Функциональное программирование и структуры данных на языке Python [2022] [Высшая инженерная школа СПбПУ] [Давид Антонян, Елена Крылова]

Функциональное программирование и структуры данных на языке Python [2022]
Высшая инженерная школа СПбПУ (Санкт-Петербургский Политехнический Университет)
Давид Антонян, Елена Крылова

Курс является третьим в линейке курсов, посвящённых языку программирования Python. Он доступен тем, кто уже овладел языком Python на уровне структурного программирования и уверенно пишет программы на уровне курса информатики средней школы и ЕГЭ.

Цель курса – на примере аскетичного и выразительного Питона овладеть техникой функционального программирования, познакомиться с типичными для многих языков структурами данных, оценить их применимость для решения различных задач.

В курсе много практических заданий, выполнение которых не только знакомит с особенностями языка, но и вырабатывает алгоритмическую культуру, учит мыслить в терминах структур данных – а это именно то, что отличает программиста от чернорабочего «кодера». Каждая тема курса содержит как задачи базового уровня (обязательные), так и повышенного (дополнительные).

Курс будет полезен и тем, кто пробует себя в олимпиадном программировании, и тем, кто планирует далее осваивать практические применения Питона в различных сферах.

Чему научим:
1. Знания и представления:

• Парадигмы программирования, возможность их реализации на Python.
• Функциональное программирование: суть, преимущества.
• Функции в Python, типы аргументов.
• Способы вызова функций.
• Модули, использование функций из модулей стандартной библиотеки.
• Подключение внешних библиотек.
• Рекурсия, её сильные и слабые стороны.
• Анонимные функции (лямбда-выражения).
• Функции высших порядков map, filter, zip, reduce.
• Списки: назначение, внутренняя реализация, возможности.
• Массивы библиотеки NumPy: возможности, применение
• Словари, их применение.
• Множества, операции над множествами.

2. Умения и навыки:

• Техника разработки программ в среде PyCharm.
• Использование информационных ресурсов по языку Python.
• Использование функций стандартной библиотеки.
• Разработка и вызов функций.
• Реализация рекурсивных алгоритмов.
• Использование лямбда-выражений.
• Применение функций высших порядков.
• Программирование в функциональном стиле.
• Работа со списками, словарями, множествами.
• Подключение библиотек.
• Работа с массивами.
• Рациональный выбор структур данных для решения задачи.
• Разработка программ для автоматической проверки (спортивное программирование).

Спойлер: Содержание

Занятие 1 - Введение. Парадигмы программирования

• Стили программирования на Python.
• Знакомство со средой программирования PyCharm.
• Повторение: базовые типы данных и операции.
• Входная проверочная работа.

Занятие 2 - Функции в Python

• Повторение: создание функции, вызов функции.
• Встроенные функции. Модули, их подключение.
• Аргументы функции: позиционные и именованные.
• Рекурсия.
• Практикум: планирование и разработка функций.

Занятие 3 - Особенности вызова функций в Python

• Анонимные функции – lambda-выражения.
• Списковый вызов функций.
• Функция высшего порядка map.
• Практикум: разработка программ в функциональном стиле.

Занятие 4 - Функции высшего порядка

• Передача функции в качестве аргумента.
• Функция map – подробнее.
• Функции filter, zip, reduce.
• Практикум: разработка программ в функциональном стиле (продолжение).

Занятие 5 - Проверочная работа: основы функционального программирования. Понятие о структурированных типах данных

• Простые и структурированные данные.
• Повторение: списки, кортежи.
• Внутренняя реализация списка в Python. Различие между списком и массивом.
• Практикум – работа со списками.

Занятие 6 - Функции и методы списков

• Различие между функцией и методом.
• Функции и методы списков.
• Практикум – работа со списками (продолжение).

Занятие 7 - Библиотека NumPy и работа с массивами

• Библиотеки, их подключение.
• Массивы в NumPy.
• Индексация в массивах.
• Векторизованные вычисления.
• Методы массивов.
• Практикум – работа с массивами.

Занятие 8 - Словари и множества. Их применение

• Суть и назначение словаря (ассоциативного массива).
• Создание словаря.
• Методы словарей.
• Множество как набор неповторяющихся элементов.
• Операции над множествами в Python.
• Практикум: работа со словарями и множествами.

Занятие 9 - Практикум: работа со структурированными данными. Проверочная работа: структурированные типы данных.

Занятие 10 - Python и олимпиадное программирование

• Ввод и вывод данных в автопроверяемых программах
• Плюсы и минусы Python в спортивном программировании
• Практикум: решение олимпиадных задач, требующих применения эффективных алгоритмов или рационального выбора структуры данных.

Занятие 11- Повторение, подготовка к экзамену

• Тематические тесты на повторение.
• Практикум по решению задач.

Занятие 12 - Итоговое занятие

• Экзаменационный тест.
• Экзаменационное задание.
• Подведение итогов курса, варианты дальнейшего обучения.

Продажник