Python для фізиків. Вступ. Лабораторні роботи

Міністерство освіти і науки України
Східноєвропейський національний університет імені Лесі Українки
Кафедра теоретичної та математичної фізики імені А. В. Свідзинського
Python для фізиків. Вступ
Лабораторні роботи
Вілігурський Олег Миколайович
старший викладач кафедри теоретичної та математичної
фізики імені А. В. Свідзинського
Луцьк - 2020

Інформаційні технології та системи. Python
Лабораторна робота № 1.
Вступ. Змінні. Операції. Типи даних.
1. Запустіть Python в інтерактивному режимі. Обчисліть вирази:
o 1234·4321
o
3
1
2
1

o 0,5 +
2
1
o
5,05
3
:
12
5
4
3
1
2
1
7








o
)1(
2
i
o 21000
o
3
2
2
o )1(72 i
2. Покажіть роботу викладачу.
3. Запустіть оболонку IDLE. Створіть файл і збережіть його у свою папку
під іменем helloworld.py.
4. Напишіть програму, яка виводить текст Hello, World!
5. В цій самій програмі створіть змінну course і надайте їй значення
Python.
6. Створіть змінну з ім’ям x і надайте їй значення 50.
7. Виведіть суму 5 + 10, використовуючи дві змінні: x та y.
8. Створіть змінну з ім’ям z, надайте їй значення x + y та виведіть
результат.
9. Приберіть недопустимі символи в імені змінної: 2my-first_name =
"John".
10.Одним рядком створіть змінні x, y, z і їм усім надайте значення
деруни.
11.Покличте викладача для перевірки.

Типи даних. Функції.
1. Напишіть у зошиті, який тип даних видасть Python таким кодом:
x = 5
print(type(x))
2. Те саме питання, якщо а) x = "5", б) x = 20.5, в) x = True?
3. Запустіть оболонку IDLE. Створіть файл і збережіть його у свою папку
під іменем numbers.py.
4. Створіть змінну x і надайте їй значення 8. Перетворіть тип змінної у
дійсний.
5. Створіть змінну y = 8.7 і перетворіть її тип у цілий.
6. Перетворіть x у комплексне число.
7. Створіть змінну txt = "Hello World" і виведіть довжину рядка.
8. Виведіть перший символ змінної txt.
9. У змінну txt2 передайте символи з 2-го по п’ятий (не включаючи 5-й).
10.У змінній txt3 = " Hello World " приберіть зайві пробіли.
11.Переведіть txt3 у верхній регістр, а txt – в нижній.
12.Замініть у txt букви H на J.
13.Створіть змінні n = 5, score = 87 і txt4 = "Я здав ??? екзаменів і отримав
середній бал ???". Замість ??? вставте належні символи форматування,
щоб виводився текст "Я здав 5 екзаменів і отримав середній бал 87".
14.Напишіть функцію hoursToMinutes, яка переводить години в
хвилини.
15.Напишіть функцію addition, яка отримує два аргументи і повертає їх
суму.
16.Напишіть функцію rect, яка буде отримувати два аргументи – ширину і
висоту прямокутника – і виводити його периметр, площу і довжину
діагоналі.
17.Напишіть функцію minutesToHours, яка отримує хвилини і повертає
час у форматі «гг:хх». Наприклад: minutesToHours(133)  2:13.
18.Напишіть програму, яка генерує випадкове тризначне число і обчислює
суму його цифр.
19.Покличте викладача для перевірки.

Функції.
1. Напишіть функцію, яка отримує два аргументи – години і хвилини – і
повертає відповідне значення секунд.
2. Напишіть функцію animals(chickens, cows, pigs), яка отримує
три аргументи – число курей, корів і свиней на фермі і повертає сумарне
число лап у тварин.
3. Напишіть функцію difference(lst), яка отримує в якості аргументу
масив і повертає різницю значень його останнього і першого елементів.
4. Напишіть функцію get_sum_of_elements(lst), яка отримує в
якості аргументу масив і повертає суму значень усіх його елементів.
5. Напишіть функцію swap_elements(lst), яка отримує в якості
аргументу масив і переставляє у ньому перший і останній елементи.
Перевірте рядочком коду print(swap_elements([-1,1,3])).
6. Напишіть функцію name(txt), яка отримує аргументом ім’я, по
батькові і прізвище, а повертає ім’я і прізвище. Приклад роботи: команда
print(name("Тарас Григорович Шевченко")) повинна
видавати "Тарас Шевченко". Підказка: текстову змінну txt можна
перетворити на список слів методом split(): txt.split(" ").
7. Покличте викладача для перевірки.

Списки.
1. Створіть файл lists.
2. Створіть список authors з такими елементами: "Іван
Котляревський", "Григорій Сковорода", "Адам
Міцкевич" ,"Тарас Шевченко", "Іван Франко", "Джордж
Байрон", "Остап Вишня".
3. Виведіть число елементів списку функцією len.
4. Напишіть код, який змінній k надає значення індексу елемента зі
значенням "Джордж Байрон".
5. Змініть у списку authors значення елементу з індексом k на
"Михайло Коцюбинський".
6. Додайте в кінець списку елемент "Сергій Жадан".
7. Вставте передостаннім елементом "Юрій Андрухович".
8. Видаліть елемент "Адам Міцкевич".
9. Створіть два порожні списки names і surnames.
10.Напишіть код, який у список names помістить імена письменників, а у
surnames – прізвища.
11.Виведіть списки names і surnames.
12.Виведіть список surnames, відсортований проти алфавітного порядку.
13.Створіть змінну n. Надайте їй значення, яке дорівнює кількості Іванів
серед письменників. Виведіть це значення за зразком:
"Кількість Іванів - ???".
14.Покажіть роботу викладачу.

input. if.
1. Створіть файл square_equation.
2. Напишіть програму для знаходження коренів квадратного рівняння.
Значення коефіцієнтів a, b, c користувач повинен вводити з клавіатури.
Приклад виконання коду програми:
3. Збережіть копію файлу під іменем square_equation2. Внесіть у код
такі зміни, щоб у випадку від’ємного дискримінанту видавалось
повідомлення «Рівняння має комплексні корені.» і корені не
обчислювались, а у випадку нульового дискримінанту, видавалось
повідомлення «Рівняння має один корінь: » і значення цього кореня.
Якщо дискримінант додатній, мають виводитись обидва корені.
4. Напишіть програму leap_year, яка просить користувача ввести рік
(ціле число) і перевіряє, чи є цей рік високосним. Правило перевірки
таке: рік є високосним, якщо він кратний до 4, але не кратний до 100, або
ж кратний до 400. Наприклад, високосними є роки 2016, 2020, 2024, …,
2000, 2400…, а не високосними: 2019, 2021, 2022, …,1800, 1900, 2100…
5. Надайте файли для перевірки викладачем.

Цикли
1. У файлі task6_1 напишіть програму, яка генерує список A зі ста
випадкових цілих чисел від нуля до 50 включно. Далі програма повинна
вилучити з A усі одноцифрові числа.
2. У файлі task6_2 напишіть програму, яка генерує список B зі ста
випадкових цілих двоцифрових чисел. Далі програма повинна розділяти
список B на два інших списки – B1 і B2, B1 повинен містити всі непарні
числа з B, а B2 – усі парні.
3. Для двох списків, наприклад, C = [1, 1, 2, 4, 7, 8, 12, 22,
34, 45, 67] і D = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11,
12, 13] напишіть програму task6_3, яка повертає список, що містить
тільки ті числа, які є спільними для обох списків (без повторень).
Протестуйте для списків різної довжини.

Списки, цикли, кортежі…
1. У файлі task7_1 напишіть функцію transformlist, яка може мати
довільне число аргументів і перетворює їх за таким зразком:
transformlist("Іван","Марічка")  Іван і Марічка
transformlist("дід","баба","курочка ряба")  дід,
баба і курочка ряба
Перевірте дію функції таким рядком коду:
print ("На обід " + transformlist("Карпо","Мотря") +
" з'їли " + transformlist("борщ","пироги","шмат
сала", "компот") + ".")
Підказка: можна використати наступне:
Якщо наперед не відомо, скільки аргументів буде передано функції,
перед іменем параметра у визначенні функції додається *.
Таким чином функція кортеж з аргументів і може відповідним чином
отримати доступ до його елементів.
2. У файлі task7_2 напишіть функцію conc, яка може мати довільне
число аргументів, причому аргументами є списки з довільним числом
елементів; функція повинна повертати список, який об’єднує усі ці
списки.
Приклади:
conc([1, 2, 3], [4, 5], [6])  [1, 2, 3, 4, 5, 6],
conc([1], [2], [3], [4], [5])  [1, 2, 3, 4, 5],
conc([1, 2, 3, 4, 5])  [1, 2, 3, 4, 5].

Робота з файлами
1. Завантажте і збережіть у свою робочу папку файл abc.txt, що
знаходиться за адресою https://bit.ly/2KqUqUZ У цьому файлі
міститься віршована абетка, кожен віршик присвяченій одній з літер
абетки.
2. У файлі task8.py напишіть програму, яка просить у користувача
ввести якусь літеру, а потім з файлу abc.txt виділяє стовпчик, що
починається на цю літеру, і текст з цього стовпчика записує у файл
column.txt (в режимі "a" - дописування).
Підказка: Символ кінця рядка: n
3. Потурбуйтесь про те, щоб користувач міг вводити літеру у верхньому чи
нижньому регістрі.
4. Програма повинна працювати незалежно від того, чи усі віршики мають
однакове число рядків. Головна умова для пошуку віршика – буква, на
яку він починається.
5. Надайте файл для перевірки викладачем.
Додаткове завдання
6. Передбачте перевірку введення користувачем «правильної» літери, тобто
літери з набору перших літер віршиків:
"АБВГДЕЄЖЗІЇЙКЛМНОПРСТУФХЦЧШЩЮЯ".
Якщо вводиться інший символ, програма повинна попросити повторити
введення.

Розв’язування нелінійного рівняння
1. Ознайомтесь з методом бісекції для розв’язування нелінійних рівнянь. Це
можна зробити, наприклад, тут:
uk.wikipedia.org/wiki/Метод_бісекції
2. Напишіть програму task9_1.py для розв’язку методом бісекції
рівняння зі списку у кінці сторінки. Номер рівняння відповідає Вашому
номеру у списку: https://bit.ly/2zyxuRn. Точність eps повинна
вводитись користувачем.
3. Ознайомтесь з методом Ньютона для розв’язування нелінійних рівнянь.
Це можна зробити, наприклад, тут:
uk.wikipedia.org/wiki/Метод_Ньютона
4. Напишіть програму task9_2.py для розв’язку методом Ньютона
рівняння зі списку у кінці сторінки. Номер рівняння відповідає номеру,
наступному після Вашого, у списку: https://bit.ly/2zyxuRn.
Якщо Ви останній у списку, розв’язуйте перше рівняння. Точність eps
повинна вводитись користувачем.
Додаткове завдання
6. Самостійно ознайомтесь з методом січних для розв’язування нелінійних
рівнянь. Розв’яжіть цим методом наступне рівняння зі списку.
Знайти дійсні корені рівняння:
1. x3
+x–1=0;
2. x4
+x3
–6x2
+20x–16=0;
3. x4
+10x3
–1=0;
4. x3
+sinx–12x+1=0;
5. x5
–x–0,2=0;
6. x–tgx=0; 0<x<π/2;
7. x5
+11x4
+101x2
+11x+10=0

Метод Ньютона.
1. Ввести початкове (затравочне) x0.
2. Ввести точність ε.
3. Якщо F(x0)=0 – нам неймовірно пощастило, бо ми знайшли голку в копиці сіна; x0 – корінь
рівняння.
4. Порахувати x1 за формулою
 
 0
0
01
' xF
xF
xx  .
5. Поки |x1 – x0| > ε:
x0 = x1
 
 0
0
01
' xF
xF
xx 
6. Шуканий корінь – x1.

Python для фізиків. Вступ. Лабораторні роботи

More Related Content

Similar to Python для фізиків. Вступ. Лабораторні роботи (20)

More from Олег Вілігурський (20)

Recently uploaded (16)

Python для фізиків. Вступ. Лабораторні роботи