Python Lab 2

Pętle, stringi,

Pierwsze kroki w programowaniu

---

Recap – Lab 1

Na pierwszym laboratorium zapoznaliśmy się z podstawami programowania w Pythonie.

Dowiedzieliśmy się, czym jest programowanie – proces tworzenia programu komputerowego, który wykonuje zadania określone w kodzie źródłowym.

Pierwszym poznanym poleceniem była funkcja print(), która służy do wyświetlania komunikatów na ekranie.

print("Hello World!")

Powyższy kod wypisze na ekranie: Hello World!.

Omówiliśmy pojęcie zmiennych i typów danych. Zmienna to nazwana przestrzeń w pamięci, w której można przechowywać dane różnego typu, np. liczby całkowite (int), liczby zmiennoprzecinkowe (float), napisy (str) czy wartości logiczne (bool).

a = 10 # int
b = "tekst" # str
c = 3.14 # float
d = True # bool

Poznaliśmy konwersję typów danych przy użyciu funkcji int(), float() i str().

wiek = int(input("Podaj swój wiek: "))

Tutaj wczytujemy dane od użytkownika (zawsze jako tekst) i konwertujemy je na liczbę całkowitą.

Wprowadziliśmy także operatory arytmetyczne (+, -, *, /, //, %, **) i omówiliśmy kolejność wykonywania działań.

print((3 - 5) * 2) # Wynik: -4

Kolejnym tematem były instrukcje warunkowe, które pozwalają na podejmowanie decyzji w kodzie.

if wiek < 18:
	print("Niepełnoletni")
else:
	print("Pełnoletni")

Na koniec poznaliśmy podstawowe algorytmy do samodzielnego rozwiązania – sprawdzanie znaku liczby, porównywanie dwóch wartości czy wypisywanie liczb w pętli (na razie te pętle były omówione teoretycznie).

Pierwsze laboratorium zakończyliśmy kilkoma prostymi zadaniami praktycznymi, w których wykorzystaliśmy input(), zmienne i instrukcje if.

Pętle

Na poprzednim spotkaniu omówiliśmy sobie instrukcje warunkowe - z jednego rombu sprawdzającego pełnienie warunku mogliśmy przejść w jedną z dwóch dróg - True albo False. Jednakże, każda z tych dróg prowadziła nas dalej w kierunku znacznika końca programu

flowchart TD

A([Start]) --> B["Wczytaj liczbę x"]

B --> C{Czy x > 0?}

C -- Tak --> D["Wypisz 'Dodatnia'"]

C -- Nie --> E["Wypisz 'Niedodatnia'"]

D --> F([Koniec])

E --> F([Koniec])

Ale tak naprawdę nie ma żadnej zasady mówiącej, że w wykonaniu programu zawsze trzeba poruszać się ze strzałkami w kierunku końca. W pełni dopuszczalne jest cofnięcie się o kilka instrukcji i wykonanie jednego bloku instrukcji nie jeden a 5, 7, 100 czy nawet ∞ razy. Na poniższym diagramie możemy to bardzo dobrze zobaczyć:

flowchart TD

A([Start]) --> B["Ustaw i = 1"]

B --> C{i <= 5?}

C -- Tak --> D["Wypisz i"]

D --> E["Zwiększ i o 1"]

E --> C

C -- Nie --> F([Koniec])

W tym programie, jeśli i<=5 zawsze dokonamy:

• wydrukowania i
• zwiększenia i o 1

i ten zestaw instrukcji będziemy wykonywać wielokrotnie, tak długo, aż warunek i <= 5 stanie się False - czyli i > 5. Ten koncept nazywamy pętlą - powód jest dość prosty, wystarczy spojrzeć na powyższy diagram i narysowaną na nim pętlę - wychodzący z bloku sprawdzającego warunek i wracający do niego przepływ działania programu.

i = 1  # Ustaw i = 1
while i <= 5:  # Dopóki i <= 5
    print(i)   # Wypisz i
    i += 1     # Zwiększ i o 1
print("Koniec")  # Koniec programu

To w zasadzie tyle, jeśli chodzi o sam koncept pętli - sama idea jest bardzo prosta, ale z punktu widzenia programistycznego jest to potężne narzędzie, którego użycie jest podstawą działania wielu programów

Pętle while

Co do zasady, w większości języków programowania rozróżniamy dwa rodzaje pętli: while oraz for. W pętli while blok instrukcji będzie wykonywany tak długo, aż podany przy instrukcji condition będzie zwracał True. Ważne jest aby pamiętać o tym, że sprawdzana w warunku zmienna musi mieć modyfikowaną wartość, w przeciwnym wypadku stworzymy pętlę nieskończoną, z której program nie wyjdzie, bo nie będzie miał takiej możliwości.

i = 1  
while i < 6:  
	print(i)  

Tak jak to robiliśmy na poprzednich zajęciach, wartość zmiennej możemy zmienić w bardzo prosty sposób - na przykład operacja inkrementacji, czyli zwiększenia wartości zmiennej o 1 to a = a + 1. Jednak są prostsze sposoby na osiągnięcie tego samego celu - w poniższej tabeli znajduje się zestaw wszystkich operatorów służących do przypisania nowej wartości do istniejącej zmiennej korzystając z zapisanej tam wcześniej wartości.

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

Pętle while obsługują 3 dodatkowe statementy, które pozwalają na precyzyjne sterowaniem wykonania programu.

Continue

continue pozwala na przerwanie bieżącego wykonania pętli (program nie będzie kończył bieżącego obejścia) i automatyczne przejście do następnego

i = 0
while i < 6:
    i += 1
    if i % 2 == 0:
        continue  # Przejdź do kolejnej iteracji
    print(i)
# Wynik: 1, 3, 5

Break

break jest instrukcją, która po dotarciu do niej natychmiast zakończy wykonanie pętli

i = 0
while i < 6:
    i += 1
    if i > 3:
        break  # Zatrzymaj pętlę
    print(i)

# Wynik: 1, 2, 3

Else

Z else już powinniście być zaznajomieni. W ifach służył do zrealizowania wypadku przeciwnego do realizowanej instrukcji. W wypadku pętli koncept jest podobny:

i = 0
while i < 5:
    i += 1
    print(i)
else:
    print("Pętla zakończona bez przerwania!")

# Wynik:
# 1 2 3 4 5
# Pętla zakończona bez przerwania!

Zadanie na zajęcia 1

Napisz program, który od użytkownika przyjmie liczbę (1-50), a następnie wydrukuje tyle znaków # ile podał użytkownik

Zadanie na zajęcia 2

Napisz program, który:

• zapyta użytkownika o liczbę N,
• wypisze wszystkie liczby od 1 do N w jednej linii, używając pętli while.

Zadanie na zajęcia 3

Napisz program, który:

• losuje liczbę od 1 do 10,
• prosi użytkownika o zgadywanie liczby, aż zgadnie,
• wyświetla komunikat: „Za mało” lub „Za dużo”, a po trafieniu: „Brawo!”.

---

Pętla for

W Pythonie pętle for służą przede wszystkim do przechodzenia po zestawie danych. Do tego zagadnienia w szczególe przejdziemy za chwilę, ale sam koncept pętli for jest bardzo prosty.

Zgodnie z definicją pętla for służy do iterowania po sekwencji danych. Najprostszą sekwencją danych jaką poznaliśmy jest String. Tak naprawdę jest to po prostu zestaw znaków. Z pętlą for możemy wykonać polecenia 1 raz dla każdego z elementów sekwncji.

for i in "JICA":
	print(i)

Powyższy kawałek kodu wydrukuje nam w oddzielnych liniach liter J, I, C, A - każda z tych liter była jednym elementem sekwencji, zgrupowane w typ String.

Typów zestawów danych obsługiwanych przez Pythona jest kilka. Jednym z nich, chyba najprostszym do poznania jest lista. Jest to sposób na przechowywanie kilku elementów w ramach jednej zmiennej

owoce = ["Jabłko", "Banan", "Truskawka"]
print(owoce)

List możemy używać w pętlach for - znów, tak jak przy stringu, dla każdego elementu pętla zostanie wykonana 1 raz

liczby = [1, 2, 3, 4, 5]

for liczba in liczby:
    print(f"Kwadrat liczby {liczba} to {liczba ** 2}")

Proste, nie? Zastosowania tych pętli są szerokie, a ich obsługa naprawdę prosta - pętla wykona się tyle razy ile elementów ma podany do niej zakres danych. Jeśli chcielibyśmy wykonać pętlę na szerokim zakresie liczb - na przykład od 1 do 200, to użyć możemy instrukcji range.

for i in range(1, 6):
    print("Liczba:", i)

break, continue oraz else działają w pętlach for dokładnie tak samo, jak w pętli while.

Pętle zagnieżdżone

To jest bardzo prosty w zrozumieniu koncept, aczkolwiek bez wątpienia wymagający przećwiczenia. Tak, jak na wcześniejszych zajęciach umieściliśmy warunek if wewnątrz drugiego, tak i w pętlach ten mechanizm jest w pełni dopuszczalny i popularny. Nazywać to będziemy pętlami zagnieżdżonymi - brzmi strasznie, ale to po prostu pętla schowana wewnątrz innej pętli.

for i in range(1, 4):         # Pętla zewnętrzna
    for j in range(1, 4):     # Pętla wewnętrzna
        print(i, "*", j, "=", i * j)
    print("---")  # Oddzielenie wyników dla kolejnej liczby

Zadanie na zajęcia 4: Suma liczb

Napisz program, który obliczy sumę liczb od 1 do 100 (włącznie) za pomocą pętli for.

---

Zadanie na zajęcia 5: Kwadraty liczb

Napisz program, który wypisze kwadraty wszystkich liczb od 1 do 10 w formie:

1^2 = 1
2^2 = 4
3^2 = 9
...

---

Zadanie na zajęcia 6: Liczby parzyste i nieparzyste

Napisz program, który przechodzi przez liczby od 1 do 20 i dla każdej liczby:

• wypisuje „parzysta”, jeśli liczba jest parzysta,
• wypisuje „nieparzysta”, jeśli liczba jest nieparzysta.

Przechowywanie danych

Python ma 4 specjalne typy danych, pozwalające na przechowywanie kolekcji danych różnych typów. Są to:

• Listy (list)
• Krotki (tuple)
• Zestawy (set)
• Słowniki (dictionary) Każdy z tych typów ma swoje określone cechy, odróżniające je od pozostałych, a co za tym idzie każdy z nich będzie miał różne zastosowania.

Listy

Listy wykorzystywane są do przechowywania wielu elementów w jednej zmiennej. Tworzone są poprzez zamknięcie listy elementów w nawiasach kwadratowych [].

owoce = ["Jabłko", "Banan", "Truskawka"]
print(owoce)

Elementy na liście są umieszczane po kolei, a każdy z nich ma swój indeks. Pierwszy element ma indeks [0], drugi indeks [1] i tak dalej. Używając tych indeksów możemy odwoływać się do konkretnego elementu:

owoce = ["Jabłko", "Banan", "Truskawka"]
print(owoce[1]) # Wydrukuje "Banan"

Listy są określane jak changeable, czyli możemy zmieniać elementy na inne, dodawać i usuwać je już po ich utworzeniu. Ponadto, listy są indeksowane, a co za tym idzie, możemy umieszczać na nich duplikaty

owoce = ["Jabłko", "Banan", "Banan", "Truskawka"]

W powyższym przypadku owoce[1] mają tę samą wartość co owoce[2].

Listy pozwalają na kilka sposobów odnoszenia się do elementów na nich się znajdujących. owoce[1] to drugi element listy od lewej strony. owoce[-1] to ostatni element na liście, owoce[-2] to przedostatni itd. Możemy również skorzystać z opcji zakresowych -

owoce = ["Jabłko", "Banan", "Truskawka"]
print(owoce[1:2]) # Wydrukuje "Jabłko Banan"

Poza tym, elementy na liście możemy traktować jako zwykłe zmienne, więc w pełni dopuszczalne jest na przykład nadpisanie jakiejś wartości z listy

owoce = ["Jabłko", "Banan", "Truskawka"]  
owoce[1] = "Arbuz"  
print(owoce[1]) # Wydrukuje "Arbuz"

Listy pozwalają na dodawanie do nich elementów. Realizujemy to poprzez funkcję append():

owoce = ["Jabłko", "Banan", "Truskawka"]  
print(owoce) # Wydrukuje "Arbuz"  
owoce.append("Arbuz")  
print(owoce) # Wydrukuje "Arbuz"

Listy możemy również sortować - do tego posłuży funkcja sort()

owoce = ["Jabłko", "Banan", "Truskawka"]  
owoce.sort()  
print(owoce) # Wydrukuje w kolejności alfabetycznej

Tuple

Tuple to specyficzny rodzaj listy. Listy traktujemy jako element żywy, który możemy stale zmieniać, poprawiać, dopasowywać, zmiejszać. Tupla od utworzenia do końca programu będzie miała stałą formę - jest tylko do odczytu. Nadal możemy, podobnie jak w wypadku list odnosić się do kolejnych jej elementów, ale nie mamy opcji modyfikacji tego, co się w danej tupli znajduje

Tuple definiujemy poprzez użycie nawiasów okrągłych () okalających zestaw danych.

owoce = ["Jabłko", "Banan", "Truskawka"] # Lista
owoce = ("Jabłko", "Banan", "Truskawka") # Tupla

# Tworzenie tupli
tupla = (1, 2, 3, 4)
print("Zawartość tupli:", tupla)

# Tupla może zawierać różne typy danych
mieszana = (1, "tekst", 3.14, True)
print("Mieszana tupla:", mieszana)

# Dostęp do elementów (indeksowanie)
print("Pierwszy element tupli:", tupla[0])
print("Ostatni element tupli:", tupla[-1])

# Slicing (wycinanie fragmentów)
print("Elementy od 1 do 3:", tupla[1:3])

# Zagnieżdżone tuple
zagniezdzona = (1, (2, 3), 4)
print("Drugi element zagnieżdżonej tupli:", zagniezdzona[1])

# Konkatenacja i powtarzanie tupli
tupla1 = (1, 2)
tupla2 = (3, 4)
print("Połączone tuple:", tupla1 + tupla2)
print("Powtórzona tupla:", tupla1 * 3)

# Funkcje pomocnicze
print("Długość tupli:", len(tupla))
print("Ile razy występuje 2 w tupli:", tupla.count(2))
print("Indeks elementu 3 w tupli:", tupla.index(3))

# Konwersja listy na tuplę
lista = [5, 6, 7]
tupla_z_listy = tuple(lista)
print("Lista jako tupla:", tupla_z_listy)

# Iterowanie po tupli
print("Elementy w tupli:")
for element in tupla:
    print(element)

Set

Sety to inny, charakterystyczny zestaw danych. Sety są unordered, unchangeable, a na dodatek nie pozwalają na przechowywanie duplikatów. Z Setami jest tak, że nigdy nie możemy mieć pewności, w jakiej kolejności dane zostaną nam zwrócone - nie taki jest ich cel. Kiedyś usłyszałem określenie, że w Pythonie Set to taki odpowiednik tej jednej szuflady, którą każdy z nas ma w domu - radosny śmietnik, w którym obok 3 ładowarek leży stara lalka, widelec turystyczny, 8 śrubek i pamiątka z Zakopanego z 2006 roku. W setach możemy sprawdzić, czy coś się w nim znajduje, ale nie możemy poznać, gdzie ten element dokładnie jest. Możemy również dodawać do setów elementy oraz je usuwać.

# Tworzenie setów
owoce = {"jabłko", "banan", "gruszka"}
print("Zawartość zbioru:", owoce)

# Dodawanie elementów
owoce.add("śliwka")
print("Po dodaniu śliwki:", owoce)

# Usuwanie elementów
owoce.remove("banan")  # Jeśli elementu nie ma, wystąpi błąd
print("Po usunięciu banana:", owoce)

owoce.discard("pomarańcza")  # Bez błędu, nawet jeśli element nie istnieje
print("Po próbie usunięcia pomarańczy:", owoce)

# Sprawdzanie, czy element istnieje
print("Czy gruszka jest w zbiorze?", "gruszka" in owoce)

# Operacje na setach
A = {1, 2, 3, 4}
B = {3, 4, 5, 6}

print("A ∪ B (suma):", A | B)
print("A ∩ B (część wspólna):", A & B)
print("A - B (różnica):", A - B)
print("A Δ B (różnica symetryczna):", A ^ B)

# Tworzenie setu z listy (usuwa duplikaty)
lista = [1, 2, 2, 3, 3, 3]
unikalne = set(lista)
print("Unikalne elementy listy:", unikalne)

# Iterowanie po secie
print("Elementy w zbiorze owoce:")
for owoc in owoce:
    print(owoc)

Zadanie na zajęcia 7: Lista – średnia ocen

Napisz program, który:

• wczyta od użytkownika 5 ocen (liczb całkowitych) i zapisze je do listy,
• obliczy średnią ocen,
• wypisze komunikat „Zaliczone”, jeśli średnia jest większa lub równa 3.0, w przeciwnym razie „Nie zaliczone”.

---

Zadanie na zajęcia 8: Tupla – analiza punktów

Napisz program, który:

• ma zdefiniowaną tuplę z 10 wynikami egzaminów (liczby od 0 do 100),
• wypisze liczbę ocen powyżej 50,
• wypisze największy i najmniejszy wynik.

---

Zadanie na zajęcia 9: Set – słownik unikalnych słów

Napisz program, który:

• wczyta od użytkownika zdanie (jako tekst),
• podzieli je na słowa i umieści w zbiorze (set),
• wypisze wszystkie unikalne słowa oraz informację, ile ich jest,
• jeśli w zdaniu pojawia się słowo „Python”, wypisze komunikat: „Świetnie, znasz Pythona!”.

---

Zadania do laboratorium

Zadanie domowe 1: Sklep i koszyk zakupowy

Napisz program, który:

1. Ma zdefiniowaną tuplę 10 dostępnych produktów w sklepie, np.:

   produkty = ()"mleko", "chleb", "masło", "ser", "jabłka")
   

2. Poprosi użytkownika o dodanie 3 produktów do koszyka (wczytaj z input() i dodaj do listy koszyk).
3. Sprawdzi, czy każdy wybrany produkt znajduje się w ofercie sklepu. Jeśli nie, wypisze komunikat: „Produkt X jest niedostępny”.
4. Na koniec wypisze wszystkie produkty w koszyku, uporządkowane alfabetycznie.

---

Zadanie domowe 2: Analiza komentarzy

Napisz program, który analizuje komentarze z ankiety:

1. Wczytaj od użytkownika 3 komentarze tekstowe (np. opinie o zajęciach) i umieść je w liście.
2. Rozbij każdy komentarz na słowa i utwórz set zawierający wszystkie unikalne słowa ze wszystkich komentarzy.
3. Wypisz liczbę unikalnych słów oraz te, które mają więcej niż 5 liter.
4. Jeśli wśród komentarzy pojawi się słowo „Python”, wypisz komunikat: „Uczestnicy lubią Pythona!”.

---

Zadanie domowe 3: Statystyka ocen pracowników

Firma przeprowadziła test wiedzy dla nowych pracowników. Wyniki zapisano w tupli:

wyniki = (45, 67, 82, 90, 55, 74, 100, 61)

Napisz program, który:

1. Policz i wypisz średnią ocen.
2. Wypisz wszystkie wyniki powyżej średniej.
3. Wypisz ile osób zdało test (wynik >= 60).
4. Jeśli ktoś zdobył 100 punktów, wypisz komunikat: „Gratulacje dla najlepszego uczestnika!”.