#!/usr/bin/env python
# coding: utf-8

# # Основы программирования в Python
# 
# *Алла Тамбовцева, НИУ ВШЭ*
# 
# *Данный ноутбук основан на [лекции](http://nbviewer.math-hse.info/github/ischurov/pythonhse/blob/master/Lecture%202.ipynb) Щурова И.В., курс «Программирование на языке Python для сбора и анализа данных» (НИУ ВШЭ).*

# ## Введение в списки и цикл `for`

# ### Знакомство со списками

# Создадим список значений возраста респондентов, список `age`:

# In[1]:


age = [23, 25, 32, 48, 19]  # возраст
age


# Элементы списка перечисляются в квадратных скобках через запятую. 
# 
# Можем создать список имен `name`, полностью состоящий из строк:

# In[2]:


name = ["Анна", "Виктор", "Дмитрий", "Алёна", "Павел"] # имена


# А можем создать смешанный список – список, состоящий из элементов разных типов. Представим, что не очень сознательный исследователь закодировал пропущенные значения в списке текстом, написал "нет ответа":

# In[3]:


mix = [23, 25, "нет ответа", 32, "нет ответа"] # все вместе


# Элементы разных типов спокойно уживаются в списке: Python не меняет тип элементов. Все элементы, которые являются строками, останутся строками, числа – числами, а сам список будет обычным списком:

# In[4]:


type(mix)


# *Для тех, кто работал в R:* векторы в R похожи на списки в Python. Но есть важное отличие: векторы в R могут содержать только элементы одного типа. Если типов несколько, один тип вытесняет другой. В R, вектор, содержащий как числа, так и строки, превратился бы в текстовый вектор – вектор типа `character`. Например, `mix` в R выглядел бы так:
# 
#     "23", "25", "нет ответа", "32", "нет ответа"

# У списка всегда есть длина – количество элементов в нем. Длина определяется с помощью функции `len()`. 

# In[5]:


len(age)  # пять элементов


# *Для тех, кто привык к R:* просто `len`, не `length`!

# Если список пустой, то, как несложно догадаться,  его длина равна нулю:

# In[6]:


empty = []
len(empty)


# Раз список состоит из элементов, к ним можно обратиться по отдельности. Главное, нужно помнить, что нумерация в Python начинается с нуля, а не с единицы. Существует несколько обоснований, почему это так, с одним из них мы познакомимся чуть позже, когда будем обсуждать срезы (*slices)*.

# In[7]:


age[0]  # первый элемент age


# Порядковый номер элемента в списке называется индексом. Далее, чтобы не путаться, будем разделять термины: порядковые числительные останутся для обозначения номера элемента в нашем обычном понимании, а индексы – для обозначения номера элемента в Python. Например, если нас будет интересовать элемент 25 из списка `age`, мы можем сказать, что нас интересует второй элемент или элемент с индексом 1:

# In[8]:


print(age)
print(age[1])


# Если элемента с интересующим нас индексом в списке нет, Python выдаст ошибку, а точнее, исключение, `IndexError`.

# In[9]:


age[7]


# А как обратиться к последнему элементу списка, да так, чтобы код работал и в случае, когда мы изменим длину списка? Давайте подумаем. Длина списка `age`, как мы уже убедились, равна 5, но нумерация самих элементов начинается с нуля. Поэтому: 

# In[10]:


age[len(age) - 1]  # последний элемент - 19


# Конечно, в том, что нумерация элементов в списке начинается с нуля, есть некоторое неудобство – индекс последнего элемента не совпадает с длиной списка. Но, на самом деле, обращаться к последнему элементу списка можно и по-другому: считать элементы с конца!

# In[11]:


age[-1] # последний элемент - он же первый с конца


# Отрицательные индексы элементов в Python – абсолютно нормальная вещь. Можем так же получить второй элемент с конца:

# In[12]:


age[-2]


# ### Цикл for
# 
# Раз есть списки, хочется научиться «пробегаться» по их элементам. Например, выводить на экран не весь список `age` сразу, а постепенно, каждый элемент с новой строчки. Для этого есть циклы. Рассмотрим цикл *for*.

# In[13]:


for i in age:
    print(i)


# Как устроен цикл выше? Кодом выше мы доносим до Python мысль: 
# 
# * пробегайся по всем элементам списка `age` (`for i in age`);
# * выводи каждый элемент на экран (`print(i)`). 
# 
# Вообще любой цикл *for* имеет такую структуру: сначала указывается, по каким значениям нужно итерировать «пробегаться», а потом, что нужно делать. Действия, которые нужно выполнить в цикле, указываются после двоеточия в *for* – эта часть назвается *телом* цикла.  
# 
# Буквы в конструкции *for* могут быть любые, совсем необязательно брать букву `i`. Python сам поймет, что мы имеем в виду, запуская цикл. 
# 
# В качестве еще одного примера давайте для каждого элемента списка выведем на экран сообщение вида: 
# 
#     x^2 – квадрат числа x.

# In[14]:


# вместо i напишем a
for a in age:
    print(a ** 2, "– квадрат числа", a)


# Теперь, используя цикл и специальный метод `.append()`, создадим новый список на основе старого – дополним пустой список преобразованными элементами старого списка. Метод `.append()` работает просто: он приписывает элемент в конец списка. Например, так:

# In[16]:


print(age)  # до
age.append(76)
print(age)  # после


# Теперь создадим на основе старого списка `age` список `age2` с квадратами значений возраста:

# In[17]:


age2 = []  # пока пустой список
for a in age:
    age2.append(a ** 2)
age2  # сработало!


# Конечно, циклы нужны не только для того, чтобы работать со списками. С помощью циклом можно решить любую задачу, которая требует повторения одинаковых действий. Вспомним задачу с семинара про питона, который греется на солнышке и каждый день увеличивает время пребывания на солнце. Тогда мы решали эту задачу, перезапуская ячейку с кодом несколько раз. Теперь воспользуемся циклом.

# In[18]:


# создадим список с номерами дней

days = [2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 , 10]

# начальное значение времени, которое питон проводит на солнце

time = 1

print(1, time)

# теперь будем изменять значение time в цикле
# и выводить на экран номер дня и время

for d in days:
    time = time + 3
    print(d, time)