Python Lab 1

Hello World!

Pierwsze kroki w programowaniu

Na samym początku musimy określić, co rozumiemy poprzez pojęcie “programowania”. Możemy je zdefiniować, jako proces tworzenia programu komputerowego przy użyciu kodu źródłowego, czyli takiego zrozumiałego dla człowieka, tłumaczonego przez komputer na kod wynikowy - taki, który komputer jest w stanie wykonać.

a = "Witaj świecie"  
b = 10  
# To jest komentarz  
  
print("Hello World", a)

Powyższy kod sprawi, że w oknie terminala pojawi się napis “Hello World Witaj świecie”. W wypadku niektórych języków programowania taki kod należy najpierw skompilować, czyli przetłumaczyć przy użyciu specjalnego narzędzia na język, który zrozumie komputer. W wypadku niektórych języków kod nie jest kompilowany, a interpretowany - takim językiem jest na przykład Python, którym będziemy się podczas tego kursu posługiwać.

Co możemy zaprogramować?

Wszystko. Ale zacząć musimy od całkowitych podstaw - zacząć programowanie należy bowiem od ustalenia, co i w jaki sposób komputer ma za nas zrobić. Może to być obliczenie jakiegoś skomplikowanego wyrażenia matematycznego, narysowanie wykresu, wyświetlenie samochodziku przesuwającego się po ekranie, albo tak naprawdę cokolwiek innego. Aby uporządkować i mądrze zaplanować to, co chcemy zaprogramować dobrze jest sobie narysować schemat algorytmu, który będziemy programować. Ściągę do tworzenia otrzymacie w postaci drukowanej.

Schemat Blokowy

Poniższy schemat blokowy reprezentuje program, którego jedynym zadaniem jest wyświetlenie “Witaj w świecie programowania!”.

flowchart TD
    A([Start]) --> B["Wypisz Witaj w świecie programowania!"]
    B --> C([Koniec])

Zaczyna się od polecenia “Start”, a kończy poleceniem “Koniec”. W niektórych językach będziemy mieli instrukcje, które będą to reprezentowały, ale Python ich nie posiada, więc nasz cały program będzie składał się z jednej linii:

print("Witaj w świecie programowania!")

Przewijający się przez ten dokument print jest tak naprawdę funkcją - jest to przygotowany kiedyś przez kogoś zestaw poleceń, który ma swoje określone działanie - w tym wypadku wydrukuje na terminalu dane podane w argumentach tejże funkcji - to, co znajduje się w nawiasach.

Algorytmy do rozwiązania wspólnie

Sprawdź, czy liczba jest dodatnia
Wczytaj liczbę i sprawdź, czy jest większa od 0. Jeśli tak – wypisz „Dodatnia”, w przeciwnym razie „Niedodatnia”.
Wypisz liczby od 1 do 5
Użyj pętli, aby wypisać kolejno liczby 1, 2, 3, 4, 5.
Znajdź większą z dwóch liczb
Wczytaj dwie liczby i wypisz większą. Jeśli są równe, wypisz „Są równe”.
Wypisz liczby parzyste od 1 do N
Wczytaj N i za pomocą pętli oraz instrukcji warunkowej wypisz wszystkie liczby parzyste od 1 do N.

Prawdziwe programowanie

1. Zmienne

W Pythonie (i ogólnie w programowaniu) jedną z kluczowych koncepcji jest zmienna. Przez pojęcie zmiennej rozumiemy przestrzeń w pamięci komputera, w której możemy umieścić jakieś dane. Dane te będą miały różne typy.

a = 10 #Integer
b = "test" #String
test = False #Bool
zmienna = 'a' #Char
Liczba = 21.37 #Double

To, co zrobiłem powyżej to operacje przypisania. W ten sposób tworzymy zmienną i przypisujemy do niej wartość. Zwróćcie uwagę, że każdą instrukcję zapisałem w oddzielnej linii - w ten sposób komputer jest w stanie rozdzielić jedną instrukcję od drugiej.

W pełni dopuszczalne jest zmienianie wartości zmiennej

a = 10
a = "test"

Po tych dwóch operacjach zmienna a ma wartość "test".

Do zmiennych możemy przypisywać wartości w bardzo prosty sposób - zmienna = - cokolwiek podamy po prawej stronie znaku = zostanie zapisane do tej zmiennej - w tym również inna zmienna

a = "test"
b = a
print(b)

Co zostanie wydrukowane po uruchomieniu powyższego kodu?

Python pozwala również na przypisywaniu wielu zmiennych w jednej linii, co niekiedy przyspiesza pracę:

x, y, z = "Jabłko", "Banan", "Ananas"
print(x)

Dopuszczalne (ale często niepotrzebne) jest też przypisanie jednej wartości do wielu zmiennych:

x = y = z = "Jabłko"
print(x,y,z)

Wybierając nazwy zmiennych powinniśmy przestrzegać kilku zasad nazewnictwa - nazwy zmiennych powinny być:

krótkie,
opisywać, do czego zmienna jest używana
mogą zawierać litery, cyfry, underscore _

Dane do zmiennych mogą być również przyjmowane w inny sposób - poprzez użycie specjalnych funkcji - jedną z nich będzie input()

b = input("Napisz coś!")

Gdy używamy funkcji input() program się zatrzyma do momentu wpisania danych i wciśnięcia klawisza “Enter”. Warto zwrócić tutaj uwagę, że funkcja input() z założenia przyjmuje zmienne typu string, czyli ciągi znaków - jeśli chcielibyśmy wprowadzić dane w innym typie musimy dokonać rzutowania, czyli procesu zmiany jednego typu danych na inny.

Typ danych	Funkcja konwersji	Przykład użycia	Opis
`int`	`int(x)`	`int("42") → 42`	Konwertuje na liczbę całkowitą (obcina część dziesiętną).
`float`	`float(x)`	`float("3.14") → 3.14`	Konwertuje na liczbę zmiennoprzecinkową.
`str`	`str(x)`	`str(42) → "42"`	Konwertuje na napis (string).
`bool`	`bool(x)`	`bool(0) → False`	Konwertuje na wartość logiczną (`0`, `""`, `None` → `False`).

# 1. Na int
print(int("42"))       # 42 (ze stringa na int)
print(int(3.99))       # 3 (obcięcie części dziesiętnej)

# 2. Na float
print(float("3.14"))   # 3.14 (ze stringa na float)
print(float(5))        # 5.0 (z int na float)

# 3. Na string
print(str(42))         # "42" (z int na string)
print(str(3.14))       # "3.14" (z float na string)

# 4. Bez konwersji
print(42.3)            # Wydrukuje się 42.3 - bez konwersji
print(3.14)

2. Arytmetyka

Programowanie wraz z całą informatyką wywodzi się z nauk matematycznych - stąd obliczenia matematyczne są bardzo ważną składową każdego języka programowania. Python udostępnia nam szereg operatorów:

Kategoria	Operator	Opis	Przykład
Arytmetyczne	`+`	Dodawanie	`3 + 2 = 5`
	`-`	Odejmowanie	`3 - 2 = 1`
	`*`	Mnożenie	`3 * 2 = 6`
	`/`	Dzielenie (float)	`3 / 2 = 1.5`
	`//`	Dzielenie całkowite	`3 // 2 = 1`
	`%`	Reszta z dzielenia	`3 % 2 = 1`
	`**`	Potęgowanie	`3 ** 2 = 9`

Programowanie przestrzega prawidłowej kolejności wykonywania działań - potęgowanie zostanie wykonane przed mnożeniem i dzieleniem, a te zostaną wykonane przed dodawaniem lub odejmowaniem:

a = 3 - 5 * 2
print(a)

Powyższy program zwróci nam wartość -7.

a = (3 - 5) * 2  
print(a)

Powyższy zwróci -4. Warto również zwrócić uwagę, że obydwa programy mogłyby zostać uproszczone, ponieważ obliczenie możemy wykonać bezpośrednio w funkcji:

print((3 - 5) * 2)

Kilka zadań

Napisz program, który przyjmie 2 liczby i wydrukuje ich sumę (+), różnicę (-), iloczyn (*) i iloraz (/). Pamiętaj o ładnym opisaniu danych, które mają być wczytane
Napisz program, który przyjmie dwie liczby i obliczy z nich pole i obwód prostokąta
Napisz program, który przyjmie liczbę minut i przeliczy to na liczbę godzin i minut - np 192 minuty to 3 godziny 12 minut.

Poniższa tabela prezentuje operatory przypisania wraz z przykładami. Co do zasady pozwalają one na przyspieszenie pracy i ich używanie zazwyczaj nie jest konieczne - ale warto je znać.

Kategoria	Operator	Opis	Przykład
Przypisania	`=`	Przypisanie	`x = 5`
	`+=`	Dodaj i przypisz	`x += 2` (`x = x + 2`)
	`-=`	Odejmij i przypisz	`x -= 2`
	`*=`	Pomnóż i przypisz	`x *= 2`
	`/=`	Podziel i przypisz	`x /= 2`
	`//=`	Dzielenie całkowite i przypisanie	`x //= 2`
	`%=`	Reszta i przypisanie	`x %= 2`
	`**=`	Potęguj i przypisz	`x **= 2`

3. Sterowanie zachowaniem programu

Wszystkie programy, które dotychczas stworzyliśmy wykonywały swoje instrukcje po kolei - a nie zawsze jest taka konieczność - niekiedy może się zdarzyć potrzeba, aby jakiś fragment kodu ominąć, albo wykonać go pod warunkiem spełnienia jakiegoś warunku. Do tego właśnie służą instrukcje warunkowe. Instrukcja warunkowa if przyjmuje w argumencie (podanym w nawiasach) wyrażenie lub wartość typu Bool - czyli prawda lub fałsz (True lub False).

if (statement1):
	print("Statement 1 to prawda")
elif (statement2):
	print("Statement 1 to Fałsz, Statement 2 to Prawda")
else: 
	print("Statement 1 i Statement 2 to Fałsz")

Zagadka: Co zostanie wydrukowane, jeśli oba statementy ustawione są na wartość True?

Specjalne operacje porównawcze dostępne w pythonie zwracają wartości True albo False:

Kategoria	Operator	Opis	Przykład
Porównania	`==`	Równe	`3 == 3 → True`
	`!=`	Różne	`3 != 2 → True`
	`>`	Większe niż	`3 > 2 → True`
	`<`	Mniejsze niż	`3 < 2 → False`
	`>=`	Większe lub równe	`3 >= 2 → True`
	`<=`	Mniejsze lub równe	`3 <= 3 → True`
Logiczne	`and`	Logic AND (oba warunki muszą być prawdziwe)	`True and False → False`
	`or`	Logic OR (jeden warunek prawdziwy)	`True or False → True`
	`not`	Negacja logiczna	`not True → False`

Dobrą metodą sprawdzenia, czy nasza logika działa jest próba wydrukowania wyniku:

a = 10
print(a == 7,a > 11, a == 10)

Połączenie operacji porównawczych z wyrażeniami warunkowymi otwiera nam drzwi do tworzenia znacznie bardziej skomplikowanych programów, ale również doweryfikacji danych podawanych przez użytkownika, bądź przychodzących z innych źródeł. Na przykład, powyżej napisaliśmy program, który przyjmował dwie liczby i liczył pole i obwód prostokąta. Czy taki program powinien wykonać się niezależnie od podanych danych? Nie ma przecież prostokątów, które mają jeden bok krótszy niż 0cm. Przy użyciu instrukcji warunkowej if możemy sprawdzić, czy podawane dane są poprawne.

Zadanie 1:

W ZOO w Gdańsku bilet normalny kosztuje 45 zł, a ulgowy 35 zł.

Dzieci poniżej 3 roku życia oraz seniorzy powyżej 70 lat wchodzą za darmo
Dzieci i młodzież do 26 lat korzysta z biletów ulogwych
powyżej 26 roku życia obowiązuje bilet normalny Napisz program, który przyjmie od użytkownika liczbę - wiek osoby i w odpowiedzi wydrukuje kwotę, którą ta osoba powinna zapłacić za wstęp.

Zadanie 2:

W Multikinie bilety kosztują:

bilet normalny: 30 zł,
bilet studencki: 20 zł,
bilet dla seniora (od 65 lat): 15 zł.

Dzieci do 4 lat mają wstęp za darmo. dodatkowo:

W środy wszystkie bilety są tańsze o 5 zł, z wyjątkiem biletów darmowych.

Twoje zadanie:

Zapytaj użytkownika o wiek,
zapytaj, czy jest studentem do 26 roku życia (tak/nie),
zapytaj o dzień tygodnia (np. „poniedziałek”),
wyświetl kwotę do zapłaty po uwzględnieniu ewentualnej zniżki.

Zadania do laboratorium

Zadanie 1: Przelicznik temperatur

Napisz program, który:

wczyta temperaturę w stopniach Celsjusza,
przeliczy ją na stopnie Fahrenheita, używając wzoru:
[ F = C * 9/5 + 32 ],
wyświetli wynik w formie:
„25°C to 77°F”.

Zadanie 2: Sprawdzanie pełnoletności

Napisz program, który:

poprosi użytkownika o rok urodzenia,
na podstawie obecnego roku (np. 2025) obliczy wiek,
wyświetli komunikat:
„Jesteś pełnoletni” lub „Jesteś niepełnoletni” (próg 18 lat).

Zadanie 3: Planer podróży

Napisz program, który:

zapyta użytkownika, ile kilometrów zamierza przejechać samochodem,
zapyta o średnie spalanie auta (l/100 km) oraz cenę paliwa za litr,
obliczy i wyświetli:
- ile paliwa zużyje na trasie,
- ile będzie go to kosztować,
- orientacyjną cenę podróży w przeliczeniu na osobę, jeśli poda liczbę pasażerów.

Dodatkowo:
Jeżeli trasa przekracza 500 km, wyświetl komunikat „Długa trasa – zaplanuj przerwy na odpoczynek!”.