sem01/01_sem_intro.ipynb

{
 "cells": [
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "# Введение в Python. Базовые структуры данных и операторы\n"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "## Python как калькулятор\n",
    "\n",
    "В этом разделе мы познакомимся с числовыми типами языка Python и рассмотрим базовые операции над ними."
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "### Базовые операции с числами\n",
    "\n",
    "Рассмотрим базовые операции над числами"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "Примеры:"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "# сложение \n",
    "1 + 2"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "# умножение\n",
    "2 * 3"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "# вещественное деление\n",
    "6 / 5"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "# целочисленное деление (без остатка)\n",
    "12 // 5"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "# остаток от деления\n",
    "6 % 5"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "# возведение в степень\n",
    "5 ** 2"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "### Числовые типы данных и типы переменных\n",
    "\n",
    "* Целые числа (153)\n",
    "* Вещественные числа (153.0)\n",
    "* Комплексные числа (153 +0j)"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "153"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "type(153)"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "153.0"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "type(153.0)"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "153 + 0j"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "type(153 + 0j)"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "complex(153)"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "Тип переменных есть у всего"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "type(True)"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "type(None)"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "### Присваивания\n",
    "\n",
    "Присванивания в Python выполняются с помощью оператора =:"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "x = 1\n",
    "x"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "В Python можно делать \"операции на месте\":"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "x = 1\n",
    "x += 2\n",
    "x"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "По любой функции/методу можно получить подробную справку в jupyter, выполнив команду, начинающуюся с `?`:"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "?len"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "Быструю справку можно получить, если щёлкнуть по нужной функции и нажать shift+tab."
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "### Логические операции\n",
    "\n",
    "* Равно (==)\n",
    "* Меньше (<)\n",
    "* Больше (>)\n",
    "* Не равно (!=)\n",
    "\n",
    "Результат логических операций — тип bool (True или False)."
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "x = 2\n",
    "y = 3"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "x < y"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "В Python есть возможность производить двойные сравнения:"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "# эквивалентно (1 < 2) and (2 < 3)\n",
    "1 < 2 < 3 "
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "### Вывод на экран\n",
    "\n",
    "Для вывода на экран можно использовать функцию print.\n",
    "\n",
    "**Внимание**: во втором питоне print — оператор, а не функция"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "x = 1\n",
    "print(x)\n"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "У print есть различные дополнительные аргументы, позволяющие форматировать вывод:"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "print(x, end=\" ^_^\")"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "<font color='red'>**Задача 1.** Что будет выведено после следующих команд?</font>\n",
    "    \n",
    "    1. 6.2 % 5\n",
    "    2. 2 / 2 ** 2"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "### Ввод\n",
    "\n",
    "Для ввода можно воспользоваться функцией input\n",
    "\n",
    "**Внимание**\n",
    "- вводимое через функцию input является строкой (str)\n",
    "- в случае ввода числа известного типа его можно указать (float, int, complex и.т.д.)"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "x = input()\n",
    "x, type(x)"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "x = int(input())\n",
    "x, type(x)"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "x = float(input())\n",
    "x, type(x)"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "## Базовые структуры данных: списки и строки"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "### Строки\n",
    "\n",
    "Строковые константы можно задавать и с помощью одинарных кавычек, и с помощью двойных, и с помощью тройных:"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "s1 = 'abc'\n",
    "s2 = \"abc\"\n",
    "s3 = \"\"\"abc\"\"\"\n",
    "\n",
    "s1 == s2 == s3"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "Операции над строками:\n",
    "\n",
    "* Сложение строк (+) — конкатенация строк\n",
    "* Умножение строки на целое число n (*) — повтороение строки n раз"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "\"abc\" + 'def'"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "\"abc\" * 3"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "Функция `len` — получить длину строки:"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "len(\"abc\")"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "У типа str большое количество встроенных строковых методов:\n",
    "* .find — найти подстроку\n",
    "* .upper — перевести строку в верхний регистр\n",
    "* .lower — перевести строку в нижний регистр\n",
    "* .strip — обрезать по краям поданные символы (по умолчанию пробельные)"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "s1.find('b')"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "s1.upper()"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "s1.upper().lower()"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "\"a   \".strip()"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "Индексироваться по строкам можно с помощью квадратных скобок:"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "s = \"abc\"\n",
    "s[0]"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "**Внимание**: строка — неизменяемый объект!"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "s[0] = 'b'"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "Срезы (slicing) — вид продвинутой индексации.\n",
    "\n",
    "s[start:finish:step]\n",
    "\n",
    "* start — начало среза\n",
    "* finish — конец среза (не входит в срез!!!)\n",
    "* step — шаг\n"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "s = '0123456789'"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "Срез равный всей строке:"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "s[0:len(s):1]"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "# срез с шагом 2\n",
    "s[0:len(s):2]"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "Срез равный одному элементу:"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "s[5:6:1]"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "start, finish, step могут иметь отрицательные значения\n",
    "\n",
    "* start == -a $\\; \\leftrightarrow \\;$ start == len(s) - a\n",
    "* finish == -a $\\; \\leftrightarrow \\;$ finish == len(s) - a\n",
    "* step == -a $\\; \\leftrightarrow \\;$ проходить список в обратном направлении"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "<font color='red'>**Задача 2.** Что будет выведено после следующих команд:</font>\n",
    "    1. s[7:-1:-1]\n",
    "    2. s[:100:]\n",
    "    3. s[-1:8:-2]\n",
    "    4. s[4:-7]\n",
    "    5. s[-20::5]"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "## your answer here"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "<font color='red'>**Задача 3.** Получите для строки s строку result, состоящую из элементов исходной строки, стоящих на чётных местах, в обратном порядке (включая A[0]), после которых идут элементы строки, стоящие на нечётных местах. Использовать циклы запрещено!</font>\n"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "s = 'qwertyuiopasdfghjkl'\n",
    "\n",
    "result = ## your answer here"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "Проверьте себя:"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "assert result == 'ljgdaouteqwryipsfhk'"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "### Списки"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "a = [1, 2, 3, 2, 0]"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "В список могут входить любые объекты:"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "a = [1, '2', '3', [4, 5]]"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "Операции над списками (похожи на строку):\n",
    "\n",
    "* cложение списков (+) — конкатенация списокв\n",
    "* умножение списка на целое число n (*) — повтороение списка n раз\n",
    "\n",
    "Индексация по списку такая же как и в строках."
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "b = [1, '2']\n",
    "a + b"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "a * 2"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "a[::-1]"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "В Python есть встроенная функция sorted для сортировки списков:"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "sorted([1, 2, 1, 0, 2, 0])"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "**Внимание**: список — изменяемый объект! \n",
    "\n",
    "Можно менять элементы списка, можно добавлять новые элементы и удалять старые (`.append` и `.pop`)."
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "a[0] = '123'\n",
    "a"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "a.append('data science')\n",
    "a"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "### Преобразования списков и строк\n",
    "\n",
    "Два основных строковых метода для взаимодействия списков и строк:\n",
    "\n",
    "* .split — разделить строку на список строк по определённому сепаратору\n",
    "* .join — соеденить список строк в одну большую строку по определённому сепаратору"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "s = 'abaka,baraka,kusaka'\n",
    "s.split(',')"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "\", \".join(['arb', 'borb', 'kork'])"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "<font color='red'>**Задача 4.** В строке s через запятую записаны слова. Получите строку result, в которой будут записаны через запятую слова из s, отсортированные в лексикографическом порядке. </font>\n"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "s = \"my,mother,is,washing,window,my,father,is,watching,movies\"\n",
    "\n",
    "## your code here "
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "assert result == 'father,is,is,mother,movies,my,my,washing,watching,window'"
   ]
  }
 ],
 "metadata": {
  "kernelspec": {
   "display_name": "Python 3",
   "language": "python",
   "name": "python3"
  },
  "language_info": {
   "codemirror_mode": {
    "name": "ipython",
    "version": 3
   },
   "file_extension": ".py",
   "mimetype": "text/x-python",
   "name": "python",
   "nbconvert_exporter": "python",
   "pygments_lexer": "ipython3",
   "version": "3.6.2"
  }
 },
 "nbformat": 4,
 "nbformat_minor": 2
}