Занятие № 4. Решение задач с использованием цикла с известным количеством повторений

Цель: изучить применение цикла for; рассмотреть типовые задачи.

Теория

Цикл с определённым количеством повторений

В общем случае, цикл for используется для перебора элементов некой последовательности. Это могут быть символы в строке, элементы списка или целые числа.

Инструкция цикла for записывается следующим образом:

for <элемент> in <последовательность>:
    <блок инструкций>
graph TD
    A([Начало]) --> G(( ))
    G --> B{Остались элементы?}
    B -- Да --> C[<элемент> = след. элем.]
    C --> D[блок инструкций]
    D --> G
    B -- Нет ---> E([Конец])
Рисунок 1

элемент - переменная цикла. На каждой итерации цикла в переменной цикла будет находится очередной элемент последовательности.

Рисунок 1 содержит диаграмму с ходом работы цикла for.

Строка - это последовательность символов, значит с помощью цикла for можно перебрать все символы в строке. В следующем примере выведем на экран все символы строки Привет, мир:


      
for letter in "Привет, мир":
    print(letter)

    


    

    
    
    








На каждой итерации данного цикла в переменной letter будет храниться очередная буква из строки Привет, мир. Этот цикл выполнится     
    
      
       x 
            ?
          

          
           раз.







    ✔




Как Python понимает, какие инструкции находятся в теле цикла?











        
    
    







        
    
    







        
    
    












В теле любой блочной инструкции (if, while, for) может быть любое количестве строк. Обязателен лишь одинаковый отступ для инструкций.










В теле цикла может быть больше одной инструкции.










Точка с запятой для этого не используется. Блок инструкций оформляется с помощью одинакового отступа. Однако с помощью ; можно записать несколько инструкций в одной строке:


a = 1; b = 2; print(a + b)


Лучше так не делать и записывать инструкции с новой строки для лучшей читаемости кода.
















Создание последовательности целых чисел


Чтобы переменная цикла for принимала значения из последовательности целых чисел, необходимо эту последовательность сгенерировать. Для этого используется функция       
        
          
          
        
        range()
      
    .


Функция       
        
          
          
        
        range()
      
     позволяет задавать начальное и конечное значение в последовательности и шаг.


Самый простой вариант использования функции       
        
          
          
        
        range()
      
     - указать только конечное значение.





    

    
 
      

      

      

      

      

      
    
 

      
    


    

      

      

      
n = 10
print(list(range(n)))

    


    

    
    
    








Функция       
        
          
          
        
        range(10)
      
     сгенерирует последовательность чисел от 0 до 9. Иными словами, создаётся последовательность целых чисел от 0 до n-1.












УведомлениеТехнические детали







Функция       
        
          
          
        
        range()
      
     не создаёт всю генерируемую последовательность целиком, а лишь возвращает очередной элемент последовательность по запросу. Чтобы получить всю последовательности целиком, нужно преобразовать результат работы функции       
        
          
          
        
        range()
      
     в список с помощью функции       
        
          
          
        
        list()
      
    . В описании цикла for преобразовывать последовательность в список необязательно. Со списками вы познакомитесь на последующих занятиях.






В функции       
        
          
          
        
        range()
      
     можно указать начальное и конечно значение последовательности:





    

    
 
      

      

      

      

      

      
    
 

      
    


    

      

      

      
print(list(range(2, 15)))

    


    

    
    
    








В этом примере будет создана последовательность целых чисел от 2 до 14.


Если указать третий аргумент при вызове функции он будет считаться шагом изменения значения:





    

    
 
      

      

      

      

      

      
    
 

      
    


    

      

      

      
print(list(range(2, 15, 2)))

    


    

    
    
    








Все три аргумента должны быть целыми числами, но могут быть как положительными, так и отрицательными числами:





    

    
 
      

      

      

      

      

      
    
 

      
    


    

      

      

      
print(list(range(15, 1, -3)))

    


    

    
    
    








В итоге, функцию       
        
          
          
        
        range()
      
     можно вызвать с тремя наборами аргументов:


range(<конец>) #от 0 до <конец> - 1
range(<начало>, <конец>) #от <начало> до <конец>-1
range(<начало>, <конец>, <шаг>) #от <начало> до <конец>-1 с шагом <шаг>


Рассмотрим использование функции       
        
          
          
        
        range()
      
    . Выведем на экран квадраты целых чисел от 1 до 10:





    

    
 
      

      

      

      

      

      
    
 

      
    


    

      

      

      
for i in range(1, 11):
    sq = i ** 2
    print(i, sq)

    


    

    
    
    








Функция       
        
          
          
        
        range(1, 11)
      
     создаст последовательность целых чисел от 1 до 10.







    ✔




Какое число выведется на экран после выполнения следующей программы:


sum_ch = 0
for i in range(4):
    sum_ch = sum_ch + i
print(sum_ch)











        
    
    







        
    
    







        
    
    







        
    
    












Верно. Мы находим сумму чисел от 1 до 3. На каждом шаге цикла к переменной sum_ch прибавляется очередное значение из последовательности [1, 2, 3].










Мы получим 4, если в третьей строке мы прибавляли бы к sum_ch не значение переменной цикла i а единицу. 4 - это количество итераций данного цикла.










Это сумма чисел от 0 до 4. Но функция       
        
          
          
        
        range(4)
      
     создаст последовательность целых чисел от 1 до 3. Число 4 не включается в последовательность.










В этом коде нет синтаксических ошибок.
















Break и continue


В цикле for, как и в цикле while можно использовать инструкцию прерывания цикла break и continue - переход к следующей итерации цикла.


Рассмотрим фрагмент кода:


for i in range(10):
    if i % 2 == 0:
        continue
    print(i)


На экран выведутся     
    
      
      
        x
      
      
      нечётные числа из диапазона от 1 до     
    
      
       x 
            ?
          

          
          .








Примеры


Познакомьтесь с готовыми решениями задач.




Пример № 1 (ex01.py)




Посчитайте и выведите на экран сумму n чисел.




n = int(input("Количество чисел: "))

summ = 0

for i in range(n):
    a = int(input("Слагаемое: "))
    summ = summ + a
    
print(f"Сумма равна {summ}")


Пример работы программы:


Количество чисел: <{4}> ++enter++
Слагаемое: <{8}> ++enter++
Слагаемое: <{3}> ++enter++
Слагаемое: <{1}> ++enter++
Слагаемое: <{7}> ++enter++
Сумма равна 19






Пример № 2 (ex02.py)




Создайте калькулятор расчёта денежных вкладов. Пользователь вводит начальную сумму, процент годовых и количество лет. Размер вклада за каждый год рассчитывается по формуле: \[
вклад = вклад * (1 + \frac{процент}{100})
\]




money = float(input("Введите размер вклада: "))
proc = float(input("Введите процент: "))
years_num = int(input("На сколько лет делается вклад? "))

for year in range(1, years_num + 1):
    money = money * (1 + proc / 100)
    print(f"{year} год - размер вклада: {money:.2f} руб")


Пример работы программы:


Введите размер вклада: <{150}> ++enter++
Введите процент: <{12}> ++enter++
На сколько лет делается вклад? <{4}> ++enter++
1 год - размер вклада: 168.00 руб
2 год - размер вклада: 188.16 руб
3 год - размер вклада: 210.74 руб
4 год - размер вклада: 236.03 руб






Пример № 3 (ex02.py)




Программа рассчитывает средний балл по результатам прохождения студентами тестов. Количество студентов и количество отметок задаются в начале программы в константах.




NUM_STUD = 2    # количество студентов
NUM_TESTS = 2   # количество тестов

for student in range(NUM_STUD):
    summ = 0
    
    print(f"Студент № {student + 1}")
    for test in range(NUM_TESTS):
        score = float(input(f"Тест {test + 1}: "))
        summ += score
    
    avg = summ / NUM_TESTS
    print(f"Средний балл: {avg:.1f}")


Пример работы программы:


Студент № 1
Тест 1: <{8}> ++enter++
Тест 2: <{7}> ++enter++
Средний балл: 7.5
Студент № 2
Тест 1: <{6}> ++enter++
Тест 2: <{3}> ++enter++
Средний балл: 4.5








Задания для самостоятельной работы


Решите следующие задачи самостоятельно.




Задание № 1 (sam01.py)


За один час прогулки, в среднем, тратится 220 ккал. Напишите программу, которая выведет на экран сколько калорий потратится за 1, 2, 3, 4 и 5 часов прогулки.


Пример работы программы:


За 1 ч потратится 220 ккал
За 2 ч потратится 440 ккал
За 3 ч потратится 660 ккал
За 4 ч потратится 880 ккал
За 5 ч потратится 1100 ккал


В левой колонке есть лишние блоки.



    

      


      

        
        

          
        

        

        
        

          
        

        
      

      

      

        

          
          Использовано попыток: 0
        


        

        

          

            В коде есть ошибка.
          

        

      

    









Задание № 2 (sam02.py)


В одной миле - 0.6214 километра. Напишите программу, которая выведет таблицу перевода скоростей из км/ч в мили/ч от 60 до 120 км/ч с шагом в 10 км/ч.


Пример работы программы:


км/ч    миль/ч
60      37.3
70      43.5
80      49.7
90      55.9
100     62.1
110     68.4
120     74.6







                    

                


В функцию       
        
          
          
        
        range()
      
     можно передать три аргумента - начальное значение, границу и шаг.




                

                    
                

                









Задание № 3 (sam03.py)


Дано целое число \(n > 0\). Возведите число \(n\) в квадрат, используя следующую формулу суммы: \[
n^2=1+3+5+...+(2n-1)
\]


Примеры работы программы:


Введите целое число: <{15}> ++enter++
Ответ: 225


Введите целое число: <{1}> ++enter++
Ответ: 1







                    

                


Обратите внимание, что мы находим сумму нечётных чисел от \(1\) до \(2n-1\).






                    

                


Чтобы функция       
        
          
          
        
        range()
      
     выдала последовательность нечётных чисел, начальное значение должно быть равно 1, конечное - 2 * n, шаг - 2.




                

                    
                

                









Задание № 4 (sam04.py)


Напишите программу для отслеживания бюджета за 5 дней. Пользователь вводит 5 значений - доход или расход денег за день. Выведите на экран итоговый бюджет в начале каждого дня и бюджет в конце недели. Бюджет в начале недели считайте равным нулю.


Пример работы программы:


День 1, текущий бюджет: 0
Введите доходы/расходы: <{65}> ++enter++
День 2, текущий бюджет: 65.0
Введите доходы/расходы: <{-21}> ++enter++
День 3, текущий бюджет: 44.0
Введите доходы/расходы: <{40}> ++enter++
День 4, текущий бюджет: 84.0
Введите доходы/расходы: <{15}> ++enter++
День 5, текущий бюджет: 99.0
Введите доходы/расходы: <{-6}> ++enter++
Итоговый бюджет: 93.0





    

        
    

    





Если в начале дня бюджет отрицательный, ввод значений останавливается и выводится сообщение “Отрицательный бюджет”.


Пример работы программы:


День 1, текущий бюджет: 0
Введите доходы/расходы: <{16}> ++enter++
День 2, текущий бюджет: 16.0
Введите доходы/расходы: <{20}> ++enter++
День 3, текущий бюджет: 36.0
Введите доходы/расходы: <{-40}> ++enter++
Отрицательный бюджет
Итоговый бюджет: -4.0







                    

                


Инструкция break прерывает работу цикла.




                

                    
                

                






    

    

      

        
        

    











Задание № 5 (sam05.py)


Напишите программу для вычисления приблизительного размера популяции бактерий. Пользователь вводит начальное количество бактерий, дневной прирост популяции в процентах и количество дней эксперимента.


Пример работы программы:


Начальная популяция: <{2}> ++enter++
Прирост за день (%): <{40}> ++enter++
Количество дней: <{5}> ++enter++
1 день - размер популяции: 2.80
2 день - размер популяции: 3.92
3 день - размер популяции: 5.49
4 день - размер популяции: 7.68
5 день - размер популяции: 10.76






Задание № 6 (sam06.py)


N учеников написали контрольную работу, состоящую из M заданий. Каждое задание оценивается в своё количество баллов. Напишите программу, которая рассчитывает сумму баллов полученную каждым учеником. Количество учеников N и количество заданий M вводятся с клавиатуры.


Пример работы программы:


Количество учеников: <{2}> ++enter++
Количество заданий: <{3}> ++enter++
Задание 1, балл: <{1}> ++enter++
Задание 2, балл: <{2}> ++enter++
Задание 3, балл: <{1}> ++enter++
Студент 1: 4 баллов
Задание 1, балл: <{3}> ++enter++
Задание 2, балл: <{1}> ++enter++
Задание 3, балл: <{3}> ++enter++
Студент 2: 7 баллов





    

        
    

    





Добавьте расчёт общего среднего балла по всем ученикам.


...
Общий средний балл: 5.5