{
 "cells": [
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "# Программирование и анализ данных\n",
    "\n",
    "*Алла Тамбовцева, НИУ ВШЭ*\n",
    "\n",
    "*Данный ноутбук основан на [лекции](http://nbviewer.math-hse.info/github/ischurov/pythonhse/blob/master/Lecture%203.ipynb#%D0%9F%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B5%D1%80%D0%BA%D0%B0-%D1%83%D1%81%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D0%B8%D0%B9) Щурова И.В., курс «Программирование на языке Python для сбора и анализа данных» (НИУ ВШЭ).*"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "## Условные конструкции и цикл `while`"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "### Условные конструкции"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "Условные конструкции – конструкции с операторами условия. Условная конструкция обычно предполагает «развилку»: если условие выполняется, то должен выполняться один набор действий, если нет – другой набор действий. Давайте напишем программу, которая будет просить пользователя ввести целое число, и если это число менее 10, на экран будет выводиться сообщение \"Мало\", иначе – \"Много\". И заодно познакомимся с конструкцией *if-else*."
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": 10,
   "metadata": {},
   "outputs": [
    {
     "name": "stdout",
     "output_type": "stream",
     "text": [
      "Введите число: 10\n"
     ]
    }
   ],
   "source": [
    "x = int(input(\"Введите число: \"))"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": 11,
   "metadata": {},
   "outputs": [
    {
     "name": "stdout",
     "output_type": "stream",
     "text": [
      "Много\n"
     ]
    }
   ],
   "source": [
    "if x < 10:\n",
    "    print(\"Мало\")\n",
    "else:\n",
    "    print(\"Много\")"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "В части с `if` мы прописываем условие, в зависимости от которого Python будет делать выбор, что выводить на экран, а после двоеточия перечисляем действия, которые будут выполняться в случае, если `x` удовлетворяет условию. В части с `else` мы уже не пишем никакого условия – оператор `else` сам по себе означает «в случае, если условие в выражении с `if` не выполнено».\n",
    "\n",
    "Часть с `else` является необязательной: программа может существовать только с условием `if`. Тогда в случае невыполнения условия ничего происходить не будет, Python просто перейдет к следующим строкам кода."
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "Как быть, если условий несколько? Например, мы просим пользователя ввести число, и если число больше 10, на экране должно быть сообщение \"Много\", если ровно 10 – \"В самый раз\", если меньше – \"Мало\". Условные конструкции можно вкладывать друг друга, главное не забывать при этом про отступы:"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": 12,
   "metadata": {},
   "outputs": [
    {
     "name": "stdout",
     "output_type": "stream",
     "text": [
      "В самый раз\n"
     ]
    }
   ],
   "source": [
    "if x < 10:\n",
    "    print(\"Мало\")\n",
    "else:\n",
    "    if x == 10:\n",
    "        print(\"В самый раз\")\n",
    "    else: \n",
    "        print(\"Много\")"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "Можно воспользоваться оператором `elif`, который по смыслу является сочетанием `else + if`: если предыдущее условие невыполнено, то, нужно проверить следующее условие, и если оно тоже не выполнено, то уже перейти к ветке с `else`."
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": 13,
   "metadata": {},
   "outputs": [
    {
     "name": "stdout",
     "output_type": "stream",
     "text": [
      "В самый раз\n"
     ]
    }
   ],
   "source": [
    "if x < 10:\n",
    "    print(\"Мало\")\n",
    "elif x == 10:\n",
    "    print(\"В самый раз\")\n",
    "else: \n",
    "    print(\"Много\")"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "Ответвлений с `elif` может быть несколько: сколько условий, столько и выражений с `elif`. "
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "Законный вопрос: а можно ли обойтись совсем без `elif`, просто записав несколько выражений с `if`? Тут все зависит от ситуации. Иногда решения использовать `elif` и `if`, не меняя остальной код, будут равнозначными. Если мы перепишем код в примере выше, заменив `elif` на `if`, ничего не изменится, так как условия будут проверяться последовательно в любом случае: если число меньше 10, будет выведено слово «Мало», если нет – программа перейдет к следующему условию, и так далее. "
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "В случае, когда условия как-то связаны между собой, нужно быть более внимательными. Рассмотрим такой пример. \n",
    "\n",
    "**Случай 1.** "
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": 16,
   "metadata": {},
   "outputs": [
    {
     "name": "stdout",
     "output_type": "stream",
     "text": [
      "Введите оценку: 3\n"
     ]
    }
   ],
   "source": [
    "mark = int(input(\"Введите оценку: \"))"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": 17,
   "metadata": {},
   "outputs": [
    {
     "name": "stdout",
     "output_type": "stream",
     "text": [
      "Это нормально\n",
      "Плохо\n"
     ]
    }
   ],
   "source": [
    "if mark < 10:\n",
    "    print(\"Это нормально\")\n",
    "elif mark == 10:\n",
    "    print(\"Отлично\")\n",
    "if mark < 6:\n",
    "    print(\"Плохо\")"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "Если оценка меньше 10, мы выводим на экран сообщение \"Это нормально\", если нет, то проверяем, равна ли она 10: если да, то выводим \"Отлично\", если нет – ничего не делаем. При этом, *после* всех этих действий делаем дополнительную проверку: если оценка меньше 6, выводим \"Плохо\". "
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "**Случай 2.** "
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": 18,
   "metadata": {},
   "outputs": [
    {
     "name": "stdout",
     "output_type": "stream",
     "text": [
      "Это нормально\n"
     ]
    }
   ],
   "source": [
    "if mark < 10:\n",
    "    print(\"Это нормально\")\n",
    "elif mark == 10:\n",
    "    print(\"Отлично\")\n",
    "elif mark < 6:\n",
    "    print(\"Плохо\")"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "Если оценка меньше 10, мы выводим на экран сообщение \"Это нормально\", если нет, то проверяем, равна ли она 10: если да, то выводим \"Отлично\", если нет – сравниваем ее с 6. Если оценка меньше 6, выводим \"Плохо\". "
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "Почему во втором случае мы не увидели сообщение \"Плохо\"? Потому что из-за второго `elif` мы попросту до него не дошли! На ветку со вторым `elif` мы попадаем в случае, если предыдущее условие не выполняется, то есть если оценка  не равна 10. А на ветку с первым `elif` мы попадем, в случае, если оценка не менее 10. Получается, что мы должны выводить слово \"Плохо\" в случае, когда оценка более 10 и при этом менее 6, чего в природе не бывает. Использовав `elif` необдуманно, мы добавили лишнее условие, которое никогда не будет выполняться! Тут будет полезно вспомнить схемы, которые многие, наверное, видели на уроках информатики в школе. Запоминать их необязательно, просто они хорошо иллюстрируют различия между двумя случаями."
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "**Случай 1**\n",
    "\n",
    "![title](1.png)\n",
    "\n",
    "**Случай 2**\n",
    "\n",
    "![title](2.png)"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "Возможно, предыдущее обсуждение `if` и `elif` могло вас чуть-чуть запутать, но это не повод расстраиваться. Важно просто помнить, что разница между этими операторами есть. Остальное можно проверить экспериментально на конкретном примере :) "
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "Чтобы еще немного поиграть с условиями, давайте напишем более содержательный код, который будет выдавать комментарий к оценке в 10-балльной шкале (оценка выше 7 – «отлично», выше 5 и ниже 8 – «хорошо», выше 3 и ниже 6 – «удовлетворительно», ниже 4 – «плохо»."
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "**Решение 1:** несколько вложенных условий с оператором `elif`"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": 1,
   "metadata": {},
   "outputs": [
    {
     "name": "stdout",
     "output_type": "stream",
     "text": [
      "Хорошо\n"
     ]
    }
   ],
   "source": [
    "grade = 7\n",
    "if grade > 7:\n",
    "    print(\"Отлично\")\n",
    "elif grade > 5:\n",
    "    print(\"Хорошо\")\n",
    "elif grade > 3:\n",
    "    print(\"Удовлетворительно\")\n",
    "else:\n",
    "    print(\"Плохо\")"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "Блок-схема для такого кода:\n",
    "\n",
    "![](mark-ex1.png)"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "**Решение 2:** несколько сложных условий с `if`"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": 4,
   "metadata": {},
   "outputs": [
    {
     "name": "stdout",
     "output_type": "stream",
     "text": [
      "Хорошо\n"
     ]
    }
   ],
   "source": [
    "grade = 7\n",
    "if grade > 7:\n",
    "    print(\"Отлично\")\n",
    "if (grade > 5) and (grade <= 7):\n",
    "    print(\"Хорошо\")\n",
    "if (grade > 3) and (grade <= 5):\n",
    "    print(\"Удовлетворительно\")\n",
    "if grade <= 3:\n",
    "    print(\"Плохо\")"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "Блок-схема для такого кода:\n",
    "\n",
    "![](mark-ex2.png)"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "Могли бы мы использовать `else` вместо последнего условия с `if`? Давайте проверим!"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": 6,
   "metadata": {},
   "outputs": [
    {
     "name": "stdout",
     "output_type": "stream",
     "text": [
      "Хорошо\n",
      "Плохо\n"
     ]
    }
   ],
   "source": [
    "grade = 7\n",
    "if grade > 7:\n",
    "    print(\"Отлично\")\n",
    "if (grade > 5) and (grade <= 7):\n",
    "    print(\"Хорошо\")\n",
    "if (grade > 3) and (grade <= 5):\n",
    "    print(\"Удовлетворительно\")\n",
    "else:\n",
    "    print(\"Плохо\")  # что-то пошло не так"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "Почему получился такой странный результат? Потому что написанная часть с `else` относится не ко всем условиям с `if` выше, а только в последнему. Давайте посмотрим на блок-схему для такого кода:"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "![](mark-ex3.png)"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "### Цикл `while`"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "С циклом `for` мы уже знакомы. Сейчас мы познакомимся с циклом `while`, логика которого отличается от `for`. Конструкции с циклом `while` устроены следующим образом: действия, которые указаны в теле цикла, должны выполняться до тех пор, пока верно условие, прописанное после `while` (отсюда и название). Если в цикле `for` мы указывали некоторый промежуток, по которому в ходе цикла мы будем \"пробегаться\", то в случае с циклом `while` мы просто фиксируем стартовую точку, а конечную точку никак не указываем: программа сама остановится, когда условие в цикле перестанет выполняться."
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": 33,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "nums = [1, 0, 9, 10, -1, 8]"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "Давайте, используя цикл `while`, будем выводить на экран элементы списка `nums` до тех пор, пока не столкнемся с отрицательным значением."
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": 34,
   "metadata": {},
   "outputs": [
    {
     "name": "stdout",
     "output_type": "stream",
     "text": [
      "1\n",
      "0\n",
      "9\n",
      "10\n"
     ]
    }
   ],
   "source": [
    "i = 0 # начинаем с индекса i=0\n",
    "\n",
    "while nums[i] >= 0: # пока элемент nums[i] >= 0\n",
    "    print(nums[i]) # выводим элемент на экран\n",
    "    i = i + 1 # переходим к следующему элементу"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "На значении 10 мы остановились: за ним идет значение -1, для которого условие `nums[i] > = 0` не выполняется. \n",
    "\n",
    "Давайте теперь попробуем переписать код так, чтобы он работал точно так же, но только чтобы в нем использовался цикл `for`, а не `while`. Вообще почти любой код с `while` можно переписать через `for`, и иногда это полезно: код с циклом `while` обычно более медленный, плюс, склонен к зацикливанию."
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": 35,
   "metadata": {},
   "outputs": [
    {
     "name": "stdout",
     "output_type": "stream",
     "text": [
      "1\n",
      "0\n",
      "9\n",
      "10\n"
     ]
    }
   ],
   "source": [
    "for n in nums:\n",
    "    if n >= 0:\n",
    "        print(n)\n",
    "    else:\n",
    "        break # выходим из цикла"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "В коде выше мы использовали оператор `break`, который позволяет выйти из цикла, то есть закончить исполнение строк кода в теле цикла и перейти к коду дальше.  \n",
    "\n",
    "А теперь напишем маленькую игру-угадайку. Программа будет загадывать целое число от 1 до 100, а пользователь его угадывать. Как программа будет загадывать число? Выбирать случайным образом из интервала [1, 100] (на самом деле псевдослучайным образом, так как абсолютной случайности не получится, генерирование чисел происходит по фиксированным алгоритмам)."
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": 36,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "from random import randrange # импортируем функию randrange"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": 37,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "n = randrange(1, 101) # n и есть загаданное число"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "Осталось написать цикл. До тех пор, пока пользователь не угадает число, программа не будет останавливаться, но зато она будет давать подсказки: если введенное пользователем число больше загаданного, то будет выводиться сообщение \"Вы ввели слишком большое число.\", если меньше – \"Вы ввели слишком маленькое число.\""
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": 38,
   "metadata": {},
   "outputs": [
    {
     "name": "stdout",
     "output_type": "stream",
     "text": [
      "Ваша попытка:53\n",
      "Вы ввели слишком большое число.\n",
      "Ваша попытка:32\n",
      "Вы ввели слишком маленькое число.\n",
      "Ваша попытка:44\n",
      "Вы ввели слишком маленькое число.\n",
      "Ваша попытка:47\n",
      "Вы ввели слишком маленькое число.\n",
      "Ваша попытка:52\n",
      "Вы ввели слишком большое число.\n",
      "Ваша попытка:51\n",
      "Вы ввели слишком большое число.\n",
      "Ваша попытка:49\n",
      "Вы ввели слишком маленькое число.\n",
      "Ваша попытка:50\n",
      "Вы выиграли!\n"
     ]
    }
   ],
   "source": [
    "while True:\n",
    "    guess = int(input(\"Ваша попытка: \"))\n",
    "    if guess == n:\n",
    "        print(\"Вы выиграли!\")\n",
    "        break\n",
    "    elif guess > n:\n",
    "        print(\"Вы ввели слишком большое число.\")\n",
    "    else: \n",
    "        print(\"Вы ввели слишком маленькое число.\")"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "В коде выше в `while` мы не написали никакого условия явно, вместо этого мы написали `while True`. Это выражение означает «до тех пор, пока мы не вышли из цикла». В нашем случае это равносильно «до тех пор, пока не столкнулись с `break`», то есть пока наш ответ не совпал с загаданным числом."
   ]
  }
 ],
 "metadata": {
  "kernelspec": {
   "display_name": "Python 3",
   "language": "python",
   "name": "python3"
  },
  "language_info": {
   "codemirror_mode": {
    "name": "ipython",
    "version": 3
   },
   "file_extension": ".py",
   "mimetype": "text/x-python",
   "name": "python",
   "nbconvert_exporter": "python",
   "pygments_lexer": "ipython3",
   "version": "3.7.4"
  }
 },
 "nbformat": 4,
 "nbformat_minor": 2
}