Науки о данных

И. В. Щуров, НИУ ВШЭ

Источники задач: pythontutor.ru, курс Д. П. Кириенко, informatics.mccme.ru.

Страница курса

Домашнее задание №1

За разные задачи можно получить разное число баллов. Если не указано обратное, задача весит 1 балл. Максимум за ДЗ можно набрать 12 баллов. Вы можете решить больше задач, чем требуется, чтобы потренироваться.

Для предварительной проверки задания нужно сделать следующее:

  1. Скачать данный ipynb-файл на свой компьютер, открыть его в IPython Notebook/Jupyter.
  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 python.math-hse.info 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.

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

Часть 1: Первое знакомство и арифметика

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

Hermione

Выходные данные

Hello, Hermione!

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!"),
    ("Hermione", "Hello, Hermione!"),
    ("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

Напишите программу, которая считывает целое число и выводит текст, аналогичный приведенному в примере (пробелы важны!).

Пример

Входные данные

179

Выходные данные

The next number for the number 179 is 180.
The previous number for the number 179 is 178.

Подсказка. См. подсказку к задаче 2.

In [ ]:
def prevnext():
    "# YOUR CODE HERE"
    
prevnext()
In [ ]:
test_data = [
    ("1534", ["The next number for the number 1534 is 1535.\n",
              "The previous number for the number 1534 is 1533.\n"]),
    ("0", ["The next number for the number 0 is 1.\n",
           "The previous number for the number 0 is -1.\n"]),
    ("2718281828904590", [
            "The next number for the number 2718281828904590 is 2718281828904591.\n",
            "The previous number for the number 2718281828904590 is 2718281828904589.\n"])
]

for inp, out in test_data:
    with Tester([inp]) as t:
        prevnext()
        assert len(t) == 2, "Вам нужно вывести ровно две строку с ответом"
        assert t == out,"Неверный ответ, было введено число " + inp

Задача 5 (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)

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, любыми библиотеками, а также методами форматирования строк. Разрешено использовать только целочисленную арифметику (операции +, -, //, %), преобразования строк в числа (int) и чисел в строки (str), а также конкатенацию строк (+). Можно создавать дополнительные переменные и пользоваться оператором присваивания =.

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)

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 +, -, *, //, %, созданием новых переменных и оператором присваивания =.

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

Использование функции max запрещено! И min тоже. И abs тоже. И сортировкой пользоваться нельзя.

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)

Часть 2: списки

Задача 8

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 9

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 10

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!")