Глава 2: Переменные и типы данных

Программирование – это не только про команды, которые мы пишем для компьютера, но и про то, как работать с информацией. В этой главе мы познакомимся с двумя важными концепциями, которые помогут нам создавать более сложные программы: переменныеи типы данных.

Что такое переменные?

Переменная – это место в памяти компьютера, где мы можем хранить информацию. Представь себе коробку, в которую можно положить что угодно: игрушку, книгу или даже деньги. Так вот, переменная – это такая коробка, в которой мы можем хранить данные. И точно так же, как мы можем легко менять содержимое коробки, в переменной можно хранить разные значения.

Чтобы создать переменную, нужно дать ей имя и присвоить значение. Например, давай создадим переменную с именем age, которая будет хранить твой возраст:

python

age = 10

Здесь:

age – это имя переменной.

10 – это значение, которое мы присваиваем переменной.

Теперь переменная age хранит число 10, и ты можешь использовать его в дальнейшем в программе. Например, если ты хочешь вывести на экран свой возраст, можно сделать так:

python

print(age)

Программа выведет на экран число 10, потому что именно это содержимое хранится в переменной age.

Типы данных в Python

Когда мы создаём переменные, важно понимать, с каким типом данных мы работаем. В Python есть несколько основных типов данных, которые позволяют хранить разные виды информации. Давайте рассмотрим три самых важных типа данных, с которыми мы будем работать.

Числа (integers и floats)

Числа – это один из самых распространенных типов данных. В Python мы можем работать как с целыми числами (например, 10, 100, 2024), так и с дробными числами (например, 3.14, 0.5, 2.7).

Целые числа (integers) – это числа, которые не имеют десятичных знаков. Пример: 1, -5, 2023.

Дробные числа (floats) – это числа, у которых есть десятичная точка. Пример: 3.14, 9.99, -0.5.

Пример использования чисел:

python

age = 10 # переменная age хранит целое число

height = 1.75 # переменная height хранит дробное число

print(age)

print(height)

Строки (strings)

Строки – это тип данных, который хранит текст. Строки заключаются в кавычки, и могут быть как одиночными (одинарные кавычки), так и двойными (двойные кавычки).

Пример строки:

python

name = "Анна" # строка с двойными кавычками

city = 'Москва' # строка с одинарными кавычками

print(name)

print(city)

Обратите внимание, что Python не делает различий между одинарными и двойными кавычками. Ты можешь использовать любые, главное – чтобы они были одинаковыми с обеих сторон строки.

Булевы значения (booleans)

Булевы значения – это тип данных, который может быть либо True (истина), либо False(ложь). Этот тип данных часто используется для проверки условий, например, в играх или логических задачах.

Пример:

python

is_sunny = True # переменная, которая хранит логическое значение

is_raining = False # переменная, которая хранит противоположное значение

print(is_sunny)

print(is_raining)

Булевы значения полезны, когда нужно принимать решения, например, если на улице солнечно, то мы идём гулять.

Работа с переменными и типами данных: практические примеры

Теперь, когда мы понимаем, что такое переменные и типы данных, давай рассмотрим несколько примеров, которые помогут нам лучше понять, как с ними работать.

Пример с числами

Предположим, что ты хочешь узнать свой возраст через 5 лет. Для этого можно создать переменную с текущим возрастом и прибавить к ней 5:

python

age = 10

future_age = age + 5

print(future_age)

В этом примере:

Мы создаем переменную age, в которой храним твой текущий возраст.

Создаем новую переменную future_age, в которой вычисляем твой возраст через 5 лет.

Используем оператор +, чтобы прибавить 5 к текущему возрасту и записать результат в новую переменную.

После того как программа выполнится, на экране появится результат: 15 – твой возраст через 5 лет.

Пример с текстами

Теперь давай создадим программу, которая будет составлять приветственное сообщение с использованием переменных. Мы создадим две переменные: одну с именем, другую – с городом, и объединим их в строку:

python

name = "Анна"

city = "Москва"

message = "Привет, " + name + "! Ты живешь в городе " + city + "."

print(message)

Здесь:

Мы используем оператор +, чтобы соединить несколько строк вместе.

Переменные name и city вставляются в строку, и в результате получается полное приветственное сообщение, которое выводится на экран.

Привет, Анна! Ты живешь в городе Москва.На экране появится:

Пример с булевыми значениями

Предположим, что ты решаешь, можно ли идти на улицу, основываясь на погоде. Если на улице солнечно, то можно идти гулять, а если идет дождь – нет. Мы будем использовать булевы значения:

python

is_sunny = True

is_raining = False

if is_sunny:

print("Можно идти гулять!")

else:

print("Лучше остаться дома.")

В этом примере:

Мы проверяем значение переменной is_sunny. Если оно True, программа выведет "Можно идти гулять!", если False – "Лучше остаться дома."

Оператор if проверяет, правда ли, что на улице солнечно.

Можно идти гулять!На экране появится:

Преобразования типов данных

В Python можно легко преобразовывать данные из одного типа в другой. Например, можно превратить строку в число или наоборот.

Преобразование строки в число:

Если у тебя есть строка, содержащая число, ты можешь превратить её в настоящий числовой тип с помощью функции int() или float():

python

number_str = "10"

number = int(number_str)

print(number)

Преобразование числа в строку:

Ты можешь превратить число в строку с помощью функции str():

python

age = 10

age_str = str(age)

print(age_str)

Мы рассмотрели основные типы данных: числа, строки и булевы значения. Теперь ты можешь использовать переменные для хранения информации в своих программах, а также легко работать с различными типами данных. Важно помнить, что каждый тип данных имеет свои особенности, и они используются в разных ситуациях.

Дальше мы будем учиться работать с более сложными концепциями, такими как условияи циклы, которые позволят нам создавать ещё более интересные программы.

Глава 3: Операции с числами

Числа – это один из самых важных типов данных в программировании. С их помощью мы можем выполнять математические вычисления, создавать калькуляторы, решать задачи и анализировать данные. В этой главе мы познакомимся с арифметическими операциями, создадим свой первый калькулятор и узнаем, как использовать встроенные математические функции Python.

Арифметические операции

Python поддерживает все основные арифметические операции, такие как сложение, вычитание, умножение и деление. Давайте рассмотрим каждую из них подробнее.

Сложение используется для того, чтобы объединить два числа:Сложение (+)

python

result = 5 + 3

print(result) # Выведет 8

С помощью вычитания мы можем узнать разницу между числами:Вычитание (-)

python

result = 10 – 4

print(result) # Выведет 6

Операция умножения используется для умножения двух чисел:Умножение (*)

python

result = 6 * 7

print(result) # Выведет 42

Деление всегда возвращает результат в виде дробного числа (даже если деление нацело):Деление (/)

python

result = 15 / 3

print(result) # Выведет 5.0

Если тебе нужно получить только целую часть от деления, можно использовать оператор //:Целочисленное деление (//)

python

result = 17 // 3

print(result) # Выведет 5

Оператор % возвращает остаток от деления двух чисел:Остаток от деления (%)

python

result = 17 % 3

print(result) # Выведет 2

С помощью оператора ** можно возводить число в степень:Возведение в степень ()**

python

result = 2 ** 3

print(result) # Выведет 8 (2 в кубе)

Создание калькулятора

Теперь, когда мы знаем основные арифметические операции, давай создадим простую программу-калькулятор. Она будет запрашивать два числа у пользователя и выполнять над ними математические операции.

Пример программы:

python

# Простой калькулятор

print("Добро пожаловать в калькулятор!")

number1 = float(input("Введите первое число: "))

number2 = float(input("Введите второе число: "))

print("Выберите операцию: +, -, *, /, //, %, **")

operation = input("Введите операцию: ")

if operation == "+":

result = number1 + number2

elif operation == "-":

result = number1 – number2

elif operation == "*":

result = number1 * number2

elif operation == "/":

if number2 != 0:

result = number1 / number2

else:

result = "Ошибка: деление на ноль!"

elif operation == "//":

if number2 != 0:

result = number1 // number2

else:

result = "Ошибка: деление на ноль!"

elif operation == "%":

result = number1 % number2

elif operation == "**":

result = number1 ** number2

else:

result = "Ошибка: неизвестная операция!"

print("Результат:", result)

Как работает эта программа:

Пользователь вводит два числа.

Выбирает одну из доступных операций.

Программа вычисляет результат и выводит его на экран.

Попробуй выполнить эту программу с разными числами и операциями!

Математические функции

Python обладает мощным модулем для работы с математикой – math. Этот модуль включает в себя множество полезных функций, которые делают вычисления проще и удобнее. Чтобы использовать эти функции, нужно сначала импортировать модуль:

python

import math

Вот несколько популярных функций из модуля math:

math.sqrt(x) – вычисление квадратного корня:

python

import math

result = math.sqrt(16)

print(result) # Выведет 4.0

math.pow(x, y) – возведение числа x в степень y (аналог **):

python

import math

result = math.pow(2, 3)

print(result) # Выведет 8.0

math.ceil(x) – округление числа вверх:

python

import math

result = math.ceil(4.2)

print(result) # Выведет 5

math.floor(x) – округление числа вниз:

python

import math

result = math.floor(4.8)

print(result) # Выведет 4

math.pi – значение числа π (пи):

python

import math

print(math.pi) # Выведет 3.141592653589793

Пример использования математических функций

Давай создадим программу, которая будет рассчитывать длину окружности и площадь круга по введенному радиусу. Для этого нам понадобится число π и несколько функций из модуля math.

python

import math

# Ввод радиуса

radius = float(input("Введите радиус круга: "))

# Вычисление длины окружности

circumference = 2 * math.pi * radius

# Вычисление площади круга

area = math.pi * math.pow(radius, 2)

# Вывод результатов

print("Длина окружности:", circumference)

print("Площадь круга:", area)

Программа спрашивает у пользователя радиус, а затем вычисляет длину окружности и площадь круга, используя введенное значение. Это пример реального использования математических функций в программировании.

Комбинирование арифметики и математических функций

Ты можешь комбинировать арифметические операции с функциями модуля math, чтобы решать более сложные задачи. Например, вот программа, которая вычисляет гипотенузу треугольника по двум его сторонам, используя теорему Пифагора:

python

import math

# Ввод длин сторон

a = float(input("Введите длину первой стороны: "))

b = float(input("Введите длину второй стороны: "))

# Вычисление гипотенузы

hypotenuse = math.sqrt(math.pow(a, 2) + math.pow(b, 2))

# Вывод результата

print("Гипотенуза треугольника:", hypotenuse)

Здесь мы используем функцию math.sqrt для вычисления квадратного корня и math.pow для возведения в квадрат. Таким образом, программа реализует формулу гипотенузы: c=a2+b2c = \sqrt{a^2 + b^2}c=a2+b2.

Практическое задание

Напиши программу, которая вычисляет площадь прямоугольника. Пользователь вводит длину и ширину, а программа возвращает площадь.

Создай программу, которая определяет, является ли число чётным или нечётным. Используй оператор %.

Допиши калькулятор, добавив в него возможность вычислять квадратный корень и округление чисел.

Эта глава научила нас, как работать с числами, использовать арифметические операции, создавать калькуляторы и применять математические функции. Теперь ты можешь легко решать задачи, связанные с числами, и использовать эти знания в своих проектах.