными данными. Она описывает последовательность действий с использованием формального языка, понятного компьютерам. В реальной жизни мы сталкиваемся с программами повсюду - от отправки сообщений через мессенджер до управления светофорами.

Основы языков программирования Языки программирования позволяют нам описывать, как все работает, и взаимодействовать с объектами с помощью кода. Каждый язык программирования имеет свой собственный алфавит, синтаксические правила, зарезервированные слова для определения алгоритмов, идентификаторы для именования классов или переменных, числа в виде значений в текстовой форме (строки), операторы, такие как арифметические символы или разделители; комментарии обеспечивают ясность в отношении конкретных частей кода.

Синтаксис и семантика в языках программирования Синтаксис включает правила для построения допустимых языковых структур, таких как условные операторы или циклы, в то время как семантика создает значение для всех допустимых конструкций, обеспечивая однозначную интерпретацию компьютерами.

Транслятор, компилятор и интерпретатор-переводчица Команды для транслятора, компилятора и интерпретатора используются для взаимодействия с компьютером. Компьютер не может понять текст на человеческом языке; он выполняет двоичный код, загружая программу в память. Специальные программы, называемые трансляторами, преобразуют понятный текст в машиночитаемый код.

Переводчики языков программирования Существует два основных типа трансляторов: интерпретаторы и компиляторы. Компилятор переводит всю программу в машинный код сразу, в то время как интерпретатор считывает команды построчно и преобразует их в машинный код "на лету", используя комбинированный подход, известный как компиляция точно в срок (JIT).

Рождение Питона Python, созданный в 1989 году, представил гибкую модель расширяемости, которая позволяла программистам добавлять свои собственные библиотеки и типы объектов. Он стал кроссплатформенным благодаря использованию виртуальной машины для выполнения программ.

Преимущества разработки на Python Большие команды Python в одной строке и предварительно написанные библиотеки обеспечивают более быструю разработку по сравнению с другими языками программирования. Язык широко принят сообществом благодаря многочисленным разнообразным библиотекам, используемым в сложных вычислениях, машинном обучении, веб-разработке, разработке мобильных приложений и многом другом.

Универсальность и сценарии использования Python поддерживает три парадигмы программирования: структурную парадигму (процедурную), функциональную парадигму (functional) и объектно-ориентированную парадигму. Его кроссплатформенность обеспечивает согласованную производительность в системах Linux, Windows и macOS. Дополнительно используется для серверного кодирования, но также иногда используется для отображения интерфейса, например, веб-сайтов или сценариев компьютерных игр.

Приложения, выходящие за рамки разработки программного обеспечения Помимо задач создания программного обеспечения, таких как написание сценариев или генерация плагинов в рамках существующих программ, он широко используется в анализе больших данных, включая работу в области науки о данных с использованием алгоритмов нейронных сетей и инструментов финансовой аналитики, где его простота в использовании делает его эффективной альтернативой инструментам анализа Excel или баз данных.

Среда разработки на Python Python можно написать, используя отдельную установку с простым редактором, но продвинутые редакторы предоставляют дополнительные возможности для качественной разработки программного обеспечения. Рекомендуемые редакторы включают Sublime Text и Visual Studio Code из-за их простоты использования и кроссплатформенной поддержки.

Веб-разработка на Python Веб-решение, такое как Jupyter Notebook, идеально подходит для быстрого написания на Python без необходимости настройки среды. Оно подходит для небольших научных задач и подготовки к машинному обучению, хотя и обладает ограниченными вычислительными возможностями по сравнению со специализированными IDE.

Научная интегрированная среда Spider - это научно интегрированная среда, разработанная специально для программирования в области науки о данных на Python. Она предлагает одновременную разработку в нескольких окнах наряду с консольным доступом, что делает ее подходящей для сложных задач обработки данных, несмотря на ее несколько устаревший интерфейс.

Синтаксис языка Python прост и лаконичен, каждая строка представляет собой инструкцию. Инструкции не требуют разделителя, как точки с запятой во многих других языках. Вложенные инструкции записываются внутри основной инструкции с использованием отступов, образуя вложенный блок кода.

Команда print() в Python Команда print используется для отображения информации на экране. Она указывает, что мы хотим вывести в круглых скобках после команды Print. Python не делает различий между одинарными и двойными кавычками, но рекомендуется использовать согласованный стиль для удобства чтения.

Примеры использования команды print() Мы можем использовать команду Print со строками, числами (целыми положительными/отрицательными числами и числами с плавающей запятой), объединением строк, несколькими константами, разделенными запятыми, арифметическими операциями внутри вызовов функций печати.

Форматирование выходных данных с параметром End Параметр 'end' указывает, что будет напечатано после отображения всех параметров. По умолчанию 'end' добавляет пробел в конце каждого вызова; однако это поведение можно изменить, используя другие символы или оставив его пустым без дополнительного интервала.

Использование параметра Separator при печати нескольких констант Параметр 'sep' разделяет несколько элементов, когда они печатаются вместе, используя запятые в качестве разделителей. Разделителем по умолчанию является символ пробела, который также можно настроить в соответствии с конкретными требованиями.

В Python у нас есть удобные типы данных, такие как int, float и str. Они упрощают работу с различными типами констант, такими как целые числа, числа с плавающей запятой и строки. Функция печати поддерживает отрицательные целые числа, положительные целые числа, включая 0 (ноль), числа с плавающей запятой; также обрабатывает строковые значения, заключенные в кавычки.

Понимание переменных в Python Переменные используются для хранения данных и имеют имена для доступа к памяти. В Python имена переменных могут содержать буквы, цифры и символы подчеркивания, но не могут начинаться с цифры или символа подчеркивания. Создание переменной происходит при выполнении оператора присваивания. Важно отметить, что переменные в Python хранят адрес объекта в памяти, а не значение объекта.

Операции присваивания и выделения памяти Процесс присвоения значений переменным включает каскадное присвоение, при котором нескольким переменным можно присвоить несколько значений одновременно, перечислив их, за которыми следуют их соответствующие значения, разделенные запятыми. Кроме того, двойное присвоение позволяет присвоить значение одной переменной из другой переменной, прежде чем она изменит свое собственное значение.

Множественные назначения и выполнение программы В этом примере сценария, включающем ежедневное употребление яблок в соответствии с формулой расчета, основанной на начальном количестве (100), и последующих операциях, выполняемых над ним с использованием назначений, приводящих к обновлению количеств с течением времени; также приведена иллюстрация двойных назначений, когда нескольким переменным одновременно присваиваются новые значения после их перечисления вместе с соответствующими им значениями новые значения, следующие за знаком равенства.

Функция ввода в Python Функция input() используется для считывания данных с клавиатуры. Она приостанавливает выполнение программы до тех пор, пока пользователь не введет текст и не подтвердит его нажатием клавиши Enter. Ввод всегда возвращает строку, поэтому для числового ввода может потребоваться преобразование типа.

Считывание данных с помощью входных данных При использовании функции ввода мы можем запрашивать у пользователей конкретную информацию, задавая вопрос в круглых скобках. Мы также можем разделить несколько входных данных на отдельные переменные, используя пробел в качестве разделителя по умолчанию.

Форматирование вводимого текста "Тройные кавычки" как в начале, так и в конце ввода позволяют сохранить форматирование, такое как разрывы строк. Этот метод обеспечивает гибкость при отображении форматированного текста, поддерживаемого Python.

После лекции важно попрактиковаться и применить полученные сегодня навыки. Это предполагает написание двух простых программ: одной для ввода/вывода базовых арифметических выражений, а другой для вычисления сумм четырех чисел и их соотношения с округлением.