Технологии программирования и компьютерный практикум на языке Python (363,00 руб.)

Стр.3

Стр.4

Стр.5

Стр.6

УДК 519.6+004.43+510.5 ББК 22.193+32.973 К27 Института математики, механики и компьютерных наук им. И.И. Воровича Южного федерального университета (протокол № 6 от 18 апреля 2022 г.) Печатается по решению кафедры теории упругости Рецензенты: заведующий кафедрой «Теоретическая и прикладная механика» Донского государственного технического университета, доктор физико-математических наук, доцент А.Н. Соловьев; доцент кафедры теории упругости Южного федерального университета, кандидат физико-математических наук, О.В. Явруян Карякин, М.И. К27 Технологии программирования и компьютерный практикум на языке Python : учебное пособие / М. И. Карякин, К. А. Ватульян, Р. М. Мнухин ; Южный федеральный университет. – Ростов-на-Дону ; Таганрог : Издательство Южного федерального университета, 2022. – 242 с. ISBN 978-5-9275-4108-9 Пособие содержит теоретический материал, а также варианты индивидуальных и проектных заданий, связанных как с основными разделами языка программирования Python (функции, строки, списки и т. п.), так и с использованием распространенных библиотек научного программирования — Numpy, Matplotlib, Pandas. В качестве средства выполнения заданий предполагается использование среды Jupyter Notebook. Предназначено для студентов бакалавриата укрупненной группы 01.03.00 «Математика и механика». Оно также может быть полезно учителям информатики для организации самостоятельной работы в старших классах средней школы. УДК 519.6+004.43+510.5 ББК 22.193+32.973 ISBN 978‐5‐9275‐4108‐9 © Южный федеральный университет, 2022 © Карякин М. И., Ватульян К. А., Мнухин Р. М., 2022

Стр.3

Содержание Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1 Основы программирования на Python . . . . . . . . . . . . 8 1.1 Базовые элементы программы . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.2 Переменные и значения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.3 Ввод и вывод данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 1.4 Библиотека математических функций . . . . . . . . . . . . 20 1.5 Условный оператор . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 1.6 Цикл while . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 1.7 Цикл for . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 2 Индивидуальная работа «Функции и строки» . . . . . . . 40 2.1 Функции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 2.1.1 Основные сведения и примеры . . . . . . . . . . . . 40 2.1.2 Модули . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 2.1.3 Аргументы функции: дополнительные вопросы . . . 47 2.1.4 Области видимости переменных . . . . . . . . . . . 51 2.1.5 Рекурсия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 2.2 Строки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 2.2.1 Основные сведения и примеры . . . . . . . . . . . . 63 2.2.2 Escape-последовательности . . . . . . . . . . . . . . 67 2.2.3 f-строки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 2.2.4 Функции и методы строк . . . . . . . . . . . . . . . 73 2.3 Табулирование функции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 2.3.1 Постановка задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 2.3.2 Образец выполнения задания . . . . . . . . . . . . . 79 2.4 Рекурсия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 2.4.1 Постановка задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 2.4.2 Образец выполнения задания . . . . . . . . . . . . . 88 2.5 Работа со строками . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 2.5.1 Постановка задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 2.5.2 Образец выполнения задания . . . . . . . . . . . . . 95 2.6 Оформление отчета . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 3

Стр.4

3 Индивидуальная работа «Численное исследование графика функции» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 3.1 Списки и кортежи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 3.1.1 Определение и примеры списков . . . . . . . . . . . 106 3.1.2 Способы создания списков . . . . . . . . . . . . . . . 111 3.1.3 Основные методы списков . . . . . . . . . . . . . . . 113 3.1.4 Кортежи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 3.2 Основные определения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 3.3 Постановка задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 3.4 Образец выполнения задания . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 3.5 Графики исследуемых функций . . . . . . . . . . . . . . . 129 4 Индивидуальная работа «Создание и обработка матриц стандартными средствами языка Python» . . . . . . . . . 140 4.1 Матрицы и их реализация . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 4.2 Постановка задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 4.3 Образец выполнения задания . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 4.4 Материалы к заданию . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 5 Проектное задание «Вычисления с использованием пакета NumPy» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 5.1 Пакет NumPy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 5.1.1 Основные сведения о пакете . . . . . . . . . . . . . . 162 5.1.2 Простая демонстрация возможностей . . . . . . . . 164 5.1.3 Массивы и их создание . . . . . . . . . . . . . . . . 166 5.1.4 Операции с массивами . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 5.2 Постановка задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 5.3 Варианты заданий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177 5.4 Образец выполнения задания . . . . . . . . . . . . . . . . . 183 6 Индивидуальная работа «Основные возможности пакета Matplotlib» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191 6.1 Знакомство с Matplotlib . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191 6.2 Постановка задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192 6.3 Методические указания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197 4

Стр.5

7 Проектное задание «Обработка и анализ данных в Pandas» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219 7.1 Знакомство с Pandas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219 7.2 Данные для анализа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223 7.3 Постановка задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224 7.4 Образец выполнения проектного задания . . . . . . . . . . 225 Список литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236

Стр.6