Python

Prvi program

1. Odpremo IDLE (Python GUI) in odtipkamo naslednjo vrstico

   print "Hello, world!"
   

2. Pred shranjevanjem v IDLE še nastavimo Options->Configure Idle->General->Sefault Source Encoding->UTF-8.
3. Shranimo datoteko z ukazom File->Save->hello.py
4. Poženemo skript z F5 ali Run->Run Module

Drugi program

Jezik nekoliko bolje predstavimo z drugim programom, ki vsebuje funkcijo in bere

# drugi program
import math

def ploscina(d):
    return  math.pi*d**2/4

d = input("Vnesi premer kroga: ")
print u"Ploščina kroga je %.2f" % ploscina(d)

Osnove pythona

Python je skriptni jezik, pri katerem se stvari izvajajo ob tem, ko naleti interpreter na vrstico. Se pravi, da se vse ukaza, kot tudi upravljanje s spremenljivkami oz podatki izvaja dinamično. Pomembno tudi to, da vse prednosti in slabosti iz drugih jezikov nakako v Pythonu bolje rešene. Ena od pomembnih novosti je seveda zamikanje ukazov. Ker potem programi vsi izgledajo bolje in jih lažje beremo. Po nekih raziskava je bilo ugotovljeno, da program enkrat pišemo, beremo ga pa večkrat. In prav berljivost je pomembna!

Spremenljivke

Imena spremenljiv so poljubna. Python je občutljiv na velike in male črke. Sledimo dogovoru in priporočilom, kot je to v podobnih jezikih.

Vse spremenljivke so nakako avtomatske. Torej so generirane ob prvi uporabi. Tako imamo lahko par različih (osnovnih) tipov kot so:

1. integer (int, short, cardinal)- cela števila - v dogovoru se izbirajo za kratka imena spremenljivk i, j, k, l, m, n
2. floating point (real, float, double) - plavajoča vejica ali realna ševila
3. niz znakov ali string
4. bool ali true/false označevanje, ki pa je prav zaprav integer
5. Kompleksna števila (Realni+Imaginarnii)

Sedaj lahko sestavljamo osnovne tipe tu v sestavljene tipe, kot so na primer:

1. Array - vektor - matrika - list - seznam ne nujno istovrstnih osnovnih tipov
2. Slovarji (map) - dictionary - asociativni seznami
3. Terke (tuple) ali se seznami fiksnih velikosti, ki se uporabljajo za hranjenje različnih osnovnih tipov v enem skupku.
4. Strukture (razredi)

Kateri tip se je ob prireditvi podal lahko preverimo z ukazom

type(tip)

Operatorji

Operirajo s spremenljivkami. Vsak programski jezik ima nabor teh stvari in se ne razlikuje od novejših jezikov. Ima python prav nekaj lepih operatorev (npr tuple, +).

Obstajajo seveda vsi normalni operatorji, +, -, *, /, , % Okrajšani operatorji +=, -=,

Primer:

# -*- coding: cp1250 -*-
# komentar se prične z # in veja do konca vrstice

i = 1 # celoštevilčna
a = 1.2 # realno število
t = "besedilo" # niz znakov
t2 =  'ni nobene razlike' # razen v prirocnisti
c = 1 + 2j # kompleksno 

# Operatorji na osnovnih tipih

print i+1
print a+i
print t+str(a)

i, j = (1, 2) # skupek prireditev (tuple)
i, j = j, i 
print i, j

# Sestavljeni tipi 
b = [1, 2, 3] # seznam ali list
print b[0]
b.append(4) # dodamo element na koncu
b[5]=5

# Matrike
m = [1,2,3,4,5,6,7,8,9]
# Vektor m lahko interpretiramo kot matriko s tem, da preračunavamo indeks
i=1
j=2
print m[i*3+j]

Tuple ali terke se uporabljajo predvsem za sestavljanje podatkov. Najpogostejši primer je prenašanje rezultatov iz funkcij oziroma podprogramov. Skupek je običajno v okroglih oklepajih, ki pa se lahko tudi opustijo.

Kontrolni ukazi

• if
• for
• while
• funkcije ali podprogrami

Pomembno je, da za vsakim kontrolnim ukazom podamo dvopičje, ki pomeni, da se v naslednjih vrsticah pričakuje zamaknjen blok ukazov.

i = input("Stevilo zob:")

if i < 5 :
    print "Premajhno stevilo zob"
else:
    print "OK"

Stavek for je iterator. LE ta pa "iterira" po vseh elementih. Zato običajno nimamo podanega obsega, ki pa ga pridelamo z ukazom range().

for i in range(10):
    i = i + 1
    print i

Za prekinitev zanke for uporabimo ukaz break. Ta ukaz takoj prekine vse nadaljnjne iteracije. Ukaz continue v zankah pa nadaljuje z naslednjim elementom.

Funkcije oz. podprograme pišemo in uporabljamo praktično povsod. Začnejo se z ukazom def, sledi ime in argumenti, ter konča z : Telo funkcije je zamaknjeno. Vsaka funkcija vrača nek rezultat. Rezultate vračamo s skupkom (tuple)

def zamenjaj(i, j):
    return (j, i)

i, j = 1, 2
i, j = zamenjaj (i, j)
print i, j

Vaje programiranja v jeziku Python

Znanje programskega jezika Python najlažje pridobimo z vajo. Namen domačih nalog predstavljenih na tej strani je predvsem utrditi določene programske konstrukte, ki se lahko rešijo v krajših programih, katere pravilnost delovanja ni težko preveriti. Naloge se izdelujejo z orodji (Tortoise, Idle, PythonOcc), ki so predvidene za izdelavo projekta. To pomeni, da je vsako vsako vajo, ki jo izdelujemo najprej preveriti na lokalnem računalniku. Ko naloga št.??? deluje, jo shranimo na strežnik z Tortoise (Add, Checkin) ter preverimo njeno delovanje.

Vprašanja za utrjevanje

1. Zakaj je potrebno napisati vrstico import sys
2. Kako uporabljamo komentarje?
3. Zakaj je zamikanje stavkov pomembno? Ali interpreter Pythona upošteva zamikanje?
4. Koliko decimalk hrani tip integer in float?
5. Kakšna je razlika pri prireditvi konstante spremenljivkama c in d

      c = 3/2;
      d = 3.0/2;
   

6. Kaj je funkcija dvopičja v kontrolnem stavku? Naštej kje vse ga je potrebno uporabiti.
7. Koliko je numerična vrednost naslednjega izraza

      i = 7 / 3;
   

8. Pod katerimi pogoji naslednja koda izpiše voda? Kako bi jasneje napisali

napisane pogojne stavke z uporabo zavitih oklepajev in primernejšega zamikanja?

  if(temp < 0):
    print "led"
  else if (temp < 100):
    print  "voda"
  else:
    print "para")

9. Kaj izpiše naslednja koda?

     x = 3;
     if(x):
        print "da"
     else:
        print "ne"
   

10. Kaj bo izpisala naslednja koda?

      int i;
      for i in range(3):
        print "a"
      print "b"
    
      print "c"
    

11. Koliko elementov vsebuje polje oz. vektor a? Kateri je prvi element? Kateri je zadnji?

      a = [1,2,3,4,5];
    

12. Kaj je narobe v naslednjem izvlečku kode?

      a = [];
      for i in range(5):
        a[i] = 0;
    

13. Kateri so štirje pomembni deli funkcije? Katere tri mora klicoči program poznati?

Naloge

vaja1

Napiši program, ki zahteva vnos dveh celih številk in nato izpiše njihovo vsoto.

vaja2

​Gaussovo kvadratura naj vpraša za meji integriranja funkcije f(x) = 2x⁴- x³ +1 in rezultat izpiše na zaslon. Uporabite 4 točkovno kvadraturo.

vaja3

Izdelaj program ki izpiše naslednje zanke:

for i in range(0, 10, 2):
        print i

for i in range(100, 0, -7):
        print i

for i in range(1, 10)
        print i

for i in [2*x for x in range(2,50)]:
    print i

Razjasni si, kako te zanke delujejo in program popravi tako, da bodo v zanki uporabljeni while z operatorji +=, -=, *=

vaja4

Napiši program ki izpiše ta trikotnik:

        *
        **
        ***
        ****
        *****
        ******
        *******
        ********
        *********
        **********

Ne uporabi desetih print ampak uporabi zanko.

for i in range(10):
   # Več stavkov
   # gre lahko tukaj

vaja5

Izpiši v zanki cela števila od 1 do 10 in njihove kvadrate.

	1	1
	2	4
	3	9
	...
	10	100

vaja6

Stavek for je prav zaprav, okrajšava za stavek while.

Predelaj program, ki izpiše naslednjo zanko:

for i in range(10):
    print "i je %d" % i

z uporabo stavka while, ki ima naslednjo obliko

while(pogoj):
    # vpiši stavek za povečanje števca in izpis

Napotek: V primeru da se nam program obesi v neskončni zanki, ga prekinemo s pritiskom na crtl-C

vaja7

Pretipkaj in poženi naslednji program:

print "stavek 1"
printf "stavek 2"
for i in range(10):
    print "stavek 3"
    print "stavek 4"
print "stavek 5"

Program ne naredi nič posebnega. Z njim želimo le pojasniti vpliv zavitih oklepajev v zanki in dobiti željen potek programa.

vaja8

Pretipkaj in poženi naslednji program:

print "zacetek programa"

for i in range(3):
    print "i je %d" % i
    for j in range(5):
        print "i je %d, j je %d" % (i, j)
    print "konec v zanki i = %d" % i

print "konec programa"

Tudi ta program ne naredi kaj dosti koristnega. Želi pokazati, kako zanke delujejo in kako jih gnezdimo. V vaji 4 je potrebno uporabiti prikazani način dvojne zanke.

vaja9

Program naj prebere štiri cele številke in izpiše povprečno vrednost kot realno številko.

vaja10

Program naj prebere vrednost x, izračuna kvadrat prebranega števila (x²) in ga izpiše na zaslon. Izdelaj podprogram sqr(x).

vaja11

Program naj prebere vrednost x in n, kot celi števili. Izdelaj podprogram power(x, n), ki izračuna n to potenco števila x in jo izpiše na zaslon.

Pogojni stavek in zahtevnejše zanke

vaja20

Napiši program, ki z zanko in pogojnim stavkom ugotovi, koliko števil od 1 do 10 je večjih od 3 in seveda izpiše rezultat 7.

vaja21

Program naj poleg številk od 1 do 20 izpiše še ali je liha ali soda v obliki

1 je liha
2 je soda
3 je liha
...

Napotek: Uporabi operator %

vaja22

Izdelaj program, ki izpiše v katero smer se je 2D točka največ premaknila, glede na koordinatno izhodišče. Možni odgovori so:

• levo
• desno
• gor
• dol

Za prebrano točko 2 1 bo program odgovoril desno.

vaja23

Tako kot v vaji 22 naj dodatno še izpiše v kater smer se je premaknila. S tem da se najprej izpiše večji pomik in nato manjši. Za prebrano točko 2 1 bo program odgovoril desno gor.

vaja24

Napiši program, ki izpiše prvih 7 pozitivnih števil in njihovo faktorielo (fakulteto). (Faktoriela 1 je 1, faktoriela 2 je 1*2=2, faktoriela 3 je 1 * 2 * 3 = 6, faktoriela 4 je 1 * 2 * 3 * 4 = 24, itd.)

vaja25

Program naj izračuna prvih 30 ​Fibonaccijevih števil. Vsaka Fibonaccijeva številka je vsota prejšnjih dveh števil F(n) = F(n-1) + F(n-2), F(0) = 1, F(1) = 1. Izpis naj bo v obliki:

 1 + 1 = 2
 1 + 2 = 3
 2 + 3 = 5
 3 + 5 = 8
 5 + 8 = 13
...

vaja26

Napiši program ji za podano število izpiše je praštevilo ali ni praštevilo. ​Práštevílo je naravno število n > 1, če ima natanko dva pozitivna delitelja (faktorja), število 1 in samega sebe kot edini prafaktor.

vaja27

Pohitri vaja26 z dejstvom, da razen 2 nobeno sodo število ni praštevilo. Glej vaja21.

vaja28

Napiši program, ki tabelira poštevanko od 1 do 10, tako da izpiše vse skupaj v 10 vrsticah v obliki:

1*1=1 1*2=2 1*3=3
...
10*1=1 10*2=20 ...

vaja29

Za dan vektor B[7] uredi števila po velikosti od najmanjšega do največjega in jih zapiši v vekotor v naslednji obliki -> B[min]...B[max]. S pomočjo for zanke izpiši vrednosti urejenega vektorja B na zaslon po vrsticah od najmanjšega do največjega.

  B = [3.3, -23.2, -4.5, 56.0, 45.5, 69.9, 40.5]

vaja30

Za matriko A[25] podano v vaja46 določi mesto maksimalnega števila in vrednost elementa izpiši na zaslon.

vaja31

Na zaslon izpiši ​Pascal-ov trikotnik (​Pascal's triangle) za 8 vrstic v spodaj prikazani obliki.

1

1 1

1 2 1

1 3 3 1

1 4 6 4 1

1 5 10 10 5 1

1 6 15 20 15 6 1

1 7 21 35 35 21 7 1

Nizi, vektorji, matrike

vaja40

Program iz vaje 28 priredi tako, da bo se zmnožek najprej predizračunal v polje

a[]

in nato naj program vpraša za dve števili, ter izpiše rezultat, ki ga vzame iz polja a[].

vaja41

Napiši program ki bo v polje števil nadomesitil z njihovnimi kvadrati. Program naj vpraša kateri indeks iz polja želimo in naj izpiše vrednost v polju. S stavkom if mora tudi kontrolirati meje indeksov.

  a = [1, 2, 9, 33, 22, 11, 3, 4, 3, 55, 
             66, 33, 22, 22, 33, 54, 5, 6, 7, 
             8, 223, 34]

vaja42

Za podano kvadratno matriko a[16] in vektor x[4]

a    =     [1, 2, 3, 4,
            0, 1, 2, 3,
            2, 3, 4, 5,
            3, 2, 2, 1]

napiši program, ki prebere štiri vrednosti in izpiše zmnožek matrike in vektorja s stavkom

print "%.1f %.1f %.1f %.1f\n" % (b[0], b[1], b[2], b[3])

vaja43

Program naj prebere datoteko. Prvo število je n, drugo število je št. delitev div, nato pa prva dva stolpca sta x in y točke p0, druga dva stolpca sta (x1, y1) točke p1, ter zadnji stolpec je pretok q.

8 1
00 00 06 00 0
06 00 14 00 -1
14 00 20 00 0
20 00 20 10 0
20 10 14 10 0
14 10 06 10 1
06 10 00 10 0
00 10 00 00 0

Datoteko preberite v spremenljivke

 p0[], p1[], q[]
 n, div

in vsako vrstico v zanki izpišite z naslednjim formatnim stavkom:

   print "%4.1f %4.1f %4.1f %4.1f %4.1f "  % ( p0[2*i], p0[2*i+], p1[2*i], p1[2*i+1], q[i]  )

prve in druge točke elementa ter q.

vaja44

Za podano kvadratno matriko A[] zmanjšaj diagonalne elemente za vrednost 1 in spremenjene diagonalne elemente matrike A s pomočjo for zanke izpiši na zaslon .

A =  [3, 5, 90, 2 ,1, 
      1, 71, 59, 5, 5, 
      1, 2, 3, 54, 2, 
      12, 56, 32, 11, 1, 
      34, 56, 78, 45, 12]

vaja45

Polje a[] iz vaje 41 prepišite v matriko b[] velikost 8x3. S tem sa so elementi, ki manjkajo postavljeni na 0. Vrstice izpišite na eno decimalko natančno.

vaja46

Za podano kvadratno matriko A zmanjšaj diagonalne elemente za vrednost 1.1, prepiši enodimenzionalno polje A v dvodimenzionalno polje B, ki ga računamo kot matriko 5x5 izpišemo z dvojno zanko na zaslon.

  A = [3.3, 5.2, 90.5, 2.3 ,1.1,
       1.9, 71.0, 59.5, 5.3, 5.5,
       1.0, 2.2, 3.5, 54.3, 2.2,
       12.4, 56.1, 32.2, 11.4, 1.6,
       34.8, 56.4, 78.9, 45.3, 12.3
      ]

vaja47

Za izračun Pascal-ovega trikotnika (glej vaja31) uporabi podprogram pascals_triangle(n), kjer je n=8. Vsako vrstico Pascal-ovega trikotnika zapiši v vrstico matrike P[64]. Prazna mesta matrike postavi na vrednost 0. Izpiši matriko na zaslon (Uporabi for zanko). Primer izgleda izpisa ene vrstice:

  print "%d %d %d %d %d %d %d %d" % (P[0], P[1], P[2], P[3], P[4], P[5], P[6], P[7], P[8])

Podprogrami

vaja60

Predelajte program za množenje matrike z vektorjem iz vaje 42, tako da boste pred izpisom uporabili klic podprograma s stavkom

b = mat_vec4(a, x)
print "%.1f %.1f %.1f %.1f" % (b[0], b[1], b[2], b[3])

vaja61

Predelajte program vaje4 tako, da boste napisali podprogram, ki ga boste klicali v naslednji zanki

for i in range(10):
    print_stars(i)

vaja62

Napišite podprogram float celsius(float fahrenheit), ki pretvori Fahrenheitove stopinje v Celsiusove. Formula za pretvorbo je °C = 5/9 * (°F - 32). Program naj naprej vpraša za stopinje F in nato na decimalko natačno izpiše vrednost v Celzija. Zapomnite si, da celoštevilčni izraz 5/9 da rezultat 0, zato ne smete uporabiti celoštevilčnega deljenja.

vaja63

Stavek r = rand()*N/RAND_MAX + 1 vrne naključno številko med 1 in N. Izdelajte program, ki simulira metanje kocke. Izdelajte program, ki simulira zaporedno metanje dveh kock in izriše histogram za 100 metov v (približno) taki obliki:

2: 2    **
3: 5    *****
4: 4    ****
5: 10   **********
6: 15   ***************
7: 28   ****************************
8: 12   ************
9: 9    *********
10: 7   *******
11: 5   *****
12: 3   ***

Prva številka pomeni vsoto pik na obeh kockah, druga številka pa pomeni koliko krat se je dogodek zgodil, kar je tudi grafično narisano z podprogramom iz vaje 23.

Napotek: Pogled v navodila za funkcijo rand vam bo razkril, da je potrebno vklučiti header <stdlib.h> in povezovati z -lc.

vaja64

Izdelajte podprogram za linearno interpolacijo. Program naj vpraša za dve točki (x₀,y₀) in (x₁,y₁) ter mesto na osi x za katero želimo vrednost y. Npr. za

0 0 
1 1 
0.5

mora vrniti 0.5.

Podprogram naj ima naslednji prototip:

def linear_interpolation(x, p0, p1):

s tem da sta točki p0 in p1 seznama 2D

vaja65

Podprogram za parametrizacijo daljice naj izpiše koordinato glede na parameter t, ki je v mejah od 0 do 1. Podobno kot pri vaji 64 preberemo točki (x₀,y₀) in (x₁,y₁) in parameter t. Prototip

linear_interpolation(t, p0, p1)

naj izpiše točko s formatom "%.1f %.1f". Prednost parametrične interpolacije je v tem, da deluje tudi za navpično daljico. Npr.

0 0
0 2
0.5

vrne 0.0 1.0

Ko je parameter t=0 se izpiše začetna točka. Pri t=1 pa končna.

vaja66

Podobno kot v vaji 65 izdelajte podprogram, ki za parameter t v mejah od -1 do 1 izpiše točko med podanima točkama. Ko je parameter t=-1 se izpiše začetna točka. Pri t=1 pa končna. Za t=0 se izpiše točka na sredini.

vaja67

Napiši podprogram decToBin(x), ki poljubno vrednost celega števila x prebranega iz zaslona pretvori v binarni zapis in vrednost izpiše na zaslon. Primer:

25	:2
12	1
6	0
3	0
1	1
0	1

Ostanke deljenja decimalnega števila izračunanega po zgornjem primeru preberemo v nasprotnem vrstnem redu. Za zgornji primer dec: 25 -> bin: 11001. Uporabi operator %. (Primer: 25%2 = 1)!

Delo z datotekami

vaja80

Program naj prebere datoteko vaja80.dat, ki vsebuje seznam celih številk in izpiše njihovo vsoto. V prvi vrstici je število celih števil ki sledijo v naslednjih vrsticah. Primer:

4
13
23
21
11

Za ta primer mora program izpisati 72. Število vrstic v datoteki vaja80.dat je lahko največ 100.

vaja81

Podobno kot v vaji 80 preberite datoteko vaja81.dat s tem da seštevek sproti izpisujemo.

vaja82

Preberi datoteko vaja82.dat v kateri sta zaporedno zapisani dve 4x4 matriki. Na primer:

1 2 3 4
5 6 7 8
9 0 1 1
1 2 2 2
1 1 1 1
1 1 1 1
1 2 5 6
3 4 5 2

Program naj prebere datoteko v dve matriki in nato sešteje obe matriki v novo matriko (matrike seštevamo po elementih). Ko imamo novo matriko naj program vpraša kateri element matrike želimo izpisati in sicer i-to vrstico in j-ti stolpec (npr. i=1 in j=3 -> 9) in element i,j izpiše na zaslon.

vaja83

Program naj prebere iz datoteke vaja83.dat matriko velikosti ixj in izpiše element {2, 3}. Format datoteke je

4 5
1 2 3 4 5
4 5 5 6 6
4 4 4 99 4
6 7 7 8 1

V prvi vrstici piše število vrstic in število kolon matrike. Izpisal pa bi 99.

vaja84

Matriko iz tako kot pri vaji 83 preberemo iz datoteke vaja84.dat in izpišemo v transponirani obliki kot cela števila. Matriko celih števil dinamično alocirajte z malloc.

vaja85

Matriko iz tako kot pri vaji 83 preberemo iz datoteke vaja85.dat in Vse elemente matrike kvadriramo in zapišemo v datoteko vaja85.rez, v istem formatu celih števil.