Первые программы на языке Python, переменные, операторы

1. Первые программы на языке Python, переменные, операторы

2. Переменная

• Переменная - это "коробка" для хранения
данных, имеет имя и значение
• x=5
# переменная x хранит число 5
• name = "Иван" # переменная name хранит
текст "Иван"

3. Типы данных

• Числовые типы
• age = 17
# целое число (int)
• height = 1.75 # дробное число (float)
• Текстовый тип
• name = "Петя" # строка (str)

4. Оператор присваивания

• Простое присваивание
• a = 10
• b = a # b тоже равно 10
• a = 20 # теперь a = 20, но b = 10
• Изменение значения переменной
• counter = 0
• counter = counter + 1 # увеличиваем на 1

5. Изменение переменных

• number = 10
• print("Начальное значение:", number)
• number = number + 5
• print("После увеличения на 5:", number)
• number = number * 2
• print("После умножения на 2:", number)

6. Математические операторы

• a = 10
• b=3
• print("Сложение:", a + b) # 13
• print("Вычитание:", a - b) # 7
• print("Умножение:", a * b) # 30
• print("Деление:", a / b)
# 3.333...
• print("Целочисленное деление:", a // b) # 3
• print("Остаток от деления:", a % b) # 1
• print("Возведение в степень:", a ** b) # 1000

7. Приоритет операций

• result1 = 2 + 3 * 4
• result2 = (2 + 3) * 4
• result3 = 2 ** 3 * 4

8. Немножко про ввод

• age_str = input("Введите ваш возраст: ")
• age = int(age_str) # преобразование в число
• print("Через год вам будет", age + 1)

9. Вывод (подробно)

• Различные способы вывода
• name = "Анна"
• age = 16
• print("Обычный вывод:", name, age)
• print("С разделителем:", name, age, sep=" - ")
• print(age)
• Форматированный вывод
• print(f"Меня зовут {name}, мне {age} лет")

10. Простейший калькулятор

• a = float(input("Введите первое число: "))
• b = float(input("Введите второе число: "))
• print(f"Сумма: {a + b}")
• print(f"Разность: {a - b}")

11. Вычисления по формулам

• width = float(input("Ширина: "))
• height = float(input("Высота: "))
• area = width * height
• print(f"Площадь прямоугольника: {area}")
• x1 = float(input("Первое число: "))
• x2 = float(input("Второе число: "))
• x3 = float(input("Третье число: "))
• average = (x1 + x2 + x3) / 3
• print(f"Среднее арифметическое: {average}")

12. Задание №7 Введение в количество информации

• 1 байт = 8 бит
• Приставки (двоичная система):
• 1 Килобайт (КБ) = 1024 байт
• 1 Мегабайт (МБ) = 1024 КБ
• 1 Гигабайт (ГБ) = 1024 МБ

13. Быстрый перевод

• Биты → Байты: делим на 8
• Байты → КБ: делим на 1024
• КБ → МБ:
делим на 1024
• МБ → ГБ:
делим на 1024
• Обратно:
• Байты → Биты: умножаем на 8
• КБ → Байты: умножаем на 1024
• МБ → КБ:
умножаем на 1024
• ГБ → МБ:
умножаем на 1024

14. Задание №7 - Кодирование графической информации

• V = W × H × i (бит)
• где W — ширина, H — высота, i — глубина
цвета
• Количество цветов = 2^i
• 8 бит → 256 цветов

15. Задача 1

• Рисунок размером 512 на 256 пикселей
занимает в памяти 64 Кбайт (без учёта
сжатия). Найдите максимально
возможное количество цветов в палитре
изображения.

16. Задача 2

• Какой минимальный объём памяти (в
Кбайт) нужно зарезервировать, чтобы
можно было сохранить любое растровое
изображение размером 128 на 128
пикселов при условии, что в изображении
могут использоваться 256 различных
цветов?

17. Задача 3

• Рисунок размером 512 на 256 пикселей
занимает в памяти 80 Кбайт (без учёта
сжатия). Найдите максимально
возможное количество цветов в палитре
изображения.

18. Задание №7 - Кодирование звуковой информации

• Объем = Частота × Разрядность × Время ×
Каналы
• V = f × i × t × k (бит)
• Единицы измерения:
• Частота: Гц (измерений в секунду)
• Разрядность: бит на отсчет
• Время: секунды
• Объем: байты, КБ, МБ
• Каналы: моно(1), стерео(2)

19. Задача 1

• Музыкальный фрагмент был записан в формате
стерео (двухканальная запись), оцифрован и сохранён
в виде файла без использования сжатия данных.
Размер полученного файла без учёта размера
заголовка файла — 48 Мбайт. Затем тот же
музыкальный фрагмент был записан повторно в
формате моно и оцифрован с разрешением в 1,5 раза
выше и частотой дискретизации в 3 раза меньше, чем
в первый раз. Сжатие данных не производилось.
Укажите размер в Мбайт файла, полученного при
повторной записи. В ответе запишите только целое
число, единицу измерения писать не нужно. Искомый
объём не учитывает размера заголовка файла.

20. Задача 2

• Музыкальный фрагмент был записан в формате квадро
(четырёхканальная запись), оцифрован и сохранён в виде файла без
использования сжатия данных. Размер полученного файла без учёта
размера заголовка файла — 12 Мбайт. Затем тот же музыкальный
фрагмент был записан повторно в формате моно и оцифрован с
разрешением в 2 раза выше и частотой дискретизации в 1,5 раза
меньше, чем в первый раз. Сжатие данных не производилось.
Укажите размер в Мбайт файла, полученного при повторной записи.
В ответе запишите только целое число, единицу измерения писать
не нужно. Искомый объём не учитывает размера заголовка файла.

21. Задача 3

• Производится звукозапись музыкального фрагмента в
формате стерео (двухканальная запись) с частотой
дискретизации 32 кГц и 32-⁠
битным разрешением.
Результаты записываются в файл, сжатие данных не
производится; размер полученного файла 40 Мбайт.
Затем производится повторная запись этого же
фрагмента в формате моно (одноканальная запись) с
частотой дискретизации 16 кГц и 16-⁠
битным
разрешением. Сжатие данных не производилось.
Укажите размер файла в Мбайт, полученного при
повторной записи.

22. Задание №7 – Скорость передачи данных

• Объем = Скорость × Время
• V=v×t
• Единицы измерения скорости:
• бит/с — биты в секунду
• Кбит/с — килобиты в секунду (×1000)
• Мбит/с — мегабиты в секунду (×1000000)
• Байт/с, КБ/с, МБ/с — байтовые единицы

23. Задача 1

• Голосовое сообщение, записанное в стерео
формате, передается со скоростью
64 000 бит/⁠
с. Файл был записан с такими
параметрами: глубина кодирования —
24 бит на отсчет, частота дискретизации —
16 000 отсчетов в секунду, время
записи — 90 с. Сколько секунд будет
передаваться голосовое сообщение?

24. Задача 2

• Музыкальный фрагмент был оцифрован и записан в
виде файла без использования сжатия данных.
Получившийся файл был передан в город А по каналу
связи за 30 секунд. Затем тот же музыкальный
фрагмент был оцифрован повторно с разрешением в 2
раза выше и частотой дискретизации в 1,5 раза
меньше, чем в первый раз. Сжатие данных не
производилось. Полученный файл был передан в
город Б; пропускная способность канала связи с
городом Б в 4 раза выше, чем канала связи с городом
А. Сколько секунд длилась передача файла в город Б?
В ответе запишите только целое число, единицу
измерения писать не нужно.

25. Задача 3

• Камера дорожного наблюдения делает цветные
фотографии с разрешением 1024 на 768 пикселей,
используя палитру из 4096 цветов. Снимки
сохраняются в памяти камеры, группируются в
пакеты по 100 штук и отправляются в центр
обработки по каналу связи с пропускной
способностью 128 Кбайт/сек. На сколько
процентов необходимо сжать изображения, чтобы
передавать один пакет за 6 минут? Заголовки и
другую служебную информацию не учитывать. В
ответе запишите число — округлённый до целого
процент сжатия. Знак процента писать не нужно.

26. Задание 11 - Вычисление количества информации

• Алфавитный подход:
• Мощность алфавита (N) — количество
символов
• Информационный вес символа: i = log₂(N)
• 2^i=N
• Объем текста: I = K × i (где K — количество
символов)

27. Логарифм в Python

• import math
• x = 256
• base = 2
• result = math.log(x, base)
• print(result)

28. Задача 1

• При регистрации в компьютерной системе
каждому пользователю выдаётся пароль,
состоящий из 15 символов и содержащий
только символы Е, Г, Э, 2, 0, 1, 3. Каждый
такой пароль в компьютерной программе
записывается минимально возможным и
одинаковым целым количеством байт (при
этом используют посимвольное кодирование
и все символы кодируются одинаковым и
минимально возможным количеством бит).
Сколько байт памяти требуется для записи 25
паролей?

29. Задача 2

• При регистрации в компьютерной системе
каждому пользователю выдаётся пароль,
состоящий из 15 символов и содержащий
только символы А, Б, В, Г, Д, Е. Каждый такой
пароль в компьютерной программе
записывается минимально возможным и
одинаковым целым количеством байт, при
этом используют посимвольное кодирование
и все символы кодируются одинаковым и
минимально возможным количеством бит.
Определите, сколько байт необходимо для
хранения 20 паролей.

30. Основной синтаксис

• Сохранение в переменную
• H = 256
• Вывод в консоль
• print(V/(H*W))
• Приоритет операций
• r1 = 2 + 3 * 4
• r2 = (2 + 3) * 4

31. Математические операторы

• a = 10
• b=3
• print("Сложение:", a + b) # 13
• print("Вычитание:", a - b) # 7
• print("Умножение:", a * b) # 30
• print("Деление:", a / b)
# 3.333…
print("Возведение в степень:", a ** b) #
1000

32. Логарифм в Python

• import math
• x = 200
• base = 2
• result = math.log(x, base)
• print(result)

33. Быстрый перевод

• Биты → Байты: делим на 8
• Байты → КБ: делим на 1024
• КБ → МБ:
делим на 1024
• МБ → ГБ:
делим на 1024
• Обратно:
• Байты → Биты: умножаем на 8
• КБ → Байты: умножаем на 1024
• МБ → КБ:
умножаем на 1024
• ГБ → МБ:
умножаем на 1024

34. Шпаргалка для задания №7

• V = W × H × i (бит)
• где W — ширина, H — высота, i — глубина
цвета
• Количество цветов = 2^I
• V = f × i × t × k (бит)
• Объем = Частота × Разрядность × Время ×
Каналы
• Объем = Скорость × Время
• V=v×t

35. Шпаргалка для задания №11

• Мощность алфавита (N) — количество
символов
• Информационный вес символа: i = log₂(N)
• Объем текста: I = K × i (где K — количество
символов)

36. Задача для закрепления 1

• Для хранения произвольного растрового
изображения размером 1024 × 1024 пикселей
отведено 512 Кбайт памяти, при этом для
каждого пикселя хранится двоичное число —
код цвета этого пикселя. Для каждого
пикселя для хранения кода выделено
одинаковое количество бит. Сжатие данных
не производится. Какое максимальное
количество цветов можно использовать в
изображении?

37. Задача для закрепления 2

• Автоматическая фотокамера производит
растровые изображения размером
640 × 480 пикселей. При этом объём файла
с изображением не может превышать
320 Кбайт, упаковка данных не
производится. Какое максимальное
количество цветов можно использовать в
палитре?

38. Задача для закрепления 3

• Автоматическая фотокамера производит
растровые изображения размером 600 на
450 пикселей. При этом объём файла с
изображением не может превышать
90 Кбайт, упаковка данных не
производится. Какое максимальное
количество цветов можно использовать в
палитре?

39. Задача для закрепления 4

• Автоматическая фотокамера делает
фотографии высокого разрешения с
палитрой, содержащей 224 = 16 777 216
цветов. Средний размер фотографии
составляет 12 Мбайт. Для хранения в базе
данных фотографии преобразуют в чёрноб
⁠елый формат с палитрой, содержащей 256
цветов. Другие преобразования и
дополнительные методы сжатия не
используются. Сколько Мбайт составляет
средний размер преобразованной
фотографии?

40. Задача для закрепления 5

• Музыкальный фрагмент был записан в формате
моно, оцифрован и сохранён в виде файла без
использования сжатия данных. Размер
полученного файла — 28 Мбайт. Затем тот же
музыкальный фрагмент был записан повторно в
формате стерео (двухканальная запись) и
оцифрован с разрешением в 3,5 раза выше и
частотой дискретизации в 2 раза меньше, чем в
первый раз. Сжатие данных не производилось.
Укажите размер полученного при повторной
записи файла в Мбайт. В ответе запишите только
целое число, единицу измерения писать не нужно.

41. Задача для закрепления 6

• Музыкальный фрагмент был записан в формате
стерео (двухканальная запись), оцифрован с
частотой дискретизации 44 кГц и разрешением
16 бит и сохранён без использования сжатия
данных. Получился файл размером 120 Мбайт.
Затем тот же фрагмент был записан в формате
квадро (четырёхканальная запись) с частотой
дискретизации 88 кГц и тоже сохранён без сжатия,
при этом получился файл размером 720 Мбайт. С
каким разрешением проводилась вторая запись?
В ответе укажите целое число — разрешение в
битах, единицу измерения писать не нужно.

42. Задача для закрепления 7

• Музыкальный фрагмент был записан в формате моно,
оцифрован и сохранён в виде файла без
использования сжатия данных. Затем тот же
музыкальный фрагмент был записан повторно в
формате стерео (двухканальная запись) и оцифрован с
разрешением в 3 раза больше и частотой
дискретизации в 4 раза меньше, чем в первый раз.
При этом производилось сжатие данных, объем
сжатого фрагмента на 40% меньше исходного. Размер
полученного файла — 18 Мбайт. Укажите размер
файла в Мбайт, полученного при начальной записи. В
ответе запишите только целое число, единицу
измерения писать не нужно.

43. Задача для закрепления 8

• Голосовое сообщение продолжительностью
90 с было записано в формате стерео и
оцифровано с глубиной кодирования 16 бит и
частотой дискретизации 48 000 измерений в
секунду. Сжатие данных не использовалось.
Файл с оцифрованным голосовым
сообщением был передан по каналу связи,
пропускная способность которого 3200 бит/с.
Сколько секунд длилась передача файла? В
ответе запишите целое число, единицу
измерения указывать не нужно.

44. Задача для закрепления 9

• Аудиопоток кодируется в режиме стерео (2
канала) с частотой дискретизации 48 кГц и
передаётся по каналу с пропускной
способностью 45 Кбайт/⁠
сек. При этом
используются методы сжатия, которые
позволяют сократить объём передаваемой
информации на 84%. С какой максимальной
глубиной кодирования можно вести запись?
В ответе укажите только целое число —
максимально возможную глубину
кодирования в битах.

45. Задача для закрепления 10

• Для регистрации на сайте некоторой страны пользователю
требуется придумать пароль. Длина пароля — ровно 11
символов. В качестве символов могут быть использованы
десятичные цифры и 32 различные буквы местного алфавита,
причём все буквы используются в двух начертаниях: как
строчные, так и прописные (регистр буквы имеет значение!).
Под хранение каждого такого пароля на компьютере
отводится одинаковое и минимально возможное целое
количество байтов. При этом используется посимвольное
кодирование, и все символы кодируются одинаковым и
минимально возможным количеством битов. Определите
объём памяти, который используется для хранения 50
паролей. (Ответ дайте в байтах.)

46. Задача для закрепления 11

• При регистрации в компьютерной системе каждому
пользователю выдаётся пароль, состоящий из 15 символов и
содержащий только символы из 12-⁠
символьного набора: А, В,
C, D, Е, F, G, H, К, L, M, N. В базе данных для хранения сведений
о каждом пользователе отведено одинаковое и минимально
возможное целое число байт. При этом используют
посимвольное кодирование паролей, все символы кодируют
одинаковым и минимально возможным количеством бит.
Кроме собственно пароля, для каждого пользователя в
системе хранятся дополнительные сведения, для чего
отведено 12 байт на одного пользователя. Определите объём
памяти (в байтах), необходимый для хранения сведений о 50
пользователях. В ответе запишите только целое число —
количество байт.

47. Задача для закрепления 12

• При регистрации в компьютерной системе каждому
пользователю выдаётся пароль, состоящий из 23 символов. В
качестве символов используются буквы из 12-⁠
символьного
алфавита. В базе данных для хранения сведений о каждом
пользователе отведено одинаковое и минимально
возможное целое число байт. При этом используется
посимвольное кодирование паролей, все символы
кодируются одинаковым и минимально возможным
количеством бит. Кроме собственно пароля в системе
хранятся дополнительные сведения о каждом пользователе,
для чего выделено целое число байт; это число одно и то же
для всех пользователей. Для хранения сведений о 297
пользователях потребовалось 13 068 байт. Сколько байт
выделено для хранения дополнительных сведений об одном
пользователе? В ответе запишите только целое число —
количество байт.