Python для сбора и анализа данных

Курс повышения квалификации

И. В. Щуров, НИУ ВШЭ

Домашнее задание №1

За разные задачи можно получить разное число баллов. Если не указано обратное, задача весит 1 балл. За это ДЗ можно набрать максимум 10 баллов, баллы набранные сверх того, в зачёт не идут. Вы можете решить больше задач, чем требуется, чтобы дополнительно потренироваться.

Для предварительной проверки задания нужно сделать следующее:

  1. Скачать данный ipynb-файл на свой компьютер, загрузить его в Jupyter (открыть Jupyter, нажать кнопку Upload, выбрать этот ipynb-файл).
  2. Активировать тесты (см. ниже).
  3. Вставить решение каждой задачи в ячейку для кода, следующую за его условием, там, где написан комментарий # YOUR CODE HERE. Отступ вашего кода должен составлять 4 пробела. Ничего не менять вокруг!
  4. Запустить ячейку, в которую вы вставили код с решением. Ввести какие-то входные данные, проверить визуально правильность вывода.
  5. Запустить следующую ячейку (в ней содержится тест). Если запуск ячейки с тестом не приводит к появлению ошибки (assertion), значит, всё в порядке, задача решена. Если приводит к появлению ошибки, значит, тест не пройден и нужно искать ошибку.

Внимание! Если в какой-то момент забыть ввести входные данные и перейти на следующую ячейку, есть риск, что Notebook перестанет откликаться. В этом случае надо перезапустить ядро: Kernel → Restart. При этом потеряются все значения переменных, но сам код останется.

Чтобы сдать ДЗ, его надо загрузить в nbgr-x в виде ipynb-файла. Получить ipynb-файл можно, выбрав в Jupyter пункт меню File → Download as... → IPython Notebook (.ipynb).

В задачах вам потребуется написать код, запрашивающий данные с клавиатуры с помощью функции input(). Обратите внимание: input() всегда возвращает строку, чтобы преобразовать результат к другому типу, нужно использовать соответствующие функции, см. конспект лекции.

Активировать тесты

Запустите следующие ячейку, чтобы иметь возможность запускать тесты. Каждый раз после перезапуска ядра нужно снова запускать эту ячейку.

In [ ]:
# Фабрика тестов для проверки программ, принимающих данные через input()

from collections import deque

class Tester(object):
    def __init__(self, inp):
        self.outputs = []
        self.inputs = deque(inp)
    def print(self, *args, sep = " ", end = "\n"):
        text = sep.join(map(str, args)) + end
        newlines = text.splitlines(keepends=True)
        if self.outputs and self.outputs[-1] and self.outputs[-1][-1] != "\n" and newlines:
            self.outputs[-1] += newlines[0]
            self.outputs.extend(newlines[1:])
        else:
            self.outputs.extend(newlines)
            
    def input(self, *args):
        assert self.inputs, "Вы пытаетесь считать больше элементов, чем предусмотрено условием"
        return self.inputs.popleft()
    def __enter__(self):
        global print
        global input
        print = self.print
        input = self.input
        return self.outputs
    def __exit__(self, *args):
        global print
        global input
        del print
        del input

Задача 1

Напишите программу, которая последовательно запрашивает три целых числа с помощью input() (после ввода каждого числа пользователь нажимает «Enter» — иными словами, каждое число вводится на отдельной строке) и выводит их сумму.

Пример.

Входные данные:

1
2
3

Выходные данные:

6

Подсказка: вам придётся вызвать input() три раза.

In [ ]:
def sum3():
    # YOUR CODE HERE
sum3()
In [ ]:
test_data = [
    ("0 0 0", 0),
    ("1 2 10", 13),
    ("-1 -5 100", 100-6),
    ("0 20 300", 320),
    ("-5 180 -17", 158)
]

for inp, out in test_data:
    with Tester(inp.split()) as t:
        sum3()
        assert len(t) == 1, "Вам нужно вывести ровно одну строку с ответом"
        assert t[0].strip() == str(out), "Неверный ответ, были введены числа " + inp

Задача 2

Напишите программу, которая запрашивает имя пользователя, а затем приветствует его.

Входные данные

Пользователь вводит одно слово — имя.

Выходные данные

Программа должна выводить одну строчку:

Hello, имя!

где имя — введенное пользователем имя. Обратите внимание на пробел после запятой. Других пробелов быть не должно!

Примеры

Входные данные

Harry

Выходные данные

Hello, Harry!

Входные данные

Hermiona

Выходные данные

Hello, Hermiona!

Подсказка. Чтобы напечатать значение нескольких переменных, можно либо передать их через запятую функции print() (например, print(a, b)), либо преобразовать в строки и сложить с помощью оператора +. Избавиться от лишних пробелов в первом случае поможет параметр sep — посмотрите, например, что будет, если набрать print("one", "two", sep="---").

In [ ]:
def hello_Harry():
    # YOUR CODE HERE

hello_Harry()
In [ ]:
test_data = [
    ("Harry", "Hello, Harry!"),
    ("Hermiona", "Hello, Hermiona!"),
    ("Mr. Potter", "Hello, Mr. Potter!"),
    ("Lord Voldemort", "Hello, Lord Voldemort!")
]

for inp, out in test_data:
    with Tester([inp]) as t:
        hello_Harry()
        assert len(t) == 1, "Вам нужно вывести ровно одну строку с ответом"
        assert t[0] == out+"\n", "Неверный ответ, была введена строка " + inp

Задача 3

Напишите программу, которая считывает длины двух катетов в прямоугольном треугольнике и выводит его гипотенузу. Входные числа могут быть целыми или с плавающей точкой. После ввода каждого числа пользователь нажимает «Enter».

In [ ]:
def triangle():
    # YOUR CODE HERE
    
triangle()
In [ ]:
test_data = [
    ("3 4", 5.),
    ("5 12", 13.),
    ("65 72", 97.),
    ("0.3 0.4", 0.5),
    ("0.05 0.12", 0.13),
    ("12.54 9.153", 15.525108985124708)
]

for inp, out in test_data:
    with Tester(inp.split()) as t:
        triangle()
        assert len(t) == 1, "Вам нужно вывести ровно одну строку с ответом"
        assert abs(float(t[0]) - out) < 1E-6,"Неверный ответ, были введены числа " + inp

Задача 4 (2 балла)

Дано целое число $n$. Выведите следующее за ним четное число. При решении этой задачи нельзя использовать условный оператор if и циклы.

Подсказка. Бывает оператор целочисленного деления // и взятия остатка при делении %. Например, результат выполнения операции 15 % 7 равен 1.

Примеры

Входные данные

7

Выходные данные

8

Входные данные

8

Выходные данные

10
In [ ]:
def next_even():
    # YOUR CODE HERE
    
next_even()
In [ ]:
test_data = [
    (1, 2),
    (2, 4),
    (100, 102),
    (0, 2),
    (11, 12),
    (594843, 594844),
    (-1, 0),
    (-100, -98)
]

for inp, out in test_data:
    with Tester([str(inp)]) as t:
        next_even()
        assert len(t) == 1, "Вам нужно вывести ровно одну строку с ответом"
        assert t[0].strip() == str(out),"Неверный ответ, было введено число " + str(inp)

Задача 6 (3 балла)

Это необязательная задача. Вы можете смело её пропустить.

Электронные часы показывают время в формате h:mm:ss, то есть сначала записывается количество часов (в 24-часовом формате), потом обязательно двузначное количество минут, затем обязательно двузначное количество секунд. Количество минут и секунд при необходимости дополняются до двузначного числа нулями.

С начала суток прошло n секунд. Выведите, что покажут часы.

Запрещается пользоваться условным оператором, циклами и любыми библиотеками, а также способами форматирования строк. Разрешены арифметические операции, преобразование чисел в строки и наоборот и конкатенация строк.

Входные данные

Вводится целое число $n$.

Выходные данные

Выведите ответ на задачу, соблюдая требуемый формат.

Примеры

Входные данные

3602

Выходные данные

1:00:02

Входные данные

129700

Выходные данные

12:01:40
In [ ]:
def clock():
    # YOUR CODE HERE
    
clock()
In [ ]:
test_data = [
    (3602, "1:00:02"),
    (129700, "12:01:40"),
    (12739182731927, "13:58:47"),
    (0, "0:00:00"),
    (1, "0:00:01"),
    (60, "0:01:00"),
    (3600, "1:00:00"),
    (3599, "0:59:59"),
    (43200, "12:00:00"),
    (86400, "0:00:00")
]

for inp, out in test_data:
    with Tester([str(inp)]) as t:
        clock()
        assert len(t) == 1, "Вам нужно вывести ровно одну строку с ответом"
        assert t[0] == out+"\n", "Неверный ответ, было введено число " + str(inp)

Задача 7 (4 балла)

Это необязательная задача. Вы можете смело её пропустить.

Напишите программу, которая считывает два целых числа $a$ и $b$ и выводит наибольшее значение из них. Числа — целые от 1 до 1000.

При решении задачи можно пользоваться только целочисленными арифметическими операциями +, -, *, //, %, =.

Нельзя пользоваться нелинейными конструкциями: ветвлениями, циклами, функциями вычисления модуля, извлечения квадратного корня, возведения в нецелую степень.

Использование функции max запрещено! И min тоже.

И вообще всё запрещено, кроме того, что разрешено.

In [ ]:
def int_max():
    # YOUR CODE HERE
    
int_max()
In [ ]:
for a in list(range(1, 100)) + [154, 982, 324]:
    for b in list(range(1, 100)) + [991, 124, 183]:
        with Tester([str(a), str(b)]) as t:
            int_max()
            assert len(t) == 1, "Вам нужно вывести ровно одну строку с ответом"
            assert int(t[0]) == max(a, b), "Ошибка при входных данных " + str(a) + ", " + str(b)

Метод .split()

На занятиях мы обсуждали списки. Один из способов создания списков, который нам будет часто нужен — разбить строку на отдельные кусочки и создать список из этих кусочков. Например:

In [ ]:
my_string = "One Two Three Four"
my_string.split()

Метод .split() относится к строкам. Если его вызывать без аргументов (вот так, с пустыми скобками), то он разбивает строку на отдельные слова (разделённые пробелами, табуляциями или переводами строк) и создаёт список из этих слов. Сама строка при этом не меняется.

In [ ]:
my_string

Если вы хотите в дальнейшем использовать получившийся список (а вы наверняка хотите, иначе зачем вы его создавали?), нужно присвоить результат выполнения .split() какой-то переменной.

In [ ]:
my_string = "One Two Three Four"
words = my_string.split()
print(words)
print("The second word is:", words[1])

Задача 8

Ввести с клавиатуры строку и вывести на экран список, состоящий из слов в этой строке. Список необходимо вывести на экран просто функцией print, так, чтобы слова вывелись через запятую и пробел, в квадратных скобках.

Примеры

Входные данные

Hello World

Выходные данные

['Hello', 'World']

Входные данные

This is  a      very   test! Is it okay?

Выходные данные

['This', 'is', 'a', 'very', 'test!', 'Is', 'it', 'okay?']
In [ ]:
def splitter():
    # YOUR CODE HERE
splitter()
In [ ]:
test_data = [
    ("Hello World", ['Hello', 'World']),
    ('This is  a      very   test! Is it okay?', ['This', 'is', 'a', 'very', 
                                                  'test!', 'Is', 'it', 
                                                  'okay?']),
    ('1 22 333 4444 55555', ['1', '22','333', '4444', '55555']),
    ('One', ['One'])
]

for inp, out in test_data:
    with Tester([inp]) as t:
        splitter()
        assert len(t) == 1, "Вам нужно вывести ровно одну строку с ответом"
        assert t[0].rstrip() == repr(out), (
            "Неверный ответ для входной строки {}, "
            "ожидалось {}, получено {}".format(inp, repr(out), t[0]))
print("Хорошо, поехали дальше!")

Задача 9

Ввести с клавиатуры строку и вывести на экран список, состоящий из слов в этой строке, кроме первого и последнего. Список необходимо вывести на экран просто функцией print, так, чтобы слова вывелись через запятую и пробел, в квадратных скобках. Если слов меньше трёх, должен быть выведен пустой список ([]).

В задаче не нужно использовать циклы.

Примеры

Входные данные

Hello Brave New World

Выходные данные

['Brave', 'New']

Входные данные

This is  a      very   test! Is it okay?

Выходные данные

['is', 'a', 'very', 'test!', 'Is', 'it']
In [ ]:
def no_first_last():
    # YOUR CODE HERE
no_first_last()
In [ ]:
test_data = [
    ("Hello Brave New World", ['Brave', 'New']),
    ('This is  a      very   test! Is it okay?', ['is', 'a', 'very', 
                                                  'test!', 'Is', 'it']),
    ('1 22 333 4444 55555', ['22','333', '4444']),
    ('One', []),
    ('One Two', []),
    ('One Two Three', ['Two'])
]

for inp, out in test_data:
    with Tester([inp]) as t:
        no_first_last()
        assert len(t) == 1, "Вам нужно вывести ровно одну строку с ответом"
        assert t[0].rstrip() == repr(out), (
            "Неверный ответ для входной строки {}, "
            "ожидалось {}, получено {}".format(inp, repr(out), t[0]))
print("Отлично!")

Задача 10

Ввести с клавиатуры строку s, а затем целое число n. Разбить строку на слова и вывести n'ое слово на экран. Счёт начинать с единицы, то есть если в качестве n было введено число 1, вывести первое слово.

В задаче не нужно использовать циклы.

Примеры

Входные данные

Hello Brave New World
3

Выходные данные

New

Входные данные

This is  a      very   test! Is it okay?
1

Выходные данные

This
In [ ]:
def word_and_number():
    # YOUR CODE HERE
word_and_number()
In [ ]:
test_data = [
    ["This", "is", "a", "test"],
    ["Hello"],
    ["One", "two", "three"],
    ["One", "Two"] * 100
]

for inp in test_data:
    for i in range(len(inp)):
        with Tester(["  ".join(inp), str(i+1)]) as t:
            word_and_number()
            assert len(t) == 1, "Вам нужно вывести ровно одну строку с ответом"
            assert t[0].rstrip() == inp[i], (
                "Неверный ответ для входной строки {} и номера {}, "
                "ожидалось {}, получено {}".format("  ".join(inp), i+1,
                                                   inp[i], t[0]))
print("Всё верно")

Задача 11

Введите с клавиатуры две строки. Разбейте первую строку на слова и добавьте в конец получившегося списка вторую строку целиком. Выведите получившийся список.

Пример

Входные данные

Hello Brave New World
This is a test

Выходные данные

['Hello', 'Brave', 'New', 'World', 'This is a test']
In [ ]:
def add_string():
    # YOUR CODE HERE
add_string()
In [ ]:
from ast import literal_eval

test_data = [
    (["This", "is", "a", "test"], "This is a test"),
    (["Hello"], "World"),
    (["One", "two"], "three four"),
    (["One", "Two"] * 100, "   ".join("this"))
]

for words, word in test_data:
    with Tester(["  ".join(words), word]) as t:
        add_string()
        assert len(t) == 1, "Вам нужно вывести ровно одну строку с ответом"
        assert literal_eval(t[0]) == words + [word], (
            "Неверный ответ для входных данных\n{}\n"
            "ожидалось {}, получено {}".format(
                "  ".join(words)+"\n" + word + "\n", 
                repr(words + [word]), t[0]))
print("Отлично!")

Задача 12

Введите с клавиатуры строку, разбейте её на слова. Выведите список из слов, записанный в обратном порядке.

В этой задаче не нужно использовать циклы. Используйте метод списка .reverse(): изучите самостоятельно, как он работает.

Пример

Входные данные

Hello Brave New World

Выходные данные

['World', 'New', 'Brave', 'Hello']
In [ ]:
def right_to_left():
    # YOUR CODE HERE
right_to_left()
In [ ]:
from ast import literal_eval

test_data = [
    (["This", "is", "a", "test"]),
    (["Hello"]),
    (["One", "two"]),
    (["One", "Two"] * 100)
]

for words in test_data:
    with Tester(["  ".join(words)]) as t:
        right_to_left()
        assert len(t) == 1, "Вам нужно вывести ровно одну строку с ответом"
        assert literal_eval(t[0]) == list(reversed(words)), (
            "Неверный ответ для входных данных\n{}\n"
            "ожидалось {}, получено {}".format(
                "  ".join(words) + "\n", 
                repr(words + [word]), t[0]))
print("Отлично!")