Государственное бюджетноепрофессиональное образовательное учреждение
Иркутской области«Иркутский техникум транспорта и строительства»
Научно-исследовательская работа
на тему
«Создание викторины на языке программированияPython»
Исполнитель:Литвинов Вячеслав Павлович
Руководитель:Тяжовкина Оксана Юрьевна
Иркутск 2022
Содержание
Введение…………………………………………………………………3
I Глава. Теоретическиеосновы программирования на языке Python……………………………………………………………………………5
1.1. Сущность языка Python……………………………………………5
1.2. История и философия языка Python………………………………7
II Глава. Практическоеприменение языка программирования Pythonдля создания викторины…………………………………………….………9
2.1. Изучение практической значимостии создание собственных обучающих приложений на языке программирования Python……………………………………………………………………….…9
Заключение……………………………………………………………13
Список литературы……………………………………………………14
Приложение
Введение
«Кто сам программируетсвои компьютерные игры, тот наслаждается дважды» [1, с.3].
(Ж. Арсак)
В современном мире компьютер играет всебольшую роль в жизни людей. Одним из способов проведения досуга средиподростков и даже взрослых людей стали компьютерные игры, а для обучения всёчаще используются различные Интернет-ресурсы. После изучения всевозможныхисточников, мы заинтересовались перспективным языком программирования Python.
Проблема исследования: обычные пользователисети Интернет имеют поверхностные знания в области информатики, неполноепредставление о новых, современных технологиях, которые доставляют сложности вполучении знаний о программировании на языке Python.
Цель проекта: разработка обучающегоприложения на языке программирования Python.
Задачи исследования:
1. Изучить историю данного языка
2. Освоить базовые элементы длясоздания приложений
3. Разработать обучающее приложение вPython
Актуальность исследования: в настоящеевремя Python — один из самых популярных языков, который охватывает все сферыприменения. Многие люди и не думают, что интернет и программирование могут бытьиспользованы ими в повседневной жизни, к примеру для обучения. В ходе данной исследовательскойработы будет показано практическое применение языка Python, что поможет вобразовательной деятельности, расширит кругозор пользователей и даст знания вобласти информатики.
Новизна темы исследования: Научная новизнаработы состоит в том, что данная программа помогает обучающимся наиболее полнопогрузится в инновационные технологии. Приложение на Python позволяет легкополучить знания в области информатики, а та же расширяет кругозорпользователей.
Оценка современного состояниярешаемой проблемы и степень изученности: проанализировав данную тему, мывыяснили, что наша программа на языке Python имеет малое количество аналогов, асуществующие приложения являются недостаточно инновационными.
Практическая значимость, характеристикаличного вклада автора: при использовании данной программы обычные пользователисети интернет смогут легко и быстро получить знания в области компьютерныхтехнологий, а также будут способны создать свое собственное приложение.
I Глава.Теоретические основы программирования на языке Python
1.1. Сущность языка Python
Python (в русском языкераспространено название пито́н) — высокоуровневый язык программирования общегоназначения, ориентированный на повышение производительности разработчика ичитаемости кода. Синтаксис ядра Python минималистичен. В то же времястандартная библиотека включает большой объём полезных функций. Язык обладаетчётким и последовательным синтаксисом, продуманной модульностью имасштабируемостью, благодаря чему исходный код написанных на Python программлегко читаем.
Python — активно развивающийся языкпрограммирования, новые версии с добавлением и изменением языковых свойстввыходят примерно раз в два с половиной года. Он находит применение во множествесфер человеческой деятельности [2].
Python– не самый «молодой» язык программирования, но и не слишком старый. К моментуего создания уже существовали такие языки как «Паскаль» или «Си». А потому присоздании «питона» авторы старались взять лучшее из различных платформ дляразработчиков. Фактически Python представляет собой своеобразный «джем» удачныхрешений более чем из 8 различных языков.
Питон поддерживает практически всераспространенные операционные системы. Он может прекрасно работать на карманныхкомпьютерах, так и на больших серверах. В случае если платформа значительноустаревает, она исключается из поддержки ядра. К примеру, версии языка, начинаяот 2.6, уже не работают с платформами Windows 95, 98 и ME. В случаенеобходимости можно воспользоваться более старыми версиями, отказавшись от применениясовременных инструментов языка. И тогда приложение будет работать, в том числес этими ОС.
Python относится к наиболеевостребованным и популярным языкам программирования, о чем свидетельствуютмногочисленные рейтинги и анализ предложений на рынке разработки программныхпродуктов. Он достаточно прост, а потому изучение языка не займет слишком многовремени [3].
При запуске Pythonпоявляется окно интерпретатора Python Shell.Оно переводит понятный человеку код в машинный язык, то есть в код, которыйможет выполнить процессор устройства. Здесь находятся вкладки «Файл»,«Редактировать», «Отлаживать», «Опции», «Окно», «Помощь». Для созданий программнеобходимо зайти во вкладку «Файл» и создать новый файл. Перед нами откроетсяокно, в котором мы будем писать код. После написания программы она будетисполняться в Python Shell.
Для создания программ частонеобходимы дополнительные функции. Для этого существуют специальные библиотеки.Библиотеки могут использоваться для создания оконных приложений с кнопками,картинками и так далее. Существуют специальные библиотеки для создания игр.Некоторые из них встроены в Python,некоторые нужно скачивать отдельно.
На основании вышеизложенного можносделать вывод, что Python –активно развивающийся и самый перспективный язык программирования, которыйподдерживает почти все операционные системы. Он простой и удобный виспользовании.
1.2. История и философия языкаPython
История языка программирования Pythonначалась в конце 1980-х. Гвидо ван Россум задумал Python в 1980-х годах, априступил к его созданию в декабре 1989 года в центре математики и информатикив Нидерландах. Язык Python был задуман как потомок языка программирования ABC,способный к обработке исключений и взаимодействию с операционной системойАмёба. Ван Россум является основным автором Python и продолжал выполнятьцентральную роль в принятии решений относительно развития языка вплоть до 12июля 2018 года.
Название языка произошло вовсе не отназвания семейства пресмыкающихся. Автор назвал язык в честь популярногобританского комедийного телешоу 1970-х «Летающий цирк Монти Пайтона». Впрочем,всё равно название языка чаще связывают именно со змеёй, нежели с передачей – дажеэмблема на сайте python.org (до выхода версии 2.5) изображают змеиные головы.Важная цель разработчиков Python — создавать его забавным для использования.Это отражено в его названии, которое пришло из Монти Пайтона. Также этоотражено в иногда игривом подходе к обучающим программам и справочнымматериалам [2].
Разработчики языка Pythonпридерживаются определённой философии программирования, называемой «The Zen ofPython» («Дзен Пито́на», или «Дзен Па́йтона»). Её текст выдаётся интерпретаторомPython по команде import this (работает один раз за сессию). Автором этойфилософии считается Тим Петерс (Tim Peters). По сути, это набор основныхпринципов, которые разработчики языка считают очень важными.
Текст философии:
-Красивое лучше, чем уродливое.
-Явное лучше, чем неявное.
-Простое лучше, чем сложное.
-Сложное лучше, чем запутанное.
-Плоское лучше, чем вложенное.
-Разреженное лучше, чем плотное.
-Читаемость имеет значение.
-Особые случаи не настолько особые, чтобы нарушать правила.
-При этом практичность важнее безупречности.
-Ошибки никогда не должны замалчиваться.
-Если не замалчиваются явно.
-Встретив двусмысленность, отбрось искушение угадать.
-Должен существовать один – и, желательно, только один – очевидный способсделать это.
-Хотя он поначалу может быть и не очевиден, если вы не голландец.
-Сейчас лучше, чем никогда.
-Хотя никогда зачастую лучше, чем прямо сейчас.
-Если реализацию сложно объяснить – идея плоха.
-Если реализацию легко объяснить – идея, возможно, хороша.
-Пространства имён – отличная вещь! Давайте будем делать их больше! [5]
Можно сделать вывод, что язык Pythonпоявился относительно недавно. Разработчики «питона» подходят к его созданию сюмором для облегчения работы с языком. Изучив философию Pythonможно ещё раз убедиться в этом. По мнению его разработчиков, важно как можнобольше упростить процесс программирования, сделать его доступным и понятным длякаждого.
II Глава. Практическоеприменение языка программирования Python для создания викторины
2.1.Изучениепрактической значимости и создание собственных
обучающих приложений наязыке программирования Python
В ходе исследовательской работы будутподробно проанализированы источники информации по данной теме, выявлены алгоритмыPython. В результате они будут синтезированы в единую программу. Python – одиниз самых популярных языков программирования в мире. И поэтому при изучениисайтов в сети Интернет, мною были найдены уже готовые программы. Все они имеютпрактическую значимость и могут быть использованы в образовательнойдеятельности.
Также мы посчитали необходимым проанализироватьданные программы и выявить алгоритмы написания приложений-викторин, которые витоге будут использованы мной для написания собственного обучающего приложенияна языке программирования Python. В данной исследовательской части мы подробноразберём несколько готовых кодов различных авторов, для того чтобы лучше понятьтему и увидеть, как применяются базовые элементы языка из теоретической частина практике. Помимо того, необходимо будет выявить плюсы и минусы определённых программдля написания наиболее качественного, быстрого и удобного приложения.
Предлагаю рассмотреть викторину поистории, сделанную одним из пользователей сети Интернет. Её формат предполагает,что нам будет дан вопрос и на него необходимо ответить. Вариантов ответов, какпри тестировании, нет.
В первой строке вводится переменная,предназначенная для подсчёта правильных ответов тестируемого. Во второй –назначается вторая переменная, показывающая полное количество вопросов. Вследующих строках постоянно объявляется новая переменная(otv), котораяиспользуется далее уловным оператором (if и else). При совпадении ответапользователя с правильным выводится слово «Верно» функцией print(), а такжеувеличивается количество правильных ответов на 1. В ином случае на экран будетвыведена фраза «Не 4 верно». Кроме того, в некоторых случаях используетсяфункция lower(), которая предназначена для перевода всех символов строки внижний регистр. Её необходимо использовать, так как не известно, как именнонапишет ответ пользователь: с большой буквы или нет. Таким образом в программепрописаны все вопросы викторины, а в самой последней строчке печатается числоверных ответов и общее количество вопросов.
Данная программа является довольно понятнойи удобной, она не имеет подробных комментариев от автора, но для такойнебольшой работы это не является весомым минусом. Тем не менее недостаткивсё-таки имеются. Абсолютно неприемлемым является то, что при большомколичестве вопросов и ответов, нужно будет отдельно прописывать каждый из них,а также на это будет потрачено много сил и времени самого автора программы.Таким образом, данная викторина явно нуждается в доработке и оптимизации.
Далее мы проанализировали программуследующего автора. Программный код в нём уже немного сложнее в восприятии итребует более подробного разбора. В нём так же, как и в предыдущем используетсяпеременная для подсчёта правильных ответов, что обусловлено непосредственноудобством. Огромное отличие данной программы от предшествующей – наличиесписка. Он создаётся для того, чтобы можно было писать вопросы и ответы к нимвместе, а также каждый раз не нужно будет снова использовать условный оператор.Подобный подход экономит время автора, что невероятно важно. В 4 строке создаётсянепосредственно главный список, а в 5-7 небольшие списки, состоящие из вопросаи правильного ответа к нему. Далее с помощью функции append() в основной массиввключаются остальные строго по порядку. В 12 строке начинается цикл, похожий напредыдущий, но данный гораздо проще и удобнее. В последней строке выводитсяколичество верных ответов из общего числа. А сама программа на выводе почти неотличается от предыдущей, разобранной нами.
Таким образом, данная программа имеетвесомое преимущество над предыдущей, и её части могут быть успешно употребленыв написании собственного приложения. После тщательного анализа программпользователей сети Интернет нами были выявлены алгоритмы, которые могут бытьуспешно задействованы в последующей работе. Также были изучены новые функции, спискии циклы из стандартной библиотеки Python. Полученные знания будут необходимыпри написании собственной программы и для наиболее полного погружения в даннуютему.
2.2. Создание собственныхобучающих приложений
После тщательного анализа источниковинформации по данной теме, выявления алгоритмов написания викторин, намнеобходимо было перейти к следующему этапу – созданию собственного приложенияна Python. На основании полученных теоретических знаний можно перейти ксозданию своей программы. Алгоритм действий:
1. Сначала необходимо выбрать место,где оно будет написано. Для этого мы переходим на сайтhttps://www.online-python.com, открываем уже знакомый нам компилятор иприступаем.
2. В первой строке объявляется переменная-счётчикверных ответов пользователя. Во второй – общее их количество, а именно 15.Переменная — это имя, которое мы присваиваем значению. Это позволяет нам даватьзначимые имена данным. Для этого мы используем оператор присваивания (=). Когдадело доходит до именования переменных, существует несколько правил: Имя может 7начинаться с буквы верхнего или нижнего регистра, число может быть в имени, ноне в начале. Пробелы не допускаются. Вместо этого мы должны использовать нижнееподчёркивание, чтобы сделать имена переменных читаемыми. Имя переменной должнобыть значимым, описывающим хранимое в ней значение.
3. Далее мы создаём общий список,состоящий из небольших подсписков. В каждом из них хранятся вопрос, верныйответ к нему и пояснение. Также мы воспользовались символом новой строки n.Благодаря этому можно успешно делать вопросы с вариантами ответа. Строка — этонабор символов, заключенных в одинарные или двойные кавычки. Каждая строкаимеет связанный с ней индекс и длину. Индекс — это способ отслеживания позиции символав строке. Длина может быть найдена с помощью len оператора в Python.
4. После обязательно необходимовключить каждый подсписок в основной с помощью функции append(). Также,используя lower(), мы конвертируем необходимый текст в нижний регистр. Функции— это многоразовые наборы операций, которые выполняют определенные действия надкодом. В нашем приложении на Python они будут выполнять конкретные задачи. Этопозволяет нам повторно использовать код и упростить наши программы. В Pythonесть встроенные функции и пользовательские, которые вы создаете сами.
5. Далее в нашей программе начинаетсяцикл с условным оператором внутри. Хотя всё и выглядит довольно сложно,конструкция довольно проста. Условный оператор — это логическое выражение. Сним фрагмент кода выполняется только в том случае, если что-то является истинойили ложью, в зависимости от условий. Это отличный способ придать вашейпрограмме некоторую логику.
6. Возвращаясь к нашей программе,хочется уточнить, что за переменную принимается каждый подсписок, в котором мыпосле будем вызывать 8 вопрос(i[0]), правильный ответ(i[1]), и пояснение(i[2]).Нумерация составляющих массива идёт с 0, поэтому и мы не имеем i[3].
7. В последней строке выводитсяколичество верных ответов из общего числа. При вводе неверного ответа,программа будет указывать на ошибку и выводить правильный вариант.
Викторина может быть использована присамостоятельном тестировании любым пользователем сети Интернет, для прохождениянеобходимо просто запустить программу кнопкой run, светящейся зелёным цветом.Для большего удобства стоит воспользоваться кнопкой открыть на весь экран,которая находится на панели слева внизу и выглядит как стрелки, повёрнутые вразные стороны. Но при прохождении немало важно помнить о времени, ведь оно ограничено,после долгого ожидания ответа программа завершится сама. Ввикторине есть несколько вопросов с вариантами ответов, что может облегчить еёпрохождение. При создании программы были использованы различные материалы побазовой информатике, чтобы любой пользователь смог понять и усвоить что-либоновое и нужное для себя.
Благодаря использованию данной программыпользователи сети интернет смогут легко и быстро получить знания в областикомпьютерных технологий, а также будут способны создать свое собственноеприложение.
Заключение
В настоящее время обычные пользователисети Интернет всё больше начинают интересоваться информатикой ипрограммированием, так как в наш век современных технологий эти темы невероятноактуальны. Изучение базовых понятий и получение самых необходимых знаний будетполезно для каждого человека. Благодаря этому каждый сможет понять, что данныетемы ему очень интересны, и углубиться в них, если же этого не произойдёт,данная информация расширит его кругозор.
В нашем исследовательском проекте мыподробно изучили историю появления программирования и одни из первых языков.Каждый из них привнёс неоспоримый вклад, благодаря чему сейчас мы имеемудобнейшие приложения и системы, написанные на них. Нас очень заинтересовалодин из самых популярных во всём мире языков программирования, а именно Python.Мы подробно изучили его историю, выявили преимущества и недостатки, а также изучилибазовые элементы, необходимые для написания программ.
В ходе данной исследовательской работыбыло показано практическое применение языка Python, что расширило кругозорпользователей и дало знания в области информатики. Нами были изучены ипроанализированы готовые приложения-викторины, а также подробно описан процесссоздания своего собственного. При использовании данной программы люди смогутлегко и быстро погрузиться в сферу компьютерных технологий, а также будут способнысоздать свое собственное приложение.
При использовании программы пользовательполучит много полезной информации в области информатики и программирования, таккак он сможет посмотреть исходный код и приобрести знания о Python. Нашеприложение имеет малое количество аналогов, а существующие являютсянедостаточно инновационными. Благодаря этому оно является уникальным и в то жевремя универсальным, ведь вопросы викторины могут быть изменены любым пользователеми использованы в процессе обучения.
На сегодняшний день одним из способовпроведения досуга стали компьютерные игры, а для обучения всё чаще используютсявсевозможные Интернет-ресурсы. В настоящее время Python — один из самыхизвестных и распространённых языков, который охватывает все сферы, в даннойработе мы показали его практическое применение. Многие люди и не думают, что интернети программирование могут быть использованы ими в повседневной жизни, к примеру,для обучения. Наш исследовательский проект помогает обучающимся наиболее полнопогрузится в инновационные технологии, показывает, каким образом можноиспользовать современные технологии в образовательной деятельности и получатьиз этого максимальную пользу.
Список литературы
1.Арсак Ж. Программирование игр и головоломок / Ж. Арсак. – Наука, 1990. – 76с.
2.Википедия: Python. – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org
3.Tech:Python– краткий обзор языка и его назначения. – Режим доступа: https://techrocks.ru
4.Трофимов В. Программирования игр, создание с нуля / В. Трофимов. – 2020. [Электроннаякнига]
5.Яндекс Дзен: Дзен питона. – Режим доступа: https://zen.yandex.ru
