визуализатор кода питон тьютор
Визуализатор кода питон тьютор
Большинство программ работает не с отдельными переменными, а с набором переменных. Например, программа может обрабатывать информацию об учащихся класса, считывая список учащихся с клавиатуры или из файла, при этом изменение количества учащихся в классе не должно требовать модификации исходного кода программы.
Раньше мы сталкивались с задачей обработки элементов последовательности, например, вычисляя наибольший элемент последовательности. Но при этом мы не сохраняли всю последовательность в памяти компьютера. Однако, во многих задачах нужно именно сохранять всю последовательность, например, если бы нам требовалось вывести все элементы последовательности в возрастающем порядке (“отсортировать последовательность”).
Для хранения таких данных можно использовать структуру данных, называемую в Питоне список (в большинстве же языков программирования используется другой термин “массив”). Список представляет собой последовательность элементов, пронумерованных от 0, как символы в строке. Список можно задать перечислением элементов списка в квадратных скобках, например, список можно задать так:
В отличие от строк, элементы списка можно изменять, присваивая им новые значения.
В этом примере создается пустой список, далее считывается количество элементов в списке, затем по одному считываются элементы списка и добавляются в его конец. То же самое можно записать, сэкономив переменную n :
Для списков целиком определены следующие операции: конкатенация списков (сложение списков, т. е. приписывание к одному списку другого) и повторение списков (умножение списка на число). Например:
Последовательностями в Питоне являются строки, списки, значения функции range() (это не списки), и ещё кое-какие другие объекты.
Приведем пример, демонстрирующий использование цикла for в ситуации, когда из строки надо выбрать все цифры и сложить их в массив как числа.
2. Методы split и join
Используя специальную магию Питона — генераторы — то же самое можно сделать в одну строку:
У метода split() есть необязательный параметр, который определяет, какая строка будет использоваться в качестве разделителя между элементами списка. Например, вызов метода split(‘.’) вернет список, полученный разрезанием исходной строки по символам ‘.’ :
Если же список состоит из чисел, то придется использовать еще тёмную магию генераторов. Вывести элементы списка чисел, разделяя их пробелами, можно так:
3. Генераторы списков
Для создания списка, заполненного одинаковыми элементами, можно использовать оператор повторения списка, например:
Для создания списков, заполненных по более сложным формулам можно использовать генераторы: выражения, позволяющие заполнить список некоторой формулой. Общий вид генератора следующий:
где переменная — идентификатор некоторой переменной, последовательность — последовательность значений, который принимает данная переменная (это может быть список, строка или объект, полученный при помощи функции range ), выражение — некоторое выражение, как правило, зависящее от использованной в генераторе переменной, которым будут заполнены элементы списка.
Вот несколько примеров использования генераторов.
Создать список, состоящий из n нулей можно и при помощи генератора:
Создать список, заполненный квадратами целых чисел можно так:
Вот так можно получить список, заполненный случайными числами от 1 до 9 (используя функцию randrange из модуля random ):
А в этом примере список будет состоять из строк, считанных со стандартного ввода: сначала нужно ввести число элементов списка (это значение будет использовано в качестве аргумента функции range ), потом — заданное количество строк:
4. Срезы
Со списками, так же как и со строками, можно делать срезы. А именно:
Списки, в отличии от строк, являются изменяемыми объектами: можно отдельному элементу списка присвоить новое значение. Но можно менять и целиком срезы. Например:
Обратите внимание, A[i] — это элемент списка, а не срез!
Визуализатор кода питон тьютор
Для обработки и вывода списка, как правило, используют два вложенных цикла. Первый цикл перебирает номер строки, второй цикл бежит по элементам внутри строки. Например, вывести двумерный числовой список на экран построчно, разделяя числа пробелами внутри одной строки, можно так:
Естественно, для вывода одной строки можно воспользоваться методом join() :
Используем два вложенных цикла для подсчета суммы всех чисел в списке:
Или то же самое с циклом не по индексу, а по значениям строк:
2. Создание вложенных списков
Очевидное решение оказывается неверным:
В визуализаторе обратите внимание на номер id у списков. Если у двух списков id совпадает, то это на самом деле один и тот же список в памяти.
Таким образом, двумерный список нельзя создавать при помощи операции повторения одной строки. Что же делать?
Первый способ: сначала создадим список из n элементов (для начала просто из n нулей). Затем сделаем каждый элемент списка ссылкой на другой одномерный список из m элементов:
Другой (но похожий) способ: создать пустой список, потом n раз добавить в него новый элемент, являющийся списком-строкой:
Но еще проще воспользоваться генератором: создать список из n элементов, каждый из которых будет списком, состоящих из m нулей:
В этом случае каждый элемент создается независимо от остальных (заново конструируется список [0] * m для заполнения очередного элемента списка), а не копируются ссылки на один и тот же список.
3. Ввод двумерного массива
Пусть программа получает на вход двумерный массив в виде n строк, каждая из которых содержит m чисел, разделенных пробелами. Как их считать? Например, так:
Или, без использования сложных вложенных вызовов функций:
Можно сделать то же самое и при помощи генератора:
4. Пример обработки двумерного массива
Данный алгоритм плох, поскольку выполняет одну или две инструкции if для обработки каждого элемента. Если мы усложним алгоритм, то мы сможем обойтись вообще без условных инструкций.
Сначала заполним главную диагональ, для чего нам понадобится один цикл:
Можно также внешние циклы объединить в один и получить еще одно, более компактное решение:
А можно заменить цикл на генератор:
5. Вложенные генераторы двумерных массивов
Для создания двумерных массивов можно использовать вложенные генераторы, разместив генератор списка, являющегося строкой, внутри генератора всех строк. Напомним, что сделать список из n строк и m столбцов можно при помощи генератора, создающего список из n элементов, каждый элемент которого является списком из m нулей:
Но если число 0 заменить на некоторое выражение, зависящее от i (номер строки) и j (номер столбца), то можно получить список, заполненный по некоторой формуле.
Например, пусть нужно задать следующий массив (для удобства добавлены дополнительные пробелы между элементами):
Для создания такого массива можно использовать генератор:
🐍 3 инструмента для отслеживания и визуализации выполнения кода на Python
Перевод публикуется с сокращениями, автор оригинальной статьи Khuyen Tran.
Мотивация
Вы наверняка видели вывод ошибок наподобие показанного ниже:
и хотели, чтобы его было немного легче понять:
Возможно, вам даже захочется визуализировать, какие строки кода выполняются и сколько раз:
Если так, статья даст необходимые инструменты, чтобы достичь цели:
Все, что нужно для использования этих инструментов – одна строка кода!
Loguru
Loguru – это библиотека, которая сделает общение с системой журналов в Python приятнее. Она предоставляет много интересных функций, но одна из них заслуживает отдельного внимания – возможность отлавливать неожиданные ошибки и отображать, какое значение переменной приводит к сбою кода.
Установить Loguru можно одной командой:
Чтобы понять, чем Loguru может быть вам полезна, представьте, что есть 2 функции – division и divide_numbers, при этом функция divide_numbers сейчас выполняется.
Обратите внимание, что комбинации ([2,1,0], 2) возвращают [(2, 1), (2, 0), (1, 0)]. После выполнения приведенного выше кода мы получим следующую ошибку:
Из выходных данных становится ясно, что возвращающая num1 / num2 строка является местом возникновения ошибки, но непонятно, какие значения num1 и num2 ее вызывают. Это можно легко отследить, добавив декоратор Loguru.catch:
Добавив logger.catch исключения гораздо проще понять: ошибка возникает при делении 2 на 0.
Snoop
Чтобы установить snoop, введите следующую команду:
Представим, что у нас есть функция под названием factorial, которая находит факториал целого числа:
Чтобы понять, почему результат factorial(5) равен 20, добавим декоратор snoop в функцию factorial.
В приведенном выше выводе можно просмотреть значения переменных, и какие строки кода выполняются. Теперь легче понять, как работает рекурсия.
Heartrate
Если необходимо визуализировать, какие строки и сколько раз выполняются, попробуйте heartrate.
H eartrate также создан разработчиками snoop. Чтобы его установить, введите команду:
При запуске приведенного выше кода должен открыться новый браузер. Если нет, перейдите на http://localhost:9999 – вы должны увидеть показанный ниже результат:
Диаграммы подсвечивают искомые строки: более длинные полосы означают больше попаданий, а светлые цвета – более свежее изменение.
На приведенной выше иллюстрации мы видим, как выполняется код:
Вывод имеет смысл, так как начальное значение x равно 5, и функция вызывается повторно до тех пор, пока x не станет равным 1.
Теперь мы можем в режиме реального времени видеть, какие строки кода выполняются, и сколько раз отработала каждая из них.
Заключение
Мы изучили три инструмента для отслеживания и визуализации выполнения кода в Python. Надеемся, что с ними отладка станет для вас менее болезненной. Поскольку эти инструменты требуют только одной строки кода, почему бы не попробовать их в работе? Удачи в обучении!
Визуализатор кода питон тьютор
Все ранее рассматриваемые программы имели линейную структуру: все инструкции выполнялись последовательно одна за одной, каждая записанная инструкция обязательно выполняется.
Итак, условная инструкция в Питоне имеет следующий синтаксис:
Для выделения блока инструкций, относящихся к инструкции if или else в языке Питон используются отступы. Все инструкции, которые относятся к одному блоку, должны иметь равную величину отступа, то есть одинаковое число пробелов в начале строки. Рекомендуется использовать отступ в 4 пробела и не рекомедуется использовать в качестве отступа символ табуляции.
Это одно из существенных отличий синтаксиса Питона от синтаксиса большинства языков, в которых блоки выделяются специальными словами, например, нц. кц в Кумире, begin. end в Паскале или фигурными скобками в Си.
2. Вложенные условные инструкции
Внутри условных инструкций можно использовать любые инструкции языка Питон, в том числе и условную инструкцию. Получаем вложенное ветвление – после одной развилки в ходе исполнения программы появляется другая развилка. При этом вложенные блоки имеют больший размер отступа (например, 8 пробелов). Покажем это на примере программы, которая по данным ненулевым числам x и y определяет, в какой из четвертей координатной плоскости находится точка (x,y):
В этом примере мы использовали комментарии – текст, который интерпретатор игнорирует. Комментариями в Питоне является символ # и весь текст после этого символа до конца строки.
3. Операторы сравнения
Как правило, в качестве проверяемого условия используется результат вычисления одного из следующих операторов сравнения: Меньше — условие верно, если первый операнд меньше второго.
> Больше — условие верно, если первый операнд больше второго.
Меньше или равно.
>= Больше или равно.
== Равенство. Условие верно, если два операнда равны.
!= Неравенство. Условие верно, если два операнда неравны.
4. Тип данных bool
4.1. Логические операторы
В Питоне существуют стандартные логические операторы: логическое И, логическое ИЛИ, логическое отрицание.
Пример. Проверим, что хотя бы одно из чисел a или b оканчивается на 0:
Проверим, что число a — положительное, а b — неотрицательное:
5. Каскадные условные инструкции
Пример программы, определяющий четверть координатной плоскости, можно переписать используя “каскадную“ последовательность операцией if. elif. else :
Визуализатор кода питон тьютор
Цикл while (“пока”) позволяет выполнить одну и ту же последовательность действий, пока проверяемое условие истинно. Условие записывается до тела цикла и проверяется до выполнения тела цикла. Как правило, цикл while используется, когда невозможно определить точное значение количества проходов исполнения цикла.
Синтаксис цикла while в простейшем случае выглядит так:
Вот еще один пример использования цикла while для определения количества цифр натурального числа n :
2. Инструкции управления циклом
После тела цикла можно написать слово else: и после него блок операций, который будет выполнен один раз после окончания цикла, когда проверяемое условие станет неверно:
Приведем пример программы, которая считывает числа до тех пор, пока не встретит отрицательное число. При появлении отрицательного числа программа завершается. В первом варианте последовательность чисел завершается числом 0 (при считывании которого надо остановиться).
Другая инструкция управления циклом — continue (продолжение цикла). Если эта инструкция встречается где-то посередине цикла, то пропускаются все оставшиеся инструкции до конца цикла, и исполнение цикла продолжается со следующей итерации.
Увлечение инструкциями break и continue не поощряется, если можно обойтись без их использования. Вот типичный пример плохого использования инструкции break (данный код считает количество знаков в числе).
3. Множественное присваивание
Если слева от знака «=» в множественном присваивании должны стоять через запятую имена переменных, то справа могут стоять произвольные выражения, разделённые запятыми. Главное, чтобы слева и справа от знака присваивания было одинаковое число элементов.
Множественное присваивание удобно использовать, когда нужно обменять значения двух переменных. В обычных языках программирования без использования специальных функций это делается так: