Язык программирования Python. Практикум

ЯЗЫК 

ПРОГРАММИРОВАНИЯ 

PYTHON

Р.А. ЖУКОВ

Москва
ИНФРА-М

202УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

ПРАКТИКУМ

Рекомендовано Межрегиональным учебно-методическим советом 

профессионального образования в качестве учебного пособия 

для учебных заведений, реализующих программу среднего профессионального 

образования по укрупненным группам специальностей 

09.02.00 «Информатика и вычислительная техника», 

38.02.00 «Экономика и управление» 

(протокол № 12 от 24.06.2019)

УДК 004.43(075.32)
ББК 32.973.26-018.1я723
 
Ж86

Жуков Р.А.

Ж86  
Язык программирования Python: практикум : учебное пособие / 

Р.А. Жуков. — Москва : ИНФРА-М, 2023. — 216 с. + Доп. материалы 
[Электронный ресурс]. — (Среднее профессиональное образование).

ISBN 978-5-16-015638-5 (print)
ISBN 978-5-16-108139-6 (online)
Учебное пособие посвящено теоретическому и практическому изу-

чению современного широко используемого языка программирования 
Python. Состоит из пяти глав, в которых последовательно рассмотрены 
такие вопросы, как история языков программирования, особенности 
и основные элементы языка программирования Python (типы данных; 
инструкции, функции, модули; объектно-ориентированное программи-
рование; разработка графических интерфейсов). Материал изложен ком-
пактно, с сохранением строгости, алгоритмичности и детальной прорабо-
танности основных понятий.

Для студентов учреждений среднего профессионального образования 

по укрупненным группам специальностей 09.02.00 «Информатика и вычи-
слительная техника», 38.02.00 «Экономика и управление», а также всех, кто 
интересуется программированием.

УДК 004.43(075.32)

ББК 32.973.26-018.1я723

Р е ц е н з е н т ы:

Двоенко С.Д., доктор физико-математических наук, профессор 

Тульского государственного университета;

Привалов А.Н., доктор технических наук, профессор Тульского го-

сударственного педагогического университета имени Л.Н. Толстого

ISBN 978-5-16-015638-5 (print)
ISBN 978-5-16-108139-6 (online)
© Жуков Р.А., 2020

Материалы, отмеченные знаком 
, доступны 

в электронно-библиотечной системе Znanium

Предисловие

В современном обществе практически ни в одной сфере дея-
тельности человека невозможно обойтись без использования ин-
формационных технологий (ИТ), которые позволяют упростить 
производственно-хозяйственную деятельность организаций в части 
совершенствования информационного обмена, обработки структу-
рированных и неструктурированных данных, решения сложных 
задач экономики, математики, управления и т.п. На рынке труда 
все больше востребованы ИТ-специалисты, которым предлагают 
достойный уровень заработной платы (практически самый вы-
сокий по сравнению с другими специальностями). При этом рабо-
тодатели предъявляют серьезные требования к своим работникам, 
одним из которых является способность к самостоятельной раз-
работке ИТ-приложений, связанных со специальными знаниями 
в области алгоритмизации и программирования. Именно поэтому 
актуальным остается вопрос подготовки квалифицированных спе-
циалистов, которые будут иметь теоретические и практические 
знания в области программирования.
Язык Python — один из современных объектно-ориентиро-
ванных языков программирования, который используют такие 
ИТ-гиганты, как, например, Google и Yandex. К тому же, простота 
и универсальность Python делают его одним из лучших языков 
программирования. В результате освоения учебной дисциплины 
студенты будут:
знать
 
• типы и структуры данных, используемые в языке Python, тех-
нологии обработки, анализа и интерпретации данных различной 
природы;
 
• инструкции и конструкции языка программирования Python;
 
• основные понятия объектно-ориентированного и событийного 
программирования;
 
• возможности языков программирования для  решения матема-
тических и научных задач;
 
• технологии создания программных решений на современных 
языках программирования;
уметь
 
• выбирать структуры данных и алгоритмы, позволяющие решить 
поставленную задачу оптимальным способом, применять алго-
ритмы для поиска и выявления зависимостей в данных;

 
• создавать собственные функции и классы;
 
• создавать приложения с графическим интерфейсом;
 
• использовать библиотеки для решения поставленной задачи;
 
• формализовывать постановку прикладных задач исследования 
с целью программирования решения;
владеть
 
• навыками решения практических задач с использованием высо-
коуровневых структур данных;
 
• навыками использования интегрированных сред разработки для 
создания программ;
 
• навыками работы с математическими библиотеками языка 
Python;
 
• практическими навыками управления данными, включая раз-
личные преобразования данных.
Учебное пособие соответствует рабочей программе дисциплины. 
Пособие содержит в себе теоретический и практический материал, 
упражнения и задания для самостоятельной работы.
Первая глава посвящена истории развития языков программи-
рования и основным подходам к алгоритмизации. Рассмотрены 
особенности и преимущества языка Python, изучен вопрос его 
установки и представлены базовые инструменты работы в режиме 
интерпретатора и среде IDLE.
Следующие главы включают изучение основных элементов 
языка программирования Python: типов данных (глава 2); ин-
струкций, функций, модулей (глава 3); объектно-ориентирован-
ного программирования (глава 4) и разработки графических ин-
терфейсов (глава 5).
Учебное пособие может быть интересно широкому кругу чита-
телей.

Глава 1.

ЯЗЫКИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ

1.1. ПОНЯТИЕ ЯЗЫКА ПРОГРАММИРОВАНИЯ

Язык программирования (ЯП) — это формальная знаковая 
система, предназначенная для описания команд (инструкций) 
и данных, которые могут быть обработаны электронно-вычисли-
тельной машиной (ЭВМ).
Языки программирования являются формальными, или искус-
ственными языками. Они обеспечивают взаимодействие пользова-
теля и ЭВМ.
Формальный язык определен формальной грамматикой. 
По А.Н. Хомскому1, формальные языки классифицируются в со-
ответствии с типами грамматик, которыми они задаются. Языки 
программирования определяются контекстно-свободными грам-
матиками при условии, что символами алфавита являются токены 
(объекты, создающиеся из лексем2 в процессе лексического ана-
лиза), образованные по правилам регулярной грамматики.
Естественные языки (ЕЯ) определяются грамматиками об-
щего вида и в этом смысле отличаются от ЯП, хотя языки прог-
раммирования высокого уровня внешне похожи на ЕЯ, например 
английский язык [3]. Как и все языки, ЯП имеют собственный ал-
фавит, синтаксис и семантику.
Алфавит — это конечный набор символов для конкретного 
языка программирования.
Синтаксис определяет правила образования токенов и правила 
формирования последовательностей токенов.
Семантика — это формальное содержание (смысл) последова-
тельности токенов.
Если в формальных языках построенная фраза грамматически 
правильна, то это означает, что семантически она тоже правильна.

1 
Авраам Ноам Хомский (род. 1928) — американский лингвист, автор клас-
сификации формальных языков (иерархия Хомского). Предложил четыре 
типа формальных грамматик: неограниченные, контекстно-зависимые, кон-
текстно-свободные и регулярные (самые простые).
2 
Лексема — минимальная смысловая единица для языка программирования 
(например: константа, ключевые слова и т.п.). В прикладном программиро-
вании токены и лексемы могут не различаться.

1.2. РАЗВИТИЕ ЯЗЫКОВ ПРОГРАММИРОВАНИЯ

Развитие языков программирования неразрывно связано с раз-
витием вычислительной техники и определенными задачами, ко-
торые было необходимо решать.
Основоположником программирования считают английского 
математика Чарльза Бэббиджа (1791–1871), который изобрел 
первую в мире аналитическую вычислительную машину (прототип 
современных ЭВМ), состоящую из валиков и шестерней, враща-
ющихся с помощью рычага (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Чарльз Бэббидж и его изобретение

Принципы работы машины были основаны на вычислении 
таблиц разностным методом. При этом использовалась только опе-
рация сложения.
Следующий шаг в области программирования сделал Жозеф 
Мари Жаккар (1752–1854), который стал использовать перфо-
карты для алгоритмизации действий ткацких станков (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Жозеф Мари Жаккар и ткацкий станок

Первым в истории программистом мировое сообщество считает 
друга и соратника Бэббиджа Аду Лавлейс (1815–1852). Она раз-
работала описание большой разностной вычислительной машины1, 
составила для нее первую программу, а также ввела такие термины, 
как «рабочая ячейка» и «цикл» (рис. 1.3). Первая программа вклю-
чала алгоритм вычисления чисел Бернулли, и ее текст был опубли-
кован в комментариях к запискам о вычислительной машине ита-
льянского инженера Луиджи Манабреа.

Рис. 1.3. Ада Лавлейс и большая разностная вычислительная машина

Для того чтобы осуществить программирование таких машин, 
использовались особые комбинации цифр, которые «понимала» 
только данная машина. Эти цифровые комбинации назвали машин-
ными кодами [2]. Процесс программирования был очень сложным 
занятием, такое трудоемкое дело могли осилить только специа-
листы, количество которых было невелико.

1 
Технологии того времени не позволили создать машину в таком виде, 
в котором она задумывалась. Полностью собранную большую разностную 
машину удалось сконструировать только в 1906 г. компании Monroe 
Calculating Machine Co.

В конце 1940-х гг., одновременно с созданием первых ЭВМ, 
появились языки программирования первого поколения (языки 
машинно-ориентированной парадигмы программирования1). Они 
представляли собой машинные инструкции-коды в двоичной 
системе счисления. Программисту необходимо было знать уни-
кальные для каждой машины инструкции (набор команд), чтобы 
заставить ЭВМ решить требуемую задачу.
В 1949 г. появляется машинно-ориентированный язык Ассем-
блера (от англ. assembler — сборщик (рис. 1.4)), команды которого 
строго соответствовали командам машины.

Рис. 1.4. Фрагмент кода на машинном языке (слева) и языке Ассемблер 
(справа)

Программировать стало легче за счет введения символьной 
формы записи команд — мнемокодов. Язык Ассемблера активно 
применялся в эпоху третьего поколения ЭВМ.

Справка. Выделяют пять поколений ЭВМ, которые связывают с эле-
ментной базой (составом электронно-вычислительных машин). Первое 
поколение ЭВМ — на базе электровакуумных ламп (1940-е –1950-е гг.); 
второе — транзисторная элементная база (1950-е — 1960-е гг.); третье — 

1 
Термин «парадигма программирования» был введен позже, в 1978 г., Ро-
бертом Флойдом. Парадигма программирования — это подход к програм-
мированию, включающий совокупность идей и понятий, определяющих 
стиль написания компьютерных программ. Машинно-ориентированную 
парадигму программирования иногда называют допарадигмальной. Неко-
торые современные ЯП поддерживают реализацию нескольких парадигм.

интегральные схемы (1960-е — 1970-е гг.); четвертое поколение (микро-
ЭВМ) — микропроцессорная база (1970-е гг. — настоящее время); 
пятое поколение — принципиально новая элементная база, основанная 
на искусственном интеллекте (начало — 1981 г.).

Язык Ассемблера имеет различные вариации. Из них наиболее 
известны Ассемблер A86, Microsoft Macro Assembler (MASM), 
Borland Turbo Assembler (TASM), Watcom Assembler (WASM). 
Именно на Ассемблере A86 писались программы в бывшем СССР, 
когда не было персональных ЭВМ.
Языку Ассемблера соответствовала своя среда разработки 
(рис. 1.5).

Рис. 1.5. Среда разработки языка Ассемблер

В том же 1949 г. сотрудник Пенсильванского университета 
США Джон Моучли, участвуя в проекте создания первого ком-
пьютера общего назначения ЭНИАК и на начальном этапе про-
екта создания более совершенного компьютера EDVAC, разра-
ботал особую систему кодирования машинных команд Short Code, 
которые вводились непосредственно в память машины. Short 
Code — это интерпретатор-переводчик с языка программирования 
на машинный код. Интерпретатор использовал примитивный язык 
программирования высокого уровня. Программист, применяя этот 
язык, писал задачу математическими формулами, затем пользо-
вался специальной таблицей, где каждому символу формул соот-
ветствовали двухлитерные коды. Завершающим этапом работы 
было выполнение специальной программы компьютера, которая 
переводила двухлитерные коды в двоичные машинные коды. Таким 
образом, уже в то время программисты заставили компьютер пере-
водить информацию с языка программирования на машинный код. 
В настоящее время система Джона Моучли Short Code считается 
началом развития современных языков программирования, реали-
зующих процедурную парадигму1.
В 1951 г. Грейс Хоппер (1906–1992) (рис. 1.6), которая была со-
трудницей компании Джона Моучли, создала первый компилятор 
для компьютера МАРК-II2. Компилятором Хоппер осуществлялась 
функция объединения команд. Компилятор выделял память ком-
пьютера, преобразовывал команды высокого уровня (в то время — 
псевдокоды) в комплекс машинных команд (рис. 1.7).
С середины 1950-х гг. в области программирования начинаются 
стремительные изменения. Специалисты теряют интерес к про-
граммированию в машинных командах и переходят к разработке 
и использованию языков — посредников между программистом 
и машиной, отдавая предпочтение императивной парадигме прог-
раммирования.

Справка. Императивное программирование — это парадигма прог-
раммирования, которая имеет следующие особенности. Исходный код 
программы содержит команды (инструкции), которые выполняются 
последовательно. Данные, необходимые для выполнения команды, 
могут читаться из памяти, в которую они были занесены при выпол-
нении предыдущей инструкции.

1 
Процедурная (императивная, директивная, модульная) парадигма — одна 
из вычислительных парадигм, реализуемых в ЯП.
2 
МАРК-II — усовершенствованный компьютер МАРК-I (автоматический 
вычислитель), который состоял из электромеханических реле и переклю-
чателей. Первоначально использовался для военных нужд.