- •Формальные языки записи алгоритмов
- •Трансляторы и интерпретаторы языков программирования
- •Зачем нужно уметь программировать?
- •Комментарии к коду
- •Комментарии к коду
- •Экзотические языки программирования Специальные, экзотические и эзотерические языки программирования
- •Эзотерические языки программирования
- •О языке Python
- •Рекомендуемая литература
- •Интерпретация и компиляция
- •Алгоритм работы простого интерпретатора:
- •Ввод-вывод в Python Ввод данных
- •Вывод данных
- •Установка Python и сред разработки
- •Установка интерпретатора
- •Установка интегрированной среды разработки
- •Cреда программирования wing ide
- •Ключевые слова и идентификаторы в Python Идентификаторы
- •Ключевые слова
- •Концепция присваивания
- •Функция определения длины строки в Python
- •Литералы строк в Python
- •Срезы строк в Python
- •Примеры срезов
- •Методы строк в Python
- •Методы find и rfind
- •Метод replace
- •Метод count
- •Работа с тестирующей системой
- •Задачи поиска, замены и удаления подстроки в строке в Python
- •Метод replace
- •Метод count
- •Удаление подстроки
- •Числа с плавающей точкой (вещественные)
- •Основные операции с вещественными числами
- •Логический тип (bool) в Python
- •Логические операции
- •Принцип условного исполнения
- •Условная инструкция в Python
- •Вложенные условные инструкции
- •Операторы сравнения
- •Логические операторы
- •Каскадные условные инструкции
- •Инструкция pass в Python
- •Инструкции управления циклом в Python
- •Цикл while в Python
- •Вывод числа с обратным порядком цифр и в заданной системе счисления
- •Тест простоты
- •Проверка простоты перебором делителей
- •Факторизация перебором делителей
- •Факторизация перебором делителей на python
- •Факторизация перебором делителей на pascal
- •Разложение числа на множители в Python
- •Алгоритм Евклида: Python
- •Проверка числа на простоту в Python
- •Функция range
- •Фильтрация потока чисел
- •Поиск числа в потоке на Python
- •Поиск максимального и минимального числа в потоке на Python
- •Генерация псевдослучайных чисел
- •Детерминированные генераторы
- •Обработка исключений
- •Генерация исключений
- •"Страхование" от ошибок
- •Функции в программировании
- •Важное дополнение
- •Как написать хорошую функцию
- •Преимущества структурного программирования
- •Без использования структурного программирования
- •С использованием структурного программирования
- •Задания
- •Данная программа ищет самый популярный фильм среди данных
- •Функции в Python
- •Вызов функции и возврат значения
- •Передача параметров в функцию
- •Примеры
- •Граф вызовов функций
- •Пример на языке си
- •Что вернет функция a() в место своего вызова?
- •В каком порядке будут напечатаны X() started и X() finished для a, b, c, d?
- •Стек вызовов
- •Области видимости переменных в Python
- •Правила видимости имен
- •Пример перекрытия областей видимости
- •Доступ на присваивание к нелокальным именам
- •Полиморфизм функций в Python
- •Контрольные вопросы
- •Решение
- •Решение
- •Математические функции в Python
- •Функции в библиотеке math
- •Степенные и логарифмические функции
- •Тригонометрические функции
- •Радианы в градусы и наоборот
- •Пример программы с математическими функциями
- •Кортежи в Python Кортежи в Python
- •Кортежи в логическом контексте
- •Присваивание нескольких значений за раз
- •Методы split и join для списка строк в Python
- •Списки в Python
- •Сортировка выбором
- •Пример сортировки выбором минимума на си
- •Пример сортировки выбором минимума на python
- •Пример сортировки выбором минимума на pascal
- •Сортировка методом пузырька
- •Реализация сортировки массива методом пузырька на языке python
- •Реализация сортировки массива методом пузырька на языке pascal
- •Модернизация сортировки методом пузырька
- •Случайное перемешивание массива в Python
- •Сортировка подсчетом
- •Пример сортировки подсчетом на python
- •Пример сортировки подсчетом на языке си
- •Пример сортировки подсчетом на языке pascal
- •Генерация псевдослучайных чисел
- •Детерминированные генераторы
- •Вычисление суммы натуральных чисел от 1 до n
- •Проверка строки на палиндромность
- •Суммирование списка
- •Наибольшее значение в списке
- •Числа фибоначчи
- •Быстрое возведение в степень
- •Ханойские башни
- •Ограничение на глубину рекурсии
- •Стиль программирования (для Python)
- •Основные правила pep 8: Форматирование
- •Комментарии
- •Функции
- •Работа с текстовыми файлами в Python открытие файла
- •Чтение данных из файла
- •Вывод данных в файл
- •Закрытие файла
- •Двумерные массивы в Python
- •Создание вложенных списков
- •Ввод двумерного массива
- •Пример обработки двумерного массива
- •Вложенные генераторы двумерных массивов
- •Генераторы таблиц
- •Вычисление произведения матриц
- •Многомерные списки в Python обработка и вывод вложенных списков
- •Создание двумерного списка
- •Ввод двумерного списка
- •Сложный пример обработки двумерной таблицы
- •Множества в Python
- •Создание множества
- •Изменение множества
- •Удаление элементов множества
- •Основные операции с множествами
- •Множества в логическом контексте
- •Множества
- •Задание множеств
- •Работа с элементами множеств
- •Перебор элементов множества
- •Операции с множествами
- •Словари (ассоциативные массивы) в Python
- •Когда нужно использовать словари
- •Создание словаря
- •Работа с элементами словаря
- •Перебор элементов словаря
- •Словари со смешанными значениями
- •Пример хранения списков в словаре
- •Пример дешифрации текста после алфавитной замены
- •Дан текст:
- •Итог всех замен:
- •Итог всех замен:
- •Окончательный вариант:
- •Рекурсивный перебор
- •Перебор всех подмножеств
- •Перебор всех k-элементных подмножеств
- •Перебор всех перестановок
- •Одномерное динамическое программирование: количество способов Задача о кузнечике
- •Рекурсивное решение
- •Пример на языке python
- •Пример на языке pascal
- •Нерекурсивное решение
- •Пример на языке python
- •Пример на языке pascal
- •Модификации задачи о кузнечике
- •Пример на языке python
- •Пример на языке pascal
- •Пример на языке python
- •Пример на языке pascal
- •Одномерное динамическое программирование: наилучший способ задача о кузнечике со стоимостями
- •Пример на языке python
- •Пример на языке pascal
- •Восстановление ответа
- •Пример программы на языке python:
- •Пример программы на языке pascal:
- •Пример программы на языке python:
- •Пример программы на языке pascal:
- •Пример программы на языке python
- •Пример программы на языке pascal:
- •Линейные задачи
- •Рекурсивный перебор
- •Перебор всех подмножеств
- •Перебор всех k-элементных подмножеств
- •Перебор всех перестановок
- •Сортировка слиянием
- •Быстрая сортировка Хоара: Python
- •Асимптотика алгоритма
- •Объектно-ориентированное программирование
- •Классы в Python
- •Метод init
- •Создание экземпляров
- •Переменные экземпляра
- •Плановая обработка ошибок при помощи исключений в Python
- •Обработка исключений
- •Генерация исключений
- •“Страхование” от ошибок
- •Юнит-тестирование
- •Тестирование как этап разработки программы
- •Виджеты
- •Происхождение термина «виджет»
- •Типовые элементы интерфейса
- •Модуль tkinter Что такое tkinter?
- •Класс Tk
- •Общее для всех виджетов
- •Методы виджетов
- •"Системные" методы
- •Пример, часы:
- •Пример:
- •Основные виджеты
- •Методы виджета
- •Упаковщики
- •Привязка событий
- •Изображения
- •Пошаговые инструкции
- •Математические функции в Python
- •Функции в библиотеке math
- •Степенные и логарифмические функции
- •Тригонометрические функции
- •Радианы в градусы и наоборот
- •Пример программы с математическими функциями
- •Массивы чисел в модуле math Массивы чисел
- •Векторы
- •Математические операции над векторами
- •Векторные функции
- •Использование списков
- •Основы Numerical Python
- •К слову, о срезах
- •Задание координат и значений функций
- •Векторизация
- •Визуализация функций в Matplotlib
- •Набор точек
- •Функция
- •Украшения
- •Несколько кривых
- •Маркеры
- •Дополнительные аргументы plot()
- •Сохранение файла
- •Гистограммы
- •Модуль os в Python
- •Текущий рабочий каталог
- •Работа с именами файлов и каталогов
- •Получение содержимого каталога
- •Получение сведений о файле
- •Получение абсолютных путей
- •Анализ аргументов командной строки в Python
- •Примеры без использования argparse
- •Использование библиотеки argparse
Маркеры
Здесь также показано как можно объединять сразу три графика в одной инструкции. Кроме того, видно, что можно не только использовать маркеры (y1) или линии(y2), но и объединять их вместе (y3). Наиболее часто в научных исследованиях и журналах приводят графики, отличаемые друг от друга именно по маркерам, поэтому и в matplotlib для их обозначения имеется множество способов: . точечный маркер , точки, размером с пиксель o круги v треугольники носом вниз ^ треугольники носом вверх > треугольники смотрят вправо < треугольники смотрят влево s квадраты p пентагоны ∗ звездочки h шестиугольники H повернутые шестиугольники + плюсы x крестики D ромбы d узкие ромбы | вертикальные засечки
Дополнительные аргументы plot()
Итак, в одном аргументе, мы можем задать сразу три параметра: первым указываем цвет, вторым — стиль линии, третьим — тип маркера. Однако уже такая нотация может у человека незнакомого с ней, вызвать удивление. Кроме того, она не позволяет разделять параметры линии и маркера, поэтому существует вариант с использованием keywords — все также это позволяет щедрая функция plot():
Keyword argument |
Что меняет |
color или c |
цвет линии |
linestyle |
стиль линии, используются обозначения, показанные выше |
linewidth |
толщина линии в виде float-числа |
marker |
вид маркера |
markeredgecolor |
цвет края (edge) маркера |
markeredgewidth |
толщина края маркера |
markerfacecolor |
цвет самого маркера |
markersize |
размер маркера |
Итак, мы уже меняли все внутри окна графика и надписи за его пределами. Что осталось неизменным, так это подбираемые самим matplotlib оси. Делается это с помощью функций xticks() и yticks(), в которые передаются один или два списка значений: либо просто список указываемых значений, либо их же, но вначале те места, на которые они встают:
x = [5, 3, 7, 2, 4, 1]
plt.xticks(range(len(x)), ['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f']) plt.yticks(range(1, 8, 2))
Кроме того, было бы желательно уметь наносить сетку. Для этого тоже имеется простая команда:
plt.grid(True)
Также часто требуется одну или обе оси выставить в логарифмическом масштабе. Для этого применяются команды plt.semilogx() и plt.semilogy().
Сохранение файла
Как сказано, мы можем сохранять файлы, используя панель под рисунком, но мы также можем и запрограммировать автоматическое сохранение наших результатов в файле и довольно легко:
from numpy import * import matplotlib.pyplot as plt t = linspace(0, 3, 51) y = t**2*exp(-t**2) plt.plot(t, y) plt.savefig('name_of_plot.png', dpi=200)
Файл сохраняется в той же директории с именем и расширением, указанным в первом аргументе. Второй необязательный аргумент позволяет «на лету» менять разрешение картинки, сохраняемой в файл. Бывает так, что смотреть на картинки в уже настроенной программе не нужно и требуется их именно сохранять на будущее, чтобы просмотреть и сравнить их все вместе. Тогда нам не нужно запускать окно просмотра результатов. Для этого до прежних инструкций посылаем главному модулю сообщение:
import matplotlib matplotlib.use('Agg')
Панель управления
Если же вы не только сохраняете рисунок, но и хотите предварительно лучше рассмотреть полученные результаты, в этом вам поможет панель управления, расположенная под полученным графиком. Давайте побольше узнаем об этом инструменте. Панель состоит из семи кнопок, так и будем называть и рассказывать о них, перемещаясь слева направо.
Первая кнопка, на которой изображен дом, возвращает нас с любого момента просмотра к тому виду, с которого мы начинали, какими их вывел сам matplotlib.
Вторая и третья кнопки со стрелками позволяют нам перемещаться между видами, то есть в отличие от дома, возвращающего нас исключительно к самому первому виду, не зависящему от нас, дают нам возможность сравнивать, например, разные масштабы приближения к какой-то точке.
Четвертая кнопка (с голубым крестом) имеет два возможных режима: - Режим pan — нажав на эту кнопку, а затем зажав в пределах графика левую клавишу мыши, мы можем перемещать график в пределах окна. - Режим zoom — зажав правую клавишу мыши, мы можем изменять масштаб по горизонтали или вертикали, двигаясь в соответствующей плоскости вправо или влево, вверх или вниз.
Нажатие пятой кнопки позволяет приближать или удалять выбранную область соответственно выделяя ее левой или правой кнопкой мыши.
Нажатие шестой кнопки приводит к вызову меню настроек окна.
Последняя, седьмая кнопка позволяет сохранить рисунок в удобном формате.
Также у окна есть ряд горячих клавиш, заменяющих кнопки панели, а некоторые из предоставляемых ими функций в панели отсутствуют:
Горячая клавиша |
Что делает |
h |
home, первая кнопка |
c или ← |
вторая кнопка |
v или → |
третья кнопка |
p |
pan, четвертая кнопка |
o |
пятая кнопка |
удерживая x |
pan и zoom только по горизонтали |
удерживая y |
pan и zoom только по вертикали |
удерживая Ctrl |
сохраняются пропорции |
g |
добавление сетки |
l |
логарифмическая шкала |
