Научный проект Разработка калькулятора на языке Python

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Нефтекамский многопрофильный колледж

 

 

 

 

 

 

ТЕМА НАУЧНО – ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ

Разработка калькулятора на языке Python

 

 

 

Содержание

 

Введение

1. Основа языка Python

1.1 История создания и философия Python

1.2 Виды языка программирования

2. Классификация и обзор языка программирования Python

2.1 Среда PyCharm

3. Создание калькулятор в PyCharm на языке Python

4. Охрана труда при работе на персональном компьютере

Заключение

Список используемой литературы

 

Введение

 

Все мы знаем, что сейчас в России обучают языкам программирования Python. В этом проекте будут показаны достоинства и недостатки языка программирования Python, этапы его развития, история, а так же применение его в современном мире и его актуальность.

Язык программирования – это определенный набор правил, используемый для выполнения компьютером каких либо команд и действий который он понимает. Главная задача написать инструкцию которая понятно лишь компьютеру.

Программный код – текст программы на любом языке программирования.

Язык Python –  высокоуровневый язык программирования общего назначения. Язык не обладающий такой строгостью как остальные программы, что дает большой плюс в легкости освоении этого языка.

Актуальность. Язык программирования Python является очень актуальным, за ее простоту и гибкость ее используют в различных крупных компаниях.  Google используют язык Python в своей поисковой системе. Компании Intel, Qualcomm используют язык Python для тестирования аппаратного обеспечения. YouTube в значительной степени реализованы в Python. Компании Chase, UBS, BitTorrent используют Python для прогнозирования финансового рынка, а так же для обмена файлами в пиринговых сетях. NASA, JPL, Fermilab используют для научных вычислений. Агентство Национальной Безопасности использует Python для шифрования и анализа данных. Python на данный момент является практически самым удобным, красивым и элегантным и гибким языком программирования. Изучение языка Python дает возможность прорваться в карьерном росте, а так же в освоении остальных языков программирования.

Объект: программа Python.

Предметом исследования: разработка «Калькулятора» на языке программирования Python.

Цель проекта: разработка калькулятора на языке программирования Python

Задачи проекта:

1.     Проанализировать научную литературу

2.     Узнать историю развития языка Python.

3.     Провести обзор возможностей языка Python

4.     Узнать историю развития языка Python.

5.     Создать калькулятор на основе языка программирования Python

В процессе решения поставленных задач были использованы следующие методы научного исследования: анализ научной литературы по проблеме исследования; системный анализ и статистическая обработка материала, практическое моделирование на языке программирования.

Методологической основы исследования явились труды следующих разработчиков: Гвидо Ван Россум, Алекс Мартелли, Бьярне Страуструп, Брюс Эккель, Тим Питерс.

         Структура работы. Данная работа состоит из введения, 3 глав, заключения, и библиографического списка.

         Во введении обосновывается актуальность проблемы исследования, определяется объект, предмет и цель исследования, формулируются задачи исследования.

         В 1 главе «Основа языка Python» описывается история и сам язык программирования Python.

         Во 2 главе «Классификация и обзор языка программирования Python» описываются достоинства и недостатки программы, сферы его применения, среды для машинного кода, библиотеки и расширения.

          В 3 главе «Создание калькулятор в PyCharm на языке Python» описывается практическая часть разработки калькулятор.

         В заключении подведены итоги по данной работе.

         Работа состоит из 19 страниц, в работе присутствуют 10 рисунков, библиографический список состоит из 12 источников.   

1. Основа языка Python

 

1.1 История создания и философия Python

 

Python — удобный и довольно модный сам по себе язык программирования, живой и перспективный, обеспечивающий легкий старт. Он, конечно, не обладает такой же строгостью Паскаля, что есть не всегда хорошо для развития алгоритмического мышления, формирование алгоритмической культуры. Python обладает очень интересной особенностью. Он не содержит операторных скобок, вместо этого блоки выделяются отступами: пробелами или табуляцией, а вход в блок из операторов осуществляется двоеточием. Однострочные комментарии не выполняются и начинаются со знака «#», многострочные начинаются и заканчиваются двойными или ординарными кавычками. Присвоение значений переменной осуществляется с помощью знака «=», а для сравнения «==», возведение в степень осуществляется «**».

Операторы while, if, for составляют операторы перемещения. Оператор for используется в цикле и для сравнения переменной и списка.

Существуют разные библиотеки для языка Python. В Python существует более 130000 библиотек применяемые в разных областях и их число каждый день растет. Для визуализации используют такие библиотеки: Folium, Matplotlib, Seaborn.

Язык Python разработал голландский программист Гвидо Ван Россум ( Guido van Rossum ) в 1991 году. Гвидо был фанатом британского комедийного сериала «Monty Python’s Flying Circus», откуда и пришло название языка.

Благодаря без успешному проекта Гвидо Ван Россум понял, что без обратной связи и интернета развитие языка программирования невозможен. Так провалился его проект ABC, который является прототипом Python. Для Python он создал PEP – индекс, регламент по внесению изменения в структуру и синтаксис языка.

Версия Python 1.0 появилась еще в 1994 и самой последней версией является Python 3.12 в 2023. Чтобы компаниям не было трудно переходить на новую версию сообщество Python 12 лет выпускали обновления для старой версии.

В 2021 году языку Python исполнилось 30 лет. За это время он превратился из домашнего прототипа в мировой язык программирования. Самое важное — с 2019 года Python полностью независим от основателя и развивается силами сообщества. А это означает стабильность на протяжении долгого будущего.

Разработчики языка Python придерживаются определённой философии программирования, называемой «The Zen of Python». Её текст выдаётся интерпретатором Python по команде import this ( работает один раз за сессию). Автором этой философии считается считается Тим Петерс ( Tim Peters ).

 

1.2 Виды языка программирования

 

Язык программирования может быть компилируемым и интерпретируемым.

Если программа написана на компилируемом  языке (C, C++, Pascal), то перед ее выполнением нужно полностью проверить на наличие синтаксических ошибок и уже после этого перевести в понятную для компьютера форму – машинный код. Это делает специальная программа, которая называется компилятором.

Если программа написана на интерпретируемом языке (Python, PHP, Ruby), она не переводится в машинный код целиком. Вместо этого специальная программа которая называется интерпретатором, идет по коду, анализирует его и выполняет каждую отдельную команду.

Существуют языки программирования, которые совмещают оба подхода (С#, Java). В таких языках код исходной программы сначала компилируется в промежуточный код (байт-код), а уже потом, во время выполнения, переводиться в машинный код.

Разные источники по разному сообщают какие виды языков программирования существуют. Некоторые пользователи утверждают что их уже более 9000.  В Википедии 700 языков программирования и все эти языки применяются в разных сферах и областях. В наши дни с хорошим рейтингом насчитывают 150 языков программирования и эти рейтинги основаны  на мнении опытных инженеров со всего мира, а так же популярных поисковых систем: Google, Wikipedia, YouTube, Bing и Amazon.

 

2 Классификация и обзор языка программирования Python

 

2.1 Среда PyCharm

 

Язык Python является практически самым удобным, простым в изучении и оформлении и практически самым понятным для нашего восприятия. Python является интерпретируемым языком, то есть он выполняет код построчно. Огромным плюсом является что Python это язык с динамической типизацией. Динамическая типизация является особенность языка, которая позволяет нам не объявлять типы переменных заранее. Это означает, что мы можем создать переменные и присваивать им значения любого типа, без необходимости явно указывать их тип.

Существует огромное количество библиотек для простейшего выполнения рутинных задач. К началу 2024 года Python остается очень популярным языком. Кроме своей простоты и легкого синтаксиса, она имеет более 120000 библиотек и их число с каждым днем растет.

Язык Python это высокоуровневый и платформонезависимый язык программирования. Программы на Python можно создавать и запускать на разных операционных системах ( Linux, Windows, OS X ).

Это простой и встраиваемый скриптовой язык. Встраиваемый скриптовой язык – это язык программирования, который разработан для записи последовательной операции, выполняемых пользователем на своем компьютере.

Недостатками Python являются низкая скорость выполнения по сравнению с другими такими языками, как C и C++. Это недостаток лишает возможностей для разработчиков создавать высокопроизводительные проекты. Трудность переноса на другие системы из за большого количества библиотек, а так же ресурсоемкость. Python не подходит для объемных проектов из за памяти.

Python – это главный инструмент для работ с данными, а значит он востребован в тех сферах, где нужно считать, делать прогнозы, искать и создавать базы данных. Python можно использовать для создания сайта и разработки игр, многие современные игры были созданы с помощью Python, разработка программных обеспечений, веб-разработка. Sims, World of Tanks, Rust были созданы на основе языка Python.

Python из за обили материалов и скорости выполнения программы используют в машинном обучении. Машинное обучение – это наука о создании алгоритмов и моделей для компьютера, с дальнейшей автоматизацией в этом направлении.

Python имеет огромное количество расширений и библиотек, в том числе и для дизайна. Благодаря этим библиотекам можно создавать сайт и создавать графический интерфейс и дизайн для этого сайта. Tkinter – это свободное программное обеспечение, платформеннная графическая библиотека, созданная Гвидо Ван Россумом и Стином Лумхольтом.

 

PyCharm – это интегрированная среда для языка программирования Python, представляющая набор для написания программного кода и визуализации.  PyCharm позволяет установить расширения и библиотек, а так же использовать дополнительные модули.

Интегрированная среда – это специальный редактор исходного кода, автоматизации и откладчик.

 

 

3 Создание калькулятора в PyChram на языке Python

 

Создание калькулятора с Virtualnev

1. Создание нового проекта.

Запускаем PyCharm. В нашем случае это PyCharm Community Edition. Перед нами появляется окно с функциями Новый проект, Найти проект, Получить из VCS. Для создания проекта наведем и нажмем на Новый проект.

Рисунок 1 -  Первые настройки проекта в PyCharm

 

Далее выбираем настройки проекта.

 

2. Создание переменных и операторов.

Для создания переменных мы присваиваем с помощью “=”  и команды float(input()) вещественный тип переменного. Добавляем операторы для получения результатов при операциях между переменными (рис.2).

 

Рисунок 2 – Программный код создания переменных

 

3. Создание  программ с ветвлением.

Для создания ветвления мы используем условные операторы if-elif. Пишем условие и блок кода (рис.3).

 

Рисунок 3 – Программный код ветвления

 

Далее присваиваем с помощью клавиатуры данные переменным и указываем оператор. Настраиваем отступы. Для этого нажимаем на необходимую строку и отступаем на 4 пробела.

4. Результат

Нажимаем на кнопку Run и открываем консоль(рис. 4).

 

Рисунок 4 – Проверка программы

 

Таким образом можно создать калькулятор для любых задач.

 

4 Охрана труда при работе на персональном компьютере

 

Охрана труда при работе на персональном компьютере является очень важной частью для здоровья и безопасности работника. На работника при работе могут влиять электромагнитные излучение, удар тока при неправильной эксплуатации, физическое перегрузки, эмоциональное воздействие, напряжение зрительных функций, нарушение осанки, а так же малая физическая активность, заболевание суставов. При неправильной организации работы у работника так же может быть стресс из за постоянного требования принятий решений. Какие правила соблюдать для минимального вреда для здоровья при работе за компьютером:

·     Соблюдать расстояние от монитора. Правильным расстоянием считается расстояние когда работник может дотянуться кончиком пальца руки до монитора.

·     Соблюдение перерыва и зарядки. При постоянной работе может повлиять на зрительные контакты, суставы и позвоночник. Во время работы нужно организовать зарядку для мышц и глаз.

·     Угол наклона монитора должен быть 35 градусов

·     Обеспечение прямой осанки

·     Клавиатура не должна находиться на краю стола. При работе с мышью и клавиатурой руки должны быть согнуты.

·     Настройка монитора для защиты глаз. Должны быть правильны настроены свет в комнате, а так же яркость и контрастность монитора.

Необходимо так же убедиться в работе компьютера и соблюдать технику безопасности при работе за ней:

·     Не заходить с едой и не кушать за работой на персональном компьютере, а так же не пить воду.

·     Проверить сеть, провода соединенные для работы компьютера. В случае неполадок устранить или позвать мастера.

·     Защита от вируса и вредоносных ПО. Необходимо скачать антивирус и ежемесячно проверять на наличие вредоносных ПО.

·     Проветривать помещение. Очищать компьютер от мусора и пыли раз в полгода. Проверить на наличие грызунов для предотвращения поломки проводов.

·     Бережное обращение с оборудованием.

·     Не допускать изгибов шнурок, неисправности вилок и компьютера. Работать исключительно сухими руками

·     Не оставлять оборудование без присмотра.

·     Не прикасаться к поврежденным деталям. При завершении работы не забыть отключить все источники электропитания.

·     Не производить самостоятельные работы по исправлению неисправностей оборудования. Не допускать частых отклонений в работе, а так же не допускать иные лица к оборудованию.

При работе за компьютером работник должен соблюдать техническую дисциплину. Работник обязан выполнять работу в рамках своей программы и не заниматься лишними делами. Поддерживать порядок рабочего времени и стола. За нарушение правил безопасности и труда работник привлекается к ответственности и возмещению ущерба.

При возникновении аварийных ситуациях немедленно необходимо прекратить работу и сообщить о ситуации руководителю или заместителю и вызвать техническую службу. Полностью отключить оборудование от электропитания и не приступать к работе до полного исправления оборудования. При необходимости оказать первую помощь пострадавшим и доставить в медицинское отделение или вызвать скорую медицинскую помощь. При обнаружении запахи гари, дыма, постороннего шума следует отключить оборудование от электросети и обнаружить неисправность. Сообщить руководителю или заместителю.

 

Заключение

 

Спустя появления в 1991 язык программирования Python положила начало появлению новых методов и областей. Python является мощным, удобным и универсальном инструментом который используется во многих областях. Его простота и читаемость кода делают его отличным выбором для начинающих программистов, а широкий набор библиотек и фреймворков делает его подходящим для разработки различных приложений и решения разнообразных задач. Одним из основных преимуществ Python является его удобство в использовании. Благодаря простому и понятному синтаксису, программистам проще писать и поддерживать код на данном языке. Python также обладает развитой экосистемой, включающей богатый выбор библиотек и модулей, что значительно упрощает разработку и повышает продуктивность.

Python поддерживает различные парадигмы программирования, включая процедурное, объектно-ориентированное и функциональное программирование. Это позволяет программистам выбирать наиболее подходящий подход в зависимости от требований и характеристик проекта.

Язык Python также широко применяется в области науки о данных и искусственного интеллекта. Благодаря библиотекам, таким как NumPy, Pandas, TensorFlow и PyTorch, Python стал популярным инструментом для обработки и анализа данных, машинного обучения и глубокого обучения.

Наконец, Python обладает большим сообществом разработчиков, которые активно вносят вклад в его развитие и поддержку. Пользователи Python могут обмениваться опытом, задавать вопросы и находить полезные ресурсы, что способствует быстрому решению проблем и получению поддержки.

Все эти факторы делают Python привлекательным и эффективным инструментом для программирования в различных сферах.

Несмотря на большое разнообразие средств для создания программы, создание программы с помощью PyCharm является легко осваиваемой, удобной и доступной платформой, которая входит в состав платформ для профессионального программирования, а так же обучения.

 

Список используемой литературы

 

1.   Лутц М. Изучаем Python, 4-е издание. – Пер. с англ. – СПб.: Символ-Плюс, 2019. – 1280 с.

2.   Златопольский Д.М. Основы программирования на языке Python. – М.: ДМК Пресс, 2019. – 284 с.

3.   Лутц М. Программирование на Python, том II, 4-е издание. – Пер. с англ. – СПб.: Символ-Плюс, 2020. – 992 с.

4.   Гэддис Т. Начинаем программировать на Python.  – 4-е изд.: Пер. с англ. – СПб.: БХВ-Петербург, 2019. – 768 с.

5.   Лучано Рамальо Python. К вершинам мастерства. – М.: ДМК Пресс, 2020. – 768 с.

6.   Свейгарт, Эл. Автоматизация рутиных задач с помощью Python: практическое руководство для начинающих. Пер. с англ. — М.: Вильямc, 2019. – 592 с.

7.   Рейтц К., Шлюссер Т. Автостопом по Python. – СПб.: Питер, 2021. – 336 с.: ил. – (Серия «Бестселлеры O’Reilly»).

8.   Любанович Билл Простой Python. Современный стиль программирования. – СПб.: Питер, 2022. – 480 с.: – (Серия «Бестсепперы O’Reilly»).

9.   Доусон М. Программируем на Python. – СПб.: Питер, 2014. – 416 с.

10.       Прохоренок Н.А. Python 3 и PyQt. Разработка приложений. – СПб.: БХВ-Петербург, 2022. – 704 с.

11.       Пилгрим Марк. Погружение в Python 3 (Dive into Python 3 на русском)

12.       Прохоренок Н.А. Самое необходимое. — СПб.: БХВ-Петербург, 2020. — 416 c.

13.       Федоров, Д. Ю.  Программирование на языке высокого уровня Python : учебное пособие для прикладного бакалавриата / Д. Ю. Федоров. – 2-е изд., перераб. и доп. – Москва : Издательство Юрайт, 2019. – 161 с. – (Бакалавр. Прикладной курс). – ISBN 978-5-534-10971-9. – Текст: электронный // ЭБС Юрайт [сайт]. – URL: https://urait.ru/bcode/437489 (дата обращения: 01.02.2024).

14.       Шелудько, В. М. Основы программирования на языке высокого уровня Python: учебное пособие / В. М. Шелудько. – Ростов-на-Дону, Таганрог: Издательство Южного федерального университета, 2021. – 146 c. – ISBN 978-5-9275-2649-9. – Текст: электронный // Электронно-библиотечная система IPR BOOKS: [сайт]. – URL: http://www.iprbookshop.ru/87461.html (дата обращения: 01.02.2024). – Режим доступа: для авторизир. пользователей

15.       Шелудько, В. М. Язык программирования высокого уровня Python. Функции, структуры данных, дополнительные модули: учебное пособие / В. М. Шелудько. – Ростов-на-Дону, Таганрог: Издательство Южного федерального университета, 2020. – 107 c. – ISBN 978-5-9275-2648-2. – Текст: электронный // Электронно-библиотечная система IPR BOOKS: [сайт]. – URL: http://www.iprbookshop.ru/87530.html (дата обращения: 01.02.2024). – Режим доступа: для авторизир. пользователей

 

 

Скачано с www.znanio.ru