Шпаргалка

2. Словари (Dictionaries)

• Определение: Словари в Python – это неупорядоченные коллекции элементов, где каждый элемент состоит из пары "ключ-значение".

• Представление: Словари создаются с помощью фигурных скобок {}, а пары "ключ-значение" разделяются двоеточием :.

  my_dict = {"name": "John", "age": 30, "city": "New York"}

• Особенности:

  • Ключи должны быть уникальными и неизменяемыми (обычно строки или числа), а значения могут быть любого типа.

  • Доступ к значениям осуществляется по ключу.

  • Изменяемые (mutable).

  • Неупорядоченные (порядок может не сохранятся)

• Примеры:

3. Кортежи (Tuples)

• Определение: Кортежи в Python – это упорядоченные, неизменяемые коллекции элементов.

• Представление: Кортежи создаются с помощью круглых скобок (), а элементы разделяются запятыми.

  my_tuple = (1, 2, 3, "apple", "banana", True)

• Особенности:

  • Аналогичны спискам, но являются неизменяемыми (immutable), то есть нельзя изменить элементы после создания кортежа.

  • Могут содержать элементы разных типов данных.

  • Поддерживают индексацию.

  • Используются для представления неизменяемых последовательностей.

• Примеры:

  # Создание кортежа my_tuple = (1, 2, 3, "apple", "banana") print(f"Создание кортежа: {my_tuple}") # Доступ по индексу print(f"Элемент по индексу 2: {my_tuple[2]}") # Нельзя изменить элемент # my_tuple[0] = 0 # Это вызовет ошибку: TypeError: 'tuple' object does not support item assignment # Нельзя добавить элемент # my_tuple.append(4) # Это вызовет ошибку: AttributeError: 'tuple' object has no attribute 'append' # Нельзя удалить элемент # del my_tuple[0] # Это вызовет ошибку: TypeError: 'tuple' object doesn't support item deletion

4. SimpleNamespace

• Определение: SimpleNamespace из модуля types - это простой класс, позволяющий создавать объекты, у которых атрибуты (свойства) можно задавать как при создании, так и потом.

• Представление: Для создания объекта SimpleNamespace нужно импортировать его из types и передать в него именованные аргументы (или не передать их):

  from types import SimpleNamespace my_namespace = SimpleNamespace(name="John", age=30, city="New York")

• Особенности:

  • Позволяет создавать объекты с динамическими атрибутами (похоже на словарь).

  • Удобен для создания простых объектов для хранения данных.

  • Атрибуты доступны через точку, как у обычных объектов: my_namespace.name

  • В отличие от словарей, порядок атрибутов сохраняется.

  • Поля можно менять, но нельзя добавлять новые поля

• Примеры:

  from types import SimpleNamespace # Создание SimpleNamespace my_namespace = SimpleNamespace(name="John", age=30, city="New York") print(f"Создание SimpleNamespace: {my_namespace}") # Доступ к атрибуту print(f"Атрибут 'name': {my_namespace.name}") # Изменение атрибута my_namespace.age = 31 print(f"Изменение атрибута: {my_namespace}") # Нельзя добавить новый атрибут # my_namespace.occupation = "engineer" # Это вызовет ошибку: AttributeError: 'SimpleNamespace' object has no attribute 'occupation' # Нельзя удалить атрибут # del my_namespace.age # Это вызовет ошибку: AttributeError: age # Добавление через setattr setattr(my_namespace, "occupation", "engineer") print(f"Добавление атрибута: {my_namespace}") # Удаление через delattr delattr(my_namespace, "city") print(f"Удаление атрибута: {my_namespace}")

5. Другие структуры данных в Python:

• Множества (Sets):

  • Неупорядоченные коллекции уникальных элементов.

  • Представление: {1, 2, 3, "apple"}

  • Изменяемые.

• Строки (Strings):

  • Последовательность символов.

  • Представление: "hello", 'world'

  • Неизменяемые (immutable).

  • Поддерживают индексацию и многие другие операции.

• Байтовые массивы (Bytearrays):

  • Изменяемая последовательность байтов.

  • Представление: bytearray(b"hello")

  • Используются для работы с двоичными данными.

• Диапазоны (Ranges):

  • Последовательность целых чисел.

  • Представление: range(10), range(1, 10, 2)

  • Неизменяемые.

  • Используются для генерации последовательностей.

• Frozen sets (неизменяемые множества)

  • Неизменяемая версия множеств (sets).

  • Представление frozenset([1, 2, 3])

Формула для расчета значения числа:

Если у нас есть число, записанное в виде последовательности цифр dₙ dₙ₋₁ ... d₁ d₀, то его значение в десятичной системе можно вычислить по формуле:

значение = dₙ * bⁿ + dₙ₋₁ * bⁿ⁻¹ + ... + d₁ * b¹ + d₀ * b⁰

Где:

• dᵢ - цифра в i-ом разряде

• b - основание системы счисления

• i - номер разряда (справа налево, начиная с 0)

Пример:

Предположим, у нас есть число 123 в десятичной системе (основание 10). По формуле:

1 * 10² + 2 * 10¹ + 3 * 10⁰ = 100 + 20 + 3 = 123

Порядки счисления (разряды):

Порядки, как мы уже говорили, это позиции цифр в числе, каждая позиция имеет свой вес, который определяется основанием в степени ее порядкового номера.

• d₀: единицы (b⁰)

• d₁: b (b¹)

• d₂: b²

• d₃: b³

• и так далее

Правила:

1. Диапазон цифр: Используются цифры от 0 до b-1.

2. Позиционный принцип: Значение цифры зависит от её позиции.

3. Переход к следующему разряду: Когда в разряде достигается значение b, происходит перенос в следующий разряд (аналог того как после 9 в десятичной системе прибавляется 1 к следующему разряду и получается 10)

Груши - яблоки:

• 🍎 (яблоко)

• 🍐 (груша)

• 🍉 (дыня)

• 🧺 (корзинка)

Правила:

1. 3 🍎 = 1 🍐

2. 5 🍐 = 3 🍉

3. 2 🍉 = 1 🧺

Представление чисел:

Мы будем представлять количество фруктов в виде строки, где каждый символ юникода соответствует одному фрукту. Например, "🍎🍎🍎" - это 3 яблока, а "🍉🍉" - это 2 дыни.

Арифметические операции:

Примеры:

Разъяснение кода:

1. normalize_fruits(fruits): Эта функция преобразует строку с фруктами к минимальному виду. Она сначала считает количество каждого фрукта, а затем, используя правила обмена, преобразует их к более крупным единицам (яблоки в груши, груши в дыни, дыни в корзины), после преобразования склеивает обратно в строку с минимальным набором фруктов.

2. add_fruits(fruits1, fruits2): Эта функция выполняет сложение двух строк с фруктами. Она просто конкатенирует две строки и затем нормализует результат.

3. sub_fruits(fruits1, fruits2): Это функция для вычитания одной строки фруктов из другой. Она преобразует всё в "количество яблок" и затем выполняет вычитание, а потом обратно переводит яблоки в нормализованный вид, при этом проверяет возможность вычитания.

4. Примеры: В конце кода приведены примеры сложения и вычитания с различными комбинациями фруктов и выводом результатов.

Задания:

1. Попробуй добавить в код функцию для умножения фруктов на целое число (например, multiply_fruits(fruits, n)).

2. Реализуй функцию compare_fruits(fruits1, fruits2), которая сравнивает две строки с фруктами и возвращает "больше", "меньше" или "равно".

3. Придумай свои собственные правила обмена фруктов и модифицируй код под них.

4. Добавь проверку на корректность входных данных (чтобы строка состояла только из разрешенных символов юникода)

5. Реализуй более продвинутое вычитание, например, не выдавать ошибку "Невозможно вычесть", а выводить результат со знаком минус (усложненное задание).

2. Конкретные системы счисления

Теперь давай рассмотрим конкретные примеры систем счисления и поработаем с ними.

2.1. Двоичная (бинарная) система (основание 2)

• Цифры: 0, 1

• Используется в компьютерах: Все данные в компьютерах представлены в двоичном коде (битах).

Пример:

• Число 1011₂ (читается как "один ноль один один по основанию 2"). Перевод в десятичную систему:
  1 * 2³ + 0 * 2² + 1 * 2¹ + 1 * 2⁰ = 8 + 0 + 2 + 1 = 11₁₀

2.2. Троичная система (основание 3)

• Цифры: 0, 1, 2

• Интересна в теории: Применяется в некоторых областях математики и информатики.

Пример:

• Число 210₂ (читается как "два один ноль по основанию 3"). Перевод в десятичную систему:
  2 * 3² + 1 * 3¹ + 0 * 3⁰ = 18 + 3 + 0 = 21₁₀

2.3. Семеричная система (основание 7)

• Цифры: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6

• Менее распространена: Используется в некоторых узких областях, например, в некоторых системах кодирования.

Пример:

• Число 345₇ (читается как "три четыре пять по основанию 7"). Перевод в десятичную систему:
  3 * 7² + 4 * 7¹ + 5 * 7⁰ = 147 + 28 + 5 = 180₁₀

2.4. Десятичная система (основание 10)

• Цифры: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9

• Повседневная: Самая распространенная система, которую мы используем каждый день.

Пример:

• Число 789₁₀. Перевод в десятичную систему: (смысла нет, это и есть десятичное)
  7 * 10² + 8 * 10¹ + 9 * 10⁰ = 700 + 80 + 9 = 789₁₀

2.5. Шестидесятиричная система (основание 60)

• Цифры: 0-59 (в практическом применении используются комбинации символов)

• Историческая: Использовалась в Древнем Вавилоне, а сейчас для измерения времени (часы, минуты, секунды) и углов.

Пример:

• Представим число 25:30:15₆₀ (25 градусов, 30 минут, 15 секунд) или
  25 * 60² + 30 * 60¹ + 15 * 60⁰ = 25 * 3600 + 30 * 60 + 15 * 1 = 90000 + 1800 + 15 = 91815₁₀ (общее число секунд)

3. Задания

Задание 1:

Переведи следующие числа из одной системы в другую:

• 11011₂ в десятичную

• 201₃ в десятичную

• 563₇ в десятичную

• 45₁₀ в двоичную

• 34₁₀ в троичную

• 150₁₀ в семеричную

Задание 2:

Придумай свою собственную систему счисления с основанием, например, 5 (пятеричная). Запиши несколько чисел в этой системе и переведи их в десятичную.

Задание 3:

Реализуй функции для перевода из десятичной системы в двоичную, троичную, семеричную и обратно (как в примерах выше)

Задание 4:

Напиши функцию для сложения двух двоичных чисел, представленных в виде строк. (Усложненное)

Задание 5:

Попробуй перевести какое-то время в секунды, представленное в виде "ч:м:с" в десятичную систему и обратно.

Советы:

• Практикуйся в переводах. Чем больше ты тренируешься, тем лучше будешь понимать принципы систем счисления.

• Не бойся экспериментировать. Попробуй создавать свои собственные системы счисления.

• Используй Python для проверки своих решений и автоматизации перевода.

Запустить код в google colab

Посмотреть на github

Другие шпаргалки

Серия «101 игра на python»

Удачи!

2. Ссылочная модель хранения данных

Переменные в Python — это ссылки на объекты в памяти. Например:

Правила именования переменных

1.Обязательные правила

- Имя переменной может состоять из букв, цифр и символа `_`, но не может начинаться с цифры.

✅ Примеры: `my_var`, `_data`, `var123`

❌ Неправильно: `123var`, `my-var`

- Имя переменной чувствительно к регистру.

Пример: `age` и `Age` — это разные переменные.

2. Рекомендации для имён переменных:

- Используй имена, которые отражают суть данных.

❌ Плохо: `a = 100`, `b = 'Имя'`

✅ Хорошо: `salary = 100`, `username = 'Имя'`

- Для многословных имён используй стиль snake_case:

Пример: `user_age`, `total_cost`.

3. Зарезервированные слова

Нельзя использовать ключевые слова Python (например, `if`, `for`, `while`) в качестве имён переменных. Чтобы увидеть список ключевых слов, выполни:

Особенности хранения типов данных

1. Типы данных Python

2. Изменяемые и неизменяемые типы

- Изменяемые: `list`, `dict`, `set`.

- Неизменяемые `int`, `float`, `str`, `tuple`.

3. Функция `type` для проверки типа

1. Используй осмысленные имена переменных, чтобы твой код был понятным.

2. Помни, что Python не требует объявления типа переменной, но будь внимателен, чтобы не путаться с типами данных.

3. Изучи встроенные функции работы с переменными, такие как `type()`, `id()` и модули, такие как `sys`, чтобы лучше понимать, как Python управляет памятью.

f-строки (форматированные строки)

f-строки (или форматированные строки) используются для вставки значений переменных и выражений прямо внутрь строки. Перед началом строки добавляется символ `f`.

Преимущество f-строк в том, что они просты и читаемы.

В новых версиях Python (начиная с 3.8) появилась удобная возможность использовать выражение вида `f'{name=}'` в f-строках. Эта конструкция выводит не только значение переменной, но и её имя, что особенно полезно для отладки.

r-строки (сырые строки)

Вr-строки (raw strings) создаются добавлением символа `r` перед строкой. Они используются для работы с символами, которые обычно интерпретируются как специальные, например, символы переноса строки (`\n`) или табуляции (`\t`).

Без `r` эта строка была бы интерпретирована с заменой `\n` на перенос строки.

u-строки (Unicode строки)

u-строки были важны в Python 2 для работы с Unicode, но в Python 3 строки по умолчанию являются Unicode, поэтому добавление `u` уже необязательно.

b-строки (байтовые строки)

Байтовые строки используются для работы с бинарными данными. Такие строки начинаются с `b`. Они не поддерживают Unicode-символы, только байты.

Строки с экранированием

Чтобы включить специальные символы в строку, используются экранирующие последовательности с обратным слэшем (`\`).

Комбинация f-строк и r-строк

Можно комбинировать типы строк. Например, f-строки и сырые строки:

Выбор типа строки зависит от задачи:

- Для обычного текста — `'` или `"`.

- Для многострочного текста — `'''` или `"""`.

- Для подстановки значений — `f`.

- Для путей или регулярных выражений — `r`.

- Для бинарных данных — `b`.

`a: int` и `b: int` — параметры функции с аннотациями типов.
-> int — аннотация типа возвращаемого значения.

2. Параметры функции

Функции могут принимать параметры, которые представляют собой входные данные. Они указываются в скобках после имени функции.

Пример с одним параметром:

Виды параметров:
1. Обязательные параметры — должны быть переданы при вызове функции.
2. Необязательные параметры — могут иметь значения по умолчанию.

3. Возврат значения

Функция может возвращать значение с помощью ключевого слова `return`. Если `return` не используется, функция по умолчанию возвращает `None`.

Пример:

4. Локальные и глобальные переменные

- Локальная переменная — это переменная, которая существует только внутри функции. Она создается и уничтожается при каждом вызове функции.
- Глобальная переменная— это переменная, которая доступна во всем коде, включая функции.

Пример использования глобальной переменной:

Если внутри функции нужно изменить глобальную переменную, необходимо использовать ключевое слово `global`:

5. Вложенные функции

В Python функции могут быть вложенными, то есть одна функция может быть определена внутри другой. Вложенная функция может обращаться к переменным внешней функции.

Пример:

6. Рекурсия

Рекурсия — это когда функция вызывает саму себя. Это полезно для задач, которые можно разбить на более мелкие аналогичные задачи (например, факториал).

Пример рекурсии:

7. Обработка исключений с `try` и `except`

Python предоставляет механизм обработки ошибок с помощью блоков `try` и `except`. Код, который может вызвать ошибку, помещается в блок `try`, а ошибки обрабатываются в блоке `except`.

Пример обработки ошибок:

Здесь:
- Блок `try` пытается выполнить операцию деления.
- Блок `except ZeroDivisionError` перехватывает ошибку деления на ноль.
- Блок `except Exception as e` ловит другие исключения и выводит сообщение об ошибке.

8. Пример использования функций:

9. Метод и функция — в чем разница?

Разница между методом и функцией заключается в контексте, в котором они используются:

1. Метод:

   • Это функция, которая принадлежит определенному объекту или классу.

   • Метод вызывается через экземпляр класса или сам класс, что позволяет ему работать с данными этого объекта.

   • Методы используют self (в случае классов Python) для доступа к данным объекта.

   Пример:

1. Функция:

   • Это независимый блок кода, который не связан с объектами или классами.

   • Функция вызывается напрямую, и она может работать с любыми переданными ей параметрами.

   Пример:

Основное различие:

• Метод привязан к классу или объекту, а функция — это независимая единица кода, которая выполняет задачу и не зависит от объектов.