Grudat 2009-09-27
Föreläsning 1: Python!
- Kursen
- Python
- Jämförelse med Java
- Idealviktsalgoritmen
- Skottårsalgoritmen
- Horners algoritm för polynomvärde
- Vetenskapligt
Kursen
Ettans javaprogrammeringskurs Programkonstruktion följs nu av en
datalogisk del som gäller för alla programspråk. På föreläsningarna
används språket Python, eftersom algoritmerna framstår tydligare
utan Javas komplicerade överbyggnad. Den som föredrar att göra
labbarna i något annat språk får göra det.
övningsassarna håller sej i regel till Python. Skillnaden är inte så stor.
Datalogikurser världen över är mycket lika varandra. Innehållet är
i huvudsak det här.
- Abstraktion
- Datastrukturer
- Algoritmer
Därför finns många likvärdiga läroböcker och många användbara
webbplatser. Föreläsningsanteckningarna ska dock täcka kursen bra.
När och hur tentamen ska vara får kursdeltagarna bestämma om
några veckor. Bland förslagen finns
- Konventionell femtimmarstenta.
- Konventionell tretimmarstenta.
- Korttenta med rättning av varandras efter mall.
- Hemtenta.
Python
Python är ett femton år gammalt språk som har blivit mycket populärt
på grund av sin enkelhet. Det påminner mycket om Matlab genom att
vara interaktivt. Kommandot python
kör igång ett system
som direktexekverar pythonrader.
>>> 17*666+4711
16033
>>> utrop="Aj"
>>> utrop*9
'AjAjAjAjAjAjAjAjAj'
Jämförelse med Java
Om man i ett javaprogram stryker allt
onödigt - huvuden, deklaration, måsvingar, semikolon osv - blir
det som står kvar ungefär motsvarande pythonprogram.
Som exempel tar vi ett javaprogram som räknar om grader till radianer.
//Detta är filen Radianer.java
import java.io.*;
class Radianer {
public static void main(String args){
BufferedReader in = new BufferedReader(
new InputStreamReader(System.in));
System.out.print("Antal grader: ");
try {
String rad = in.readLine();
int grader = Integer.parseInt(rad);
double radianer = grader*Math.PI/180;
System.out.println(radianer+"radianer");
}
catch(Exception e){
System.err.println("Inget heltal!");
}
}
}
Och här har vi motsvarande pythonprogram.
from math import pi
grader=input("Antal grader:")
radianer=grader*pi/180
print radianer,"radianer"
Pythonprogrammet körs med python radianer.py
. Det
behövs ingen separat kompilering motsvarande javac Radianer.java
.
Java använder klasser även när programmet inte skapar några objekt,
men i Python definierar man en klass bara när man tänker skapa objekt.
Det tas upp nästa vecka.
Idealviktsalgoritmen
Eftersom algoritmer är kursens tema ska vi börja med en enkel sådan.
---------------------------------------------------------------------------------------
ALGORITM FÖR IDEALVIKT: idealvikt = längd - 110
---------------------------------------------------------------------------------------
Vi vill ha ett program som fungerar enligt följande.
Din längd (cm):188
Din vikt (kg):80
Banta 2 kg!
Det ger oss anledning att skriva en if-sats i Python. Kommentarer
går från brädhögstecknet till radens slut
#coding:latin #Klaga inte på åäö
langd=input("Din längd (cm):") #Inga åäö i variabelnamn
idealet=langd-110
vikt=input("Din vikt (kg):")
if vikt>idealt: #Kolon efter if,while,for,def
print "Banta",vikt-idealet,"kg!" #Indragna rader fixar Emacs
elif vikt<idealet: #Else-if skrivs elif
print "Lägg på dej",idealet-vikt,"kg!"
else: #Även kolon efter else
print "Du har idealvikt!"
Själva algoritmen kan uppfattas som en funktion från längder
till vikter, och den funktionen kan vi skriva så här.
def idealvikt(langd):
return langd-110
Om funktionen definieras i samma fil kan den anropas så här.
idealet=idealvikt(langd)
Om funktionen finns i en egen fil formler.py
måste den importeras.
from formler import idealvikt #from formler import *
#importerar allting
langd=input("Din längd (cm):")
idealet=idealvikt(langd)
- - -
Skottårsalgoritmen
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ALGORITM FÖR SKOTTÅR:
Om årtalet är delbart med fyra är det oftast skottår.
För årtal som slutar på 00 måste dock även seklet vara delbart med fyra.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Vi vill ha en funktion från årtal till dagantal och den kan få finnas
i filen calender.py
def days(year):
if (year%4)!=0: #y%4 är resten när y delas med fyra
return 365 #Vanliga ickeskottår
if (year%100)!=0: #Vanliga skottår
return 366
if (year%400)==0: #År av typen 2000
return 366
return 365 #År av typen 1900
Om vi i huvudprogrammet vill tabellera funktionen behövs en for-slinga.
from calender import days
for year in range(1900,2001): #Övre gränsen kommer inte med
print year,days(year) #1900 365 (det blir en snygg tabell)
Om slingan ska starta från noll räcker range(2001)
,
om den ska hoppa fram med steget fem skrivs det range(1900,2001,5)
.
Men man kan också genomlöpa vilken lista som helst:
for x in [17,666,4711]: print x*x
for y in "rdtls": print y+"imma"
Horners algoritm för polynomvärden
Att beräkna ett polynom term för term är oekonomiskt. I nummekursen
lärdes nog följande effektiva algoritm ut.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ALGORITM FÖR BERÄKNING AV POLYNOMETS VÄRDE FÖR GIVET X:
Sätt y=0
Upprepa följande sats för alla polynomkoefficienter
y=y*x+koefficient
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Exempel: Andragradspolynomet 2x*x+3x-5 beräknas som
y=0
y=y*x+2
y=y*x+3
y=y*x-5
I filen poly.py
programmerar vi detta så här
def polyval(p,x):
y=1
for c in p:
y=x*y+c
return y
def polytab(p,start,slut,steg):
x=start
while x<=slut:
print x,polyval(p,x)
x=x+steg #Kan också skrivas x+=steg
Huvudprogrammet tillverkar en vektor med polynomets koefficienter
och skickar med den i anropet.
from poly import polytab
pol=[2,3,-5]
polytab(pol, 0, 1, 0.1) #Tabell för x = 0.0, 0.1,..., 1.0
print "--------------------" #Eller print "-"*20
polytab(pol, 0, 5) #Tabell för x = 0, 1, 2, 3, 4, 5
Vetenskapligt
All utbildning på KTH ska vila på vetenskaplig grund och
varje kursledare ska förutom kursens stoff försöka bibringa
deltagarna ett vetenskapligt förhållningssätt. Några minuter
av varje föreläsning tänker jag ägna åt vetenskapligheter.
Det glömde jag visst den här gången, annars hade jag sagt följande.
Svenska nobelpristagare i fysik
Det har funnits fyra, varav två varit professorer här på Teknis.
- Gustav Dalén, 1912. Uppfinnare av agafyren mm. Ingen akademisk status.
- Manne Siegbahn, 1924. Professor i röntgenspektroskopi. MSL är hans labb.
- Hannes Alfvén, 1970. Plasmafysikens fader. Alfvénlabbet finns på KTH.
- Kai Siegbahn, 1982. Mannes son, elektronspektroskopiprofessor på KTH.
Hannes Alfvén, den störste av dom, var först professor i teoretisk
elektroteknik (där han efterträddes av kultprofessorn Hallén) och
övergick sedan till plasmafysik och kosmologi. Känd kärnkraftsmotståndare.
Sidansvarig: <henrik@nada.kth.se>
Senast ändrad 26 oktober 2009
Tekniskt stöd: <webmaster@nada.kth.se>