Типы данных и операторы в Python

Введение

В этом практическом занятии (лабораторной работе) вы познакомитесь с основными типами данных и операторами в Python. На основе знаний, полученных в предыдущей лабораторной работе, вы узнаете о целых числах, числах с плавающей точкой, строках и булевых значениях. Вы также будете практиковать использование различных операторов для выполнения вычислений и сравнений. Этот практический опыт углубит ваше понимание основных концепций Python и подготовит вас к более сложным задачам программирования.

Skills Graph

Понимание числовых типов данных

На этом этапе вы будете работать с двумя основными числовыми типами данных в Python: целыми числами и числами с плавающей точкой.

1. Откройте интерпретатор Python, введя следующую команду в терминале:

   python

   Вы должны увидеть приглашение Python (>>>), что означает, что вы теперь в интерактивной оболочке Python.

2. Начнем с изучения целых чисел. В интерпретаторе Python введите следующее:

   >>> age = 25
   >>> print(f"I am {age} years old.")
   I am 25 years old.
   >>> type(age)
   <class 'int'>

   Здесь age - это целочисленная переменная. Функция type() подтверждает, что это тип данных int (целое число). Целые числа - это целые числа без десятичных знаков.

3. Теперь давайте поработаем с числами с плавающей точкой:

   >>> height = 1.75
   >>> print(f"My height is {height} meters.")
   My height is 1.75 meters.
   >>> type(height)
   <class 'float'>

   height - это число с плавающей точкой, представленное типом данных float в Python. Числа с плавающей точкой используются для чисел с десятичными знаками.

4. Выполним вычисление, используя эти числовые типы:

   >>> weight = 70  ## Let's define weight first
   >>> bmi = weight / (height ** 2)
   >>> print(f"My BMI is {bmi:.2f}")
   My BMI is 22.86

   Здесь мы сначала определяем weight. Оператор ** используется для возведения в степень. .2f в f-строке форматирует вывод так, чтобы показывать только два десятичных знака.

   # используется для комментариев в Python. Комментарии игнорируются интерпретатором и используются для документирования кода.

Если вы допустили ошибку или хотите попробовать разные значения, не беспокойтесь! Вы можете просто переопределить переменные и выполнить вычисления снова.

Работа со строками

На этом этапе вы узнаете, как работать со строками, которые в Python представляют собой последовательности символов.

1. В интерпретаторе Python создайте строковую переменную:

   >>> name = "Alice"
   >>> print(f"Hello, {name}!")
   Hello, Alice!
   >>> type(name)
   <class 'str'>

   Тип данных str представляет строки в Python. Строки заключаются в одинарные ('' ) или двойные ("") кавычки.

2. Строки поддерживают различные операции. Исследуем некоторые из них:

   >>> ## String concatenation (joining strings)
   >>> first_name = "John"
   >>> last_name = "Doe"
   >>> full_name = first_name + " " + last_name
   >>> print(full_name)
   John Doe
   
   >>> ## String repetition
   >>> echo = "Hello " * 3
   >>> print(echo)
   Hello Hello Hello
   
   >>> ## String length
   >>> print(len(full_name))
   8
   
   >>> ## Accessing characters in a string
   >>> print(full_name[0])  ## First character (index 0)
   J
   >>> print(full_name[-1])  ## Last character
   e

   Помните, что в Python индексация начинается с 0, поэтому первый символ имеет индекс 0.

3. Строки в Python являются неизменяемыми (immutable), то есть вы не можете изменить отдельные символы. Однако вы можете создавать новые строки на основе существующих:

   >>> uppercase_name = full_name.upper()
   >>> print(uppercase_name)
   JOHN DOE
   
   >>> lowercase_name = full_name.lower()
   >>> print(lowercase_name)
   john doe

   Эти методы не изменяют исходную строку, а создают новые.

Понимание булевых значений и операторов сравнения

На этом этапе вы узнаете о булевых значениях и о том, как использовать операторы сравнения в Python.

1. Булевы значения в Python могут быть либо True (истина), либо False (ложь). Создадим несколько булевых переменных:

   >>> is_student = True
   >>> is_employed = False
   >>> print(f"Is a student: {is_student}")
   Is a student: True
   >>> print(f"Is employed: {is_employed}")
   Is employed: False
   >>> type(is_student)
   <class 'bool'>

   Булевы значения часто используются в условных операторах и циклах, о которых вы узнаете в будущих лабораторных работах.

2. Операторы сравнения возвращают булевы значения. Исследуем несколько сравнений:

   >>> x = 5
   >>> y = 10
   >>> print(x < y)   ## Less than
   True
   >>> print(x > y)   ## Greater than
   False
   >>> print(x == y)  ## Equal to
   False
   >>> print(x!= y)  ## Not equal to
   True
   >>> print(x <= y)  ## Less than or equal to
   True
   >>> print(x >= y)  ## Greater than or equal to
   False

   Эти операторы сравнивают значения и возвращают True или False в зависимости от результата сравнения.

3. Вы также можете использовать операторы сравнения с другими типами данных:

   >>> name1 = "Alice"
   >>> name2 = "Bob"
   >>> print(name1 < name2)  ## Alphabetical comparison
   True
   
   >>> print(len(name1) == len(name2))  ## Comparing string lengths
   False

   При сравнении строк Python использует лексикографический порядок (порядок словаря).

4. Булевы операторы (and - логическое И, or - логическое ИЛИ, not - логическое отрицание) можно использовать для объединения булевых значений:

   >>> a = True
   >>> b = False
   >>> print(a and b)  ## True if both are True
   False
   >>> print(a or b)   ## True if at least one is True
   True
   >>> print(not a)    ## Negation
   False

   Эти операторы полезны для создания сложных условий в ваших программах.

Исследование преобразования типов

На этом этапе вы узнаете, как преобразовывать данные между разными типами в Python.

1. Иногда вам нужно преобразовать один тип данных в другой. Python предоставляет встроенные функции для этой цели. Начнем с преобразования строк в числа:

   >>> ## Converting string to integer
   >>> age_str = "25"
   >>> age_int = int(age_str)
   >>> print(f"Age: {age_int}")
   Age: 25
   >>> print(type(age_int))
   <class 'int'>
   
   >>> ## Converting string to float
   >>> height_str = "1.75"
   >>> height_float = float(height_str)
   >>> print(f"Height: {height_float} meters")
   Height: 1.75 meters
   >>> print(type(height_float))
   <class 'float'>

   Функции int() и float() преобразуют строки соответственно в целые числа и числа с плавающей точкой. Будьте осторожны: если строку нельзя преобразовать, вы получите ошибку.

2. Вы также можете преобразовывать числа в строки:

   >>> ## Converting integer to string
   >>> count = 42
   >>> count_str = str(count)
   >>> print(f"The count is: {count_str}")
   The count is: 42
   >>> print(type(count_str))
   <class 'str'>
   
   >>> ## Converting float to string
   >>> pi = 3.14159
   >>> pi_str = str(pi)
   >>> print(f"Pi is approximately {pi_str}")
   Pi is approximately 3.14159
   >>> print(type(pi_str))
   <class 'str'>

   Функция str() может преобразовать большинство объектов Python в строки.

3. Булевы значения можно преобразовывать в другие типы и наоборот:

   >>> ## Converting to boolean
   >>> print(bool(1))     ## Non-zero numbers are True
   True
   >>> print(bool(0))     ## Zero is False
   False
   >>> print(bool(""))    ## Empty string is False
   False
   >>> print(bool("Hello"))  ## Non-empty string is True
   True
   
   >>> ## Converting boolean to integer
   >>> true_int = int(True)
   >>> false_int = int(False)
   >>> print(f"True as integer: {true_int}")
   True as integer: 1
   >>> print(f"False as integer: {false_int}")
   False as integer: 0

   В Python любое неотрицательное число или непустая строка считается True при преобразовании в булево значение.

Сборка всего вместе

На этом последнем этапе вы создадите простую программу, которая использует концепции, изученные вами в этой лабораторной работе.

1. Выйдите из интерпретатора Python, введя exit() или нажав Ctrl+D.

2. Перейдите на вкладку WebIDE в виртуальной машине LabEx. WebIDE - это онлайн-редактор кода, который позволяет писать и запускать Python-скрипты прямо в браузере. Он подходит для более длинных скриптов и проектов.

3. Создайте новый файл с именем data_types_practice.py в директории ~/project с помощью следующей команды:

   touch ~/project/data_types_practice.py

4. Щелкните по только что созданному файлу, чтобы открыть его в редакторе.

5. Скопируйте и вставьте следующий код в файл:

   ## Data types and operators practice
   
   ## Get user input
   name = input("Enter your name: ")
   age_str = input("Enter your age: ")
   height_str = input("Enter your height in meters: ")
   
   ## Convert input to appropriate types
   age = int(age_str)
   height = float(height_str)
   
   ## Perform calculations
   ## You may need to change the year to the current year
   birth_year = 2025 - age
   is_adult = age >= 18
   
   ## Create output string
   output = f"""
   Name: {name}
   Age: {age}
   Height: {height:.2f} meters
   Birth Year: {birth_year}
   Is Adult: {is_adult}
   """
   
   ## Print the result
   print(output)
   
   ## Bonus: String manipulation
   uppercase_name = name.upper()
   name_length = len(name)
   
   print(f"Your name in uppercase: {uppercase_name}")
   print(f"Your name has {name_length} characters")

   Эта программа демонстрирует использование различных типов данных, преобразования типов, форматирования строк и базовых вычислений.

6. Сохраните файл (автосохранение включено) и запустите его с помощью следующей команды:

   python ~/project/data_types_practice.py

7. Введите свою информацию по запросу. Вы должны увидеть вывод, похожий на следующий:

   Enter your name: Alice
   Enter your age: 25
   Enter your height in meters: 1.75
   
   Name: Alice
   Age: 25
   Height: 1.75 meters
   Birth Year: 1999
   Is Adult: True
   
   Your name in uppercase: ALICE
   Your name has 5 characters

Если вы допустите ошибку при вводе данных, вам нужно будет запустить программу снова. Это хороший повод практиковаться в запуске Python-скриптов несколько раз с разными входными данными.

Резюме

В этой лабораторной работе вы изучили основные типы данных и операторы в Python. Вы узнали, как работать с целыми числами, числами с плавающей точкой, строками и булевыми значениями. Вы практиковались в использовании различных операторов для выполнения вычислений и сравнений, а также приобрели опыт в преобразовании типов. Наконец, вы применили эти концепции для создания простой программы, которая принимает пользовательский ввод, обрабатывает его и выводит отформатированный результат.

Эти навыки составляют основу программирования на Python и будут неотъемлемой частью вашего опыта при разработке более сложных программ. Не забудьте регулярно практиковать эти концепции, чтобы укрепить свое понимание и стать более уверенным в использовании синтаксиса Python и манипуляции данными.

По мере продвижения не стесняйтесь экспериментировать с интерпретатором Python. Это отличный инструмент для тестирования небольших фрагментов кода и понимания того, как работают различные операции. Если вы столкнетесь с ошибками, внимательно прочитайте сообщения об ошибках - они часто дают подсказки о том, что пошло не так и как это исправить.