Mamy listę, która może zawierać różne typy, na przykład inną listę, ale również krotkę, słownik, itp.... Dodaj element o kolejnej wartości w najbardziej zagnieżdżonej liście. Poprzez zwiększenie poziomu zagnieżdżenia rozumiemy wejście do kolejnego zagnieżdżenia – listy, krotki, słownika. W słowniku jeśli wartością będzie lista, to jej elementy należy traktować jak jeszcze bardziej zagnieżdżone. Napisz program, który zrobi to uniwersalnie, dla dowolnego zagnieżdżenia.
Dla [1, [2, 3], 4] mamy [1, [2, 3, 4], 4].
Dla [3, 4, [2, [1, 2, [7, 8], 3, 4], 3, 4], 5, 6, 7] powinno być [3, 4, [2, [1, 2, [7, 8, 9], 3, 4], 3, 4], 5, 6, 7].
Jeżeli największe zagnieżdżenie na danym poziomie się powtórzy, należy dodać w obu zagnieżdżeniach, czyli dla [1, [3], [2], []] należy uzyskać [1, [3, 4], [2, 3], [1]].
Przykład bardziej złożony:
[1, 2, [3, 4, [5, {'klucz': [5, 6], 'tekst': [1, 2]}], 5], 'hello', 3, [4, 5], (5, (6, (1, [7, 8])))].
Tutaj na takim samym, największym poziomie zagnieżdżenia, są listy będące wartościami w słowniku (listy [5, 6], [1, 2]) a także zagnieżdżona w krotkach (lista [7, 8]) i do to do nich powinien zostać dodany kolejny element. Zatem oczekiwane jest:
[1, 2, [3, 4, [5, {'klucz': [5, 6, 7], 'tekst': [1, 2, 3]}], 5], 'hello', 3, [4, 5, 6], (5, [6, [7, 8, 9]])].
Wymagania formalne Użyć plik zadanie_1/zadanie1.py w repozytorium GitHub Classroom do uzupełnienia swoim kodem. Nie zmieniać nazwy funkcji. Testowane będzie działanie funkcji dodaj_element(wejscie), która zwraca „wyjście” zmodyfikowane jak powyżej opisano:
- wejście:
[[], [[], []]]wyjście:[[], [[1], [1]]] - wejście:
[1, 2, 3, 4]wyjście:[1, 2, 3, 4, 5]
Dla dowolnego podanego łańcucha znakowego wypisać: ile jest w nim słów, ile liter, ile cyfr. Konwencja: słowo to litera lub więcej liter, oddzielona białym znakiem lub jakimkolwiek innym znakiem przestankowym, może być sklejone z liczbą, ale jeśli sklejone tak, że liczba w środku, to „aaa123bbb” tworzy jedno słowo, ale trzy cyfry. Liczba osobno napisana to nie słowo. Cyfra to każda cyfra 0..9, liczone są osobno i niezależnie od połączenia.
- „3-krotny” ma 1 słowo, 1 cyfrę
- „czarno-bialy” ma 2 słowa
- „123krotny” ma 1 słowo i 3 cyfry
- „Macy’s” to dwa słowa
- „jeden2dwa” to jedno słowo i jedna cyfra.
Wypisać statystykę częstości występowania poszczególnych liter oraz cyfr – wypisując w porządku alfabetycznym i tylko te niezerowe. Uwaga: w całym łańcuchu znakowym nie rozróżniamy wielkości liter, czyli 'A' traktujemy tak samo jak 'a'.
W tym zadaniu przydaje się poznanie funkcji Counter z modułu collections (https://docs.python.org/3/library/collections.html#collections.Counter), przeznaczona do zliczania wystąpień elementów w iterowalnych strukturach, takich jak listy, łańcuchy znaków, czy krotki. Counter automatycznie tworzy słownik, w którym kluczami są unikalne elementy, a wartościami są liczby wystąpień tych elementów. Counter doskonale sprawdza się w zliczaniu liter w ciągu tekstowym:
from collections import Counter
tekst = "abrakadabra"
licznik = Counter(tekst)
print(licznik) # Output: Counter({'a': 5, 'b': 2, 'r': 2, 'k': 1, 'd': 1})
print(licznik.most_common(2)) # zwraca np. 2 najczęściej występujące elementy: [('a', 5), ('b', 2)]Wymagania formalne Użyć plik zadaine_2/zadanie2.py w repozytorium GitHub Classroom do uzupełnienia swoim kodem. Nie zmieniać nazwy funkcji. Testowane będzie działanie funkcji statystyka_lancucha(tekst), która zwraca typ złożony – tak jak podano i opisano w kodzie!
- wejście: "Ala ma 3 koty 95B3 i 2 psy";
- wyjście:
Liczba słów: 5
Liczba liter: 13
Liczba cyfr: 2
Statystyka częstości występowania:
'a': 3 'i': 1 'k': 1 'l': 1 'm': 1 'o': 1 'p': 1 's': 1 't': 1 'y': 2 '2': 1 '3': 1
Napisać program konwertujący liczby zapisane w systemie rzymskim (wielkimi literami I, V, X, L, C, D, M) na liczby arabskie w zakresie liczb 1-3999, i odwrotnie. Proszę skontrolować poprawność danych wejściowy, również w formacie rzymskim. Proszę spróbować napisać zwięzły kod, np. bez monstrualnych konstrukcji if-else. Uwaga: kontrolę poprawności danych należy zrealizować z pomocą mechanizmu zgłaszania i obsługi wyjątków. Związana z tym część kodu jest pozostawiona w pliku, który należy pobrać z repozytorium i uzupełnić. W Pythonie wyjątki służą do obsługi błędów, które mogą wystąpić podczas wykonywania programu. Wyjątki umożliwiają reagowanie na różne rodzaje błędów w sposób kontrolowany i precyzyjny, zamiast przerywać program.
-
zgłaszanie wyjątku – jeśli w programie napotkamy błąd, możemy zgłosić wyjątek, używając instrukcji
raise, Przykład:if not (1 <= liczba <= 3999): raise ValueError("Liczba musi być w zakresie 1-3999")
-
obsługa wyjątków – aby obsłużyć wyjątki i zapobiec przerwaniu działania programu, używamy bloku
try-except. Możemy zdefiniować różne typy wyjątków w sekcjiexcept, żeby obsługiwać konkretne błędy. Przykładowo, gdyrzymskie_na_arabskie("IIII")zgłosiValueError, wyjątek zostanie przechwycony i wyświetlony komunikat „Błąd: Niepoprawny format liczby rzymskiej.”:try: wynik = rzymskie_na_arabskie("IIII") # Niepoprawna liczba rzymska except ValueError as e: print(f"Błąd: {e}")
-
przechwytywanie i dostęp do treści wyjątku – możemy przechwycić treść wyjątku za pomocą
as, jak w przykładzie powyżej (as e). Pozwala to na odczytanie szczegółów błędu. -
typy wyjątków – Python oferuje wiele wbudowanych wyjątków. Najczęściej używane to:
- ValueError: gdy wartość ma nieprawidłowy format (np. liczba rzymska "IIII");
- TypeError: gdy typ danych jest niezgodny (np. dodawanie liczby całkowitej do łańcucha);
- IndexError: gdy indeks wykracza poza zakres listy.
-
obsługa wyjątków w testach – w
pytestmożemy przetestować wyjątki za pomocąpytest.raises, co pozwala sprawdzić, czy dany kod zgłasza oczekiwany wyjątek. Przykładowo, blok withpytest.raises(ValueError):sprawdza, czyrzymskie_na_arabskie("ABCD")zgłaszaValueError. Jeśli wyjątek nie zostanie zgłoszony, test zakończy się niepowodzeniem.import pytest def test_konwersja_nieprawidłowe_symbole(): with pytest.raises(ValueError): rzymskie_na_arabskie("ABCD") # Niepoprawne znaki
Uwaga dotycząca konstrukcji with: instrukcja with w Pythonie jest używana do zarządzania kontekstem, czyli zasobami, które wymagają specjalnego sposobu otwierania i zamykania. Dzięki niej można bezpiecznie pracować z zasobami (np. plikami, połączeniami sieciowymi, blokami kodu z wyjątkami) bez konieczności ręcznego zamykania ich. Gdy tylko kod wewnątrz bloku with zostanie wykonany (niezależnie od tego, czy zakończył się pomyślnie, czy przez wyjątek), Python automatycznie wykonuje operacje czyszczące, np. zamyka plik lub kończy połączenie.
Wymagania formalne Użyć plik zadanie_3/zadanie3.py w repozytorium GitHub Classroom do uzupełnienia swoim kodem. Nie zmieniać nazw funkcji i wykorzystać fragmenty kodu do zgłaszania wyjątków w przypadku niepoprawnych danych. Testowane będzie działanie funkcji rzymskie_na_arabskie(rzymskie) i arabskie_na_rzymskie(arabskie), których liczba rzymska jest w postaci łańcucha znakowego str, a liczba arabska w postaci typu int.
- wejście:
rzymskie_na_arabskie("MCMXCIV")wyjście:1994 - wejście:
arabskie_na_rzymskie(1994)wyjście:MCMXCIV
Mamy liczbę naturalną N w zapisie binarnym (czyli składa się tylko z 0 i 1). Binarna przerwa to sekwencja zer otoczonych z lewej i z prawej strony 1. Na przykład liczba 9 (decymalnie) binarnie wynosi 1001 i posiada jedną binarną przerwę długości 2. Liczba 529 ma binarną reprezentację 1000010001, zatem ma dwie binarne przerwy, o długości 4 i 3. Liczba 20 ma reprezentację 10100 zawiera zatem jedną binarną przerwę o długości 1. Liczba 15 ma reprezentację 1111, a zatem żadnej binarnej przerwy.
Napisz funkcję: def fun(n), która dla podanej liczby naturalnej N (uwaga: liczby w systemie dziesiętnym) zwraca długość jej najdłuższej binarnej przerwy, albo 0, jeśli nie ma ani jednej przerwy. Należy przyjąć, że argument N może być z przedziału [1..2147483647].
Wskazówka: warto skorzystać z operatora przesunięcia bitowego >>. Warto podejrzeć jak wygląda liczba w zapisie binarnym poprzez rzutowanie bin(N), na przykład, N = 1041, binarnie wynosi 10000010001.
Wymagania formalne Użyć plik zadanie_4/zadanie4.py w repozytorium GitHub Classroom do uzupełnienia swoim kodem. Nie zmieniać nazwy funkcji. Testowane będzie działanie funkcji fun(n), która zwraca wartość naturalną.
- wejście: N = 1041 wyjście: 5
Python jest językiem, w którym przy użyciu kodu o niewielkiej długości, ale z umiejętnym użyciem bibliotek, da się osiągnąć interesujące wyniki. Celem zadania jest użycie biblioteki do rysowania (matplotlib) oraz biblioteki numpy.
Zadanie: napisać prosty program, który pozwoli na podanie wielomianu funkcji f(x) jako danej wejściowej (łańcuch znakowy) oraz przedział x (od x_min, do x_max). Narysować ten wielomian za pomocą plt.plot(x_val, y_val) (gdzie x_val i y_val to będą, odpowiednio, tablica wygenerowana za pomocą x_val = np.linspace(x_min, x_max, 200), a tablica y_val wyliczona z użyciem funkcji eval() dla wartości z tablicy x_val. Przykładowo, jeśli wpiszę na wejściu: 5*x**4 + 2*x**3 - x + 6 i podam -10, 10, to otrzymam:
Proszę, tak jak na rysunku przykładowym, dodać podpis osi X i Y, jakiś tytuł, oraz aktywować „grid lines”. Uwaga: program ma czytać i dekomponować dane wejściowe podane przez input() w formacie: najpierw przepis funkcji f(x), następnie przecinek i dwie wartości będące przedziałem x oddzielone spacją, czyli przykładowo: x**3 + 3*x + 1, -10 10. Natomiast sprawdzana w testach będzie krotka z dwiema skrajnymi wartościami danej funkcji, czyli w tym przykładzie (f(-10), f(10)), czyli (-1029.0, 1031.0).
Funkcja eval() jest potencjalnie niebezpieczna, poza tym ma ograniczone możliwości parsowania. Zatem jako uzupełnienie do powyższego, proszę również w kodzie spróbować zastosować bibliotekę SymPy (https://pypi.org/project/sympy/) (instalujemy tradycyjnie, pip install sympy). Aby możliwa była identyfikacja zmiennej matematycznej we wzorze, np. x, najpierw należy określić jej nazwę za pomocą funkcji symbols('x'), a następnie dowolny łańcuch znakowy, reprezentujący matematyczny wzór, może zostać przekonwertowany do obiektu SymPy. W takiej postaci możliwe są matematyczne operacje. Można policzyć pochodną, albo całkę (oznaczoną i nieoznaczoną). Przykład:
from sympy import symbols, sympify, integrate
x = symbols('x')
wzor = sympify("sin(x)**2 + x**2 + 3*x + 1") # to jest obiekt SymPy
print(wzor) # x**2 + 3*x + sin(x)**2 + 1
wzor.diff() # pochodna, 2*x + 2*sin(x)*cos(x) + 3
integrate(wzor) # calka nieoznaczona, x**3/3 + 3*x**2/2 + 3*x/2 - sin(x)*cos(x)/2
integrate("4/(1 + x*x)", (x, 0, 1)) # całka oznaczona, piW kolejnym kroku trzeba użyć funkcję lambdify(), konwertującą wyrażenie symboliczne na funkcję numeryczną, którą wyliczamy wartości y z podanych wartości x, dokładnie tak samo jak powyżej. Zatem można również ją narysować. Przykład użycia (możliwy inny backend niż numpy):
from sympy import lambdify
funkcja = lambdify(x, wzor, 'numpy')
funkcja(1.23) # np.float64(7.091185141766646)Zatem, nie wypisując nic więcej, proszę w programie narysować również – z tego samego input() funkcję „opracowaną” za pomocą SymPy.
Wymagania formalne Użyć plik zadanie_5/zadanie5.py w repozytorium GitHub Classroom do uzupełnienia swoim kodem. Nie zmieniać nazw funkcji, w kodzie są pomocne fragmenty kodu pokazujące co mają zwracać funkcje. Testowane będzie działanie funkcji rysuj_wielomian(wejscie), która zwraca parę wartości (pierwsza i ostatnia komórka) return y_val[0], y_val[-1]. Natomiast program będzie też uruchomiony i oceniony wizualnie, czy również rysuj_wielomian_sympy(wejscie) skutkuje narysowaniem takiego wykresu – może być bardziej skomplikowany niż wielomian. Przykład jest w pliku, ale można poeksperymentować. Ciekawostka: liczby wyjściowe porównywane są z określoną dokładnością, pozwala na to jedna z metod: pytest.approx((-27.0, 1.0), abs=0.1)
- wejście:
x**3 - 3*x**2 + 3*x - 1, -2 2wyjście:(-27.0, 1.0)