Основы программирования на Python. Элективный курс по информатике

Основы программирования на Python. Элективный курс по информатике

Пояснительная записка

Элективный курс по информатике "Основы программирования на Python" представляет собой вводный курс по программированию, дающий представление о базовых понятиях структурного программирования (данных, переменных, ветвлениях, циклах и функциях). Python – это язык, обладающий рядом преимуществ перед другими языками для начинающих изучать программирование (ясность кода, быстрота реализации).

Место курса "Основы программирования на Python" в составе образовательной программы дополнительного образования детей "Лаборатория юного линуксоида" — первый год обучения.

Курс рассчитан примерно на 16-18 часов.

Цели и задачи курса

Основной целью данного элективного курса является формирование базовых понятий структурного программирования, развитие логики обучающихся. Курс не является полноценным учебником по Python.

Программа элективного курса

Представление об языках программирования и их историческом развитии. Способы трансляции программного кода. Типы данных (целые числа, числа с плавающей точкой, строки) и структуры данных (строки, списки, словари), переменные, выражения, ветвления (if, if-else, if- elif-else) и циклы (while, for) в программах. Ввод и вывод данных. Понятие о функции, локальных и глобальных переменных.

 История языков программирования. Компиляция и интерпретация. Урок 1  Введение в язык программирования Python. Урок 2  Типы данных в программировании. Определение переменной. Урок 3  Логические выражения. Урок 4  Условный оператор. Инструкция if. Урок 5  Множественное ветвление. Урок 6  Цикл While. Урок 7  Ввод данных с клавиатуры. Урок 8  Последовательности: строки. Урок 9  Последовательности: списки. Урок 10  Структуры данных: словари. Урок 11  Цикл for в языке программирования Python. Урок 12

 Функции в языке программирования Python. Урок 13  Параметры и аргументы функций. Локальные и глобальные переменные. Урок 14  Задания по программированию на Python. Урок 15

История языков программирования. Компиляция и интерпретация. Урок 1

Конспект урока Курс: Основы программирования на Python Уровень: Программирование для начинающих

1. Программа. Язык программирования

Программу можно представить как набор последовательных команд (алгоритм) для определенного объекта (исполнителя), который должен их выполнить для достижения той или иной цели. Например, условно запрограммировать можно человека, если составить ему инструкцию "как собрать компьютер", и он примется ее исполнять. Очевидно, что инструкция будет на естественном языке (русском, английском или др.). Однако, обычно принято программировать не людей, а вычислительные машины. Трудность заключается в том, что такие машина не в состоянии понять наш язык. Для "инструктирования" вычислительных машин разработаны и разрабатываются специальные языки, называемые языками программирования. Языки программирования характеризуются однозначностью при формировании фразы (в выражении нельзя менять слова местами), а также ограниченным набором слов-команд. Другими словами, языки программирования являются формальными.

2. Основные этапы развития языков программирования

Машинный язык — это единственный способ взаимодействия с электронно-вычислительными машинами. Первые программы писались именно на нем, т. к. других средств «общения» человека и компьютера еще не было. Каждую команду машинного языка выполняет определенное электронное устройство. Данные и команды записываются в цифровом виде (например, в шестнадцатеричной или двоичной системах счисления). Понять программу на таком языке человеку очень сложно; к тому же даже небольшая программа будет состоять из множества строк кода. В довершении всего, у каждой вычислительной машины свой машинный язык; следовательно программа, написанная для одной ЭВМ, не будет работать на другой (придется писать снова).

Людям, в отличие от машин, более понятны слова, чем наборы цифр. Стремление человека оперировать словами и не цифрами привело к появлению ассемблеров. Это языки, в которых вместо численного обозначения команд и областей памяти используются буквенные.

Но тут сразу возникает проблема: машина не в состоянии понять набор букв. Необходим какой-нибудь «переводчик» на ее родной машинный язык. Так был придуман транслятор — специальная программа, преобразующая программный код с того или иного языка программирования в машинный код.

Ассемблеры и сегодня находят применение, т.к. системные программы (обслуживающие работу аппаратного обеспечения), написанные на ассемблере могут работать быстрее, чем аналогичные программы, написанные на других языках программирования.

После ассемблеров наступил рассвет языков так называемого высокого уровня. Для этих языков потребовалось разрабатывать более сложные трансляторы.

Программные коды, написанные на языках высокого уровня, обладают логичной структурой. Это облегчает разработку программы и ее отладку.

В отличие от ассемблеров, которые все еще остаются привязанными к своим типам машин, языки высоко уровня обладают переносимостью. Т.е., написав один раз программу, программист может выполнить ее на любой машине.

Следующим крупным этапом в эволюции программирования было появление объектно-ориентированных языков (ООП). Их отличие от языков высокого уровня заключается в возможности отстранения от алгоритма выполнения программы. С помощью таких языков разработчик как бы оперирует виртуальными объектами. На сегодняшний день, реализация больших и сложных проектов осуществляется в основном с помощью ООП.

3. Разнообразия языков программирования

Разнообразие языков весьма велико. Это может показаться странным: если написанную программу можно перенести на любую машину и выполнить там, то зачем придумывать такое множество языков?

Однако все немного сложнее. Можно сказать, что нет идеального языка, каждый чем-то хорош, а в чем-то уступает другому инструменту. Многие программисты старались и стараются придумать свой язык обладающий теми или иными преимуществами.

Можно лишь условно разделить языки по определенным критериям. Например, по типу решаемых задач (язык системного или прикладного назначения), по степени ориентации на решение узкого круга задач (проблемно-ориентированные или универсальные).

4. Трансляция

Ранее было сказано, что для перевода кода с одного языка программирования (например, высокого уровня) на другой (например, машинный язык) требуется специальная программа — транслятор.

Механизм этого перевода весьма сложен, однако выделяют два основных способа трансляции — это компиляция программы или ее интерпретация.

При компиляции исходный программный код сразу целиком переводится в машинный. Создается исполняемый файл, который уже никак не связан с исходным кодом. Выполнение исполняемого файла обеспечивается операционной системой самостоятельно.

При интерпретации выполнение кода происходит построчно. Интерпретатор, выполняя программу, напрямую взаимодействует с операционной системой.

Выполнение откомпилированной программы происходит быстрее, т.к. она представляет собой готовый машинный код. Однако на современных компьютерах снижение скорости выполнения при интерпретации обычно не заметна.

Введение в язык программирования Python. Урок 2

Конспект урока Элективный курс: Основы программирования на Python

Уровень: Программирование для начинающих

Версия python: 2.-.-

История языка программирования

Python – это достаточно молодой язык программирования. Он был создан примерно в 1991 году голландцем Гвидо ван Россумом.

Свое название Пайтон (или Питон) получил от названия телесериала, а не пресмыкающегося. Однако по созвучию все-равно в качестве эмблемы был удостоен змеи.

После того, как Гвидо разработал язык, он выложил его в Интернет, где уже целое сообщество программистов присоединилось к его улучшению.

Поскольку Python достаточно молодой язык программирования, то он активно совершенствуется и в настоящее время. Поэтому часто выходят новые версии. Официальный сайт http://python.org.

Особенности

Python – это интерпретируемый язык программирования. Т.е. программный код на языке Питон преобразуется в машинный код построчно специальной программой — интерпретатором.

Python имеет достаточно простой синтаксис. Читать код на этом языке программирования легко, т.к. в нем используется минимум вспомогательных элементов, а правила языка заставляют программистов делать отступы.

С другой стороны, Python – это полноценный, можно сказать универсальный, язык программирования. Это язык так называемого сверх высокого уровня: он поддерживает объектно-ориентированное программирование (на самом деле он и разрабатывался как объектно- ориентированный язык).

Также Python распространяется свободно под лицензией подобной GNU General Public License.

Дзэн питона

Если интерпретатору Питона дать команду import this ("импортировать это"), то выведется так называемый "Дзен Питона", иллюстрирующий идеологию и особенности данного языка.

1. Beautiful is better than ugly. Красивое лучше уродливого. 2. Explicit is better than implicit. Явное лучше неявного. 3. Simple is better than complex. Простое лучше сложного. 4. Complex is better than complicated. Сложное лучше усложнённого. 5. Flat is better than nested. Плоское лучше вложенного. 6. Sparse is better than dense. Разрежённое лучше плотного. 7. Readability counts. Удобочитаемость важна. 8. Special cases aren't special enough to break the rules. Частные случаи не настолько существенны, чтобы нарушать правила. 9. Although practicality beats purity. Однако практичность важнее чистоты. 10. Errors should never pass silently. Ошибки никогда не должны замалчиваться. 11. Unless explicitly silenced. За исключением замалчивания, которое задано явно. 12. In the face of ambiguity, refuse the temptation to guess. В случае неоднозначности сопротивляйтесь искушению угадать. 13. There should be one — and preferably only one — obvious way to do it. Должен существовать один — и, желательно, только один — очевидный

способ сделать это. 14. Although that way may not be obvious at first unless you're Dutch. Хотя он может быть с первого взгляда не очевиден, если ты не голландец. 15. Now is better than never. Сейчас лучше, чем никогда. 16. Although never is often better than *right* now. Однако, никогда чаще лучше, чем прямо сейчас. 17. If the implementation is hard to explain, it's a bad idea. Если реализацию сложно объяснить — это плохая идея. 18. If the implementation is easy to explain, it may be a good idea. Если реализацию легко объяснить — это может быть хорошая идея.