Как научиться решать задачи в программировании

Лучший алгоритм решения задач по программированию на Python

По-прежнему актуальны споры о фактической пользе таких веб-сайтов по Python-программированию, как Codewars или Leetcode, и их роли в развитии профессиональных навыков разработчиков. Но несмотря на это, многие все равно прибегают к их помощи для подготовки к собеседованиям, улучшения своего мастерства и/или просто забавы ради. Так или иначе, но этим ресурсам определенно найдется место в жизни любого программиста Python или специалиста по данным.

В этой статье вам предлагается максимально эффективный подход к проработке вопросов по Python-программированию. Мы сформулируем относительно простую задачу, разработаем план с применением псевдокода и решим ее разными способами, начиная с самого простого.

Формулировка задачи

Задача: написать функцию, принимающую одно целочисленное значение и возвращающую сумму целых чисел от 0 до этого значения включительно. При использовании нецелочисленного значения функция должна возвращать 0.

Итак, при передаче функции числа 5 она вернет сумму целых чисел от 0 до 5 или (0+1+2+3+4+5), которая равняется 15. Если передаваемое значение относится к другому типу, отличному от целого числа, такому как строка или число с плавающей точкой и т. д., функция вернет 0.

Разработка плана

На первом этапе необходимо решить задачу, используя псевдокод. Он позволит спланировать действия без оглядки на синтаксис.

Попробуем что-нибудь в таком роде:

Мы определили функцию add , принимающую значение num . Внутри нее в виде комментариев схематично прописываются шаги. Если передаваемое функции значение является целым числом, то мы складываем числа от 0 до этого значения включительно и затем возвращаем сумму. Если же оно не принадлежит к типу целых чисел — просто возвращаем 0. После этого прописываем несколько примеров конкретных входных данных для получения желаемого вывода.

Распишем подробнее следующий шаг псевдокода:

Это можно сделать несколькими способами. Как будет выглядеть псевдокод, если мы попробуем выполнить этот шаг с помощью цикла for ?

Теперь постараемся справиться с задачей на основе разработанного плана!

Цикл for

С помощью цикла for задача решается следующим образом:

Проанализируем этот код.

Сначала с помощью функции type проверяем, является ли передаваемое значение num целым числом.

Если тип — целое число, создаем переменную sum и присваиваем ей значение 0.

Затем с помощью цикла for и функции range перебираем целые числа от 0 до входного значения. Обратите внимание, что функция range создает одноименный итерируемый объект, который начинается с 0 (если не указано конкретное начальное значение) и переходит к числу, меньшему, чем завершающее цикл значение (поскольку оно единственно возможное). Следовательно, к этому значению нужно прибавить 1 (num+1), так как требуется сложить все целые числа от 0 до num включительно.

Функция range создает итерируемый объект range , что позволяет перебирать в нем элементы в цикле for , прибавляя каждое число или x к переменной sum .

По завершению итераций функция возвращает sum .

И наконец, если передаваемое функции значение не является целым числом, возвращаем 0.

Вариант кода без комментариев.

Протестировав функцию add , получаем правильные результаты.

Избранный способ отлично справляется с данной задачей по программированию. Код выполняет свое назначение, легко читаем и работает должным образом. Но, предприняв попытку найти другие варианты достижения поставленной цели, мы извлечем для себя больше пользы, поскольку освежим знания Python и прокачаем навыки решения проблемных ситуаций. Эти приемы могут быть более или менее пайтонические, но в любом случае это интересный и полезный опыт поиска разных подходов к одной и той же задаче.

Итак, приступаем к новому способу решения.

Функция reduce

Функция reduce принимает итерируемый объект и приводит его к единичному суммарному значению. У нее может быть 3 аргумента, два из которых являются обязательными: функция с 2 аргументами и итерируемый объект.

Вместо цикла for воспользуемся reduce для нахождения суммы итерируемого объекта и решения поставленной задачи.

Лямбда-функция служит в качестве аргумента, а объект range используется как итерируемый объект. Reduce() приводит range к единичному суммарному значению sum , которое мы возвращаем.

Тернарные операторы

С помощью тернарных операторов можно еще больше сократить код, оформив инструкцию if/else в одну строку следующим образом:

x if C else y

С — это условие, которое проверяется в первую очередь. Если оно True, то вычисляется x, иначе — y, после чего возвращаются соответствующие значения.

В коде это можно реализовать так:

Благодаря всем этим изменениям нам удалось сократить код внутри функции до одной строки. Возможно, это не самый читаемый и пайтонический способ решения, но тем не менее он способствует развитию навыков программирования за счет обдумывания разных подходов к одной и той же проблеме.

Далее разберем еще один способ.

Функция sum()

Он состоит в применении встроенной функции Python — sum() . Она принимает итерируемый объект и возвращает сумму его элементов. Возможен вариант с передачей начального значения, если его первично требуется добавить к элементам.

Опробуем эту функцию в деле:

Вероятно, это самый лучший способ справиться с задачей, поскольку код одновременно и максимально компактный, и легко читаемый. Кроме того, можно не сомневаться в его отличной производительности.

Заключение

В данной статье мы продемонстрировали, что решение задачи по Python разными способами улучшает навыки программирования за счет пополнения копилки знаний. Сформулировав задачу, мы рассмотрели этапы ее решения. Сначала наметили последовательность действий с помощью псевдокода, после чего реализовали задуманное разными способами, используя сначала цикл for , а затем функцию reduce . Применение тернарных операторов позволило еще больше подсократить код и при этом сохранить его читаемость. И наконец, благодаря встроенной функции sum наряду с тернарными операторами мы нашли наиболее лаконичный и пайтонический способ решения поставленной задачи.

Самоучитель для начинающих программистов

Программирование — это навык, который может открыть множество дверей в мире современных технологий. Но как начать изучать программирование, если вы никогда этим не занимались раньше? В этой статье мы расскажем, как научиться программировать с нуля, представляя подробный план действий для начинающих, а также описывая основные концепции и терминологию.

Шаг 1: Выберите язык программирования
Первый шаг — выбрать язык программирования, который вы хотите изучать. Существует множество языков программирования, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Однако, если вы начинаете с нуля, рекомендуется выбрать язык, который легко изучить и имеет большое сообщество разработчиков, такой как Python или JavaScript.

Шаг 2: Изучите основы
Когда вы выбрали язык программирования, следующий шаг — изучить основы. Начните с изучения базовых концепций, таких как переменные, типы данных, операторы и условные операторы. Эти концепции являются основой любого языка программирования, поэтому очень важно понимать их.

Шаг 3: Напишите свою первую программу
Когда вы изучили основы, напишите свою первую программу. Это может быть простой скрипт, который выводит текст на экран или решает математическую задачу. Не бойтесь делать ошибки — это нормально в процессе изучения.

Шаг 4: Практикуйтесь
Чтобы стать лучшим программистом, нужно практиковаться. Решайте задачи и проекты, которые помогут вам применять свои знания на практике. Попробуйте реализовать какой-нибудь проект, который вам интересен. Например, создайте веб-приложение или игру.

Шаг 5: Общайтесь с сообществом
Чтобы получить больше информации и научиться лучше, не забывайте общаться с сообществом программистов. Участвуйте в дискуссиях, задавайте вопросы и обменивайтесь опытом. Также существуют множество онлайн-курсов и ресурсов, которые могут помочь вам на пути к изучению программирования.

Основная терминология в программировании:

При изучении программирования вы столкнетесь с множеством терминов, которые являются ключевыми для понимания основных концепций. Вот некоторые из них:

Код (code) — это набор инструкций, который компьютер может выполнить. Код может быть написан на разных языках программирования, таких как Python, Java, C++, JavaScript и других.
Компилятор (compiler) — это программа, которая преобразует исходный код на одном языке программирования в машинный код, который может быть понят компьютером.
Интерпретатор (interpreter) — это программа, которая читает исходный код на одном языке программирования и выполняет его построчно.
Переменная (variable) — это область памяти, которая хранит значение, которое может изменяться в ходе выполнения программы. Переменные могут иметь разные типы данных, такие как целые числа (int), строки (string), дробные числа (float) и другие.
Функция (function) — это блок кода, который может быть вызван из другого места программы. Функции могут принимать параметры и возвращать значения.
Алгоритм (algorithm) — это последовательность инструкций, которые описывают решение задачи.
Условие (condition) — это конструкция, которая выполняет разные действия в зависимости от того, выполняется ли заданное условие.
Цикл (loop) — это конструкция, которая позволяет выполнять блок кода несколько раз.
Массив (array) — это структура данных, которая содержит набор элементов определенного типа. Каждый элемент в массиве имеет свой индекс, который позволяет обращаться к нему.
Объект (object) — это экземпляр класса, который содержит свойства и методы. Объекты используются в объектно-ориентированном программировании.

Это только небольшой список терминов, которые могут встретиться в программировании. По мере продвижения в изучении языка программирования вы будете сталкиваться с новыми терминами и концепциями. Однако, понимание основной терминологии поможет вам лучше понимать процесс написания кода и работу с компьютером.

Основные концепции:

Основная концепция программирования заключается в написании кода, который описывает последовательность инструкций, которые должен выполнить компьютер для решения задачи или достижения определенной цели.

Программирование включает в себя ряд базовых концепций, которые являются ключевыми для написания эффективного кода. Некоторые из этих концепций включают в себя:

Переменные и типы данных — переменные используются для хранения значений, которые могут быть изменены в ходе выполнения программы. Важно понимать различные типы данных, такие как числа, строки и булевы значения.
Условные конструкции — условные конструкции используются для выполнения различных действий, в зависимости от значения переменной или другого условия.
Циклы — циклы используются для повторного выполнения блока кода определенное количество раз или до тех пор, пока не будет выполнено определенное условие.
Функции и методы — функции и методы используются для повторного использования блоков кода и их организации в отдельные модули.
Объектно-ориентированное программирование — объектно-ориентированное программирование (ООП) использует классы и объекты для описания объектов и их свойств, а также методов, которые могут быть вызваны на этих объектах.
Алгоритмы и структуры данных — алгоритмы и структуры данных используются для эффективной организации и обработки данных.

Важно понимать, что программирование не сводится только к написанию кода. Это также включает в себя понимание проблемы, которую необходимо решить, анализ требований, проектирование и тестирование программного обеспечения. Кроме того, программирование включает в себя постоянное обучение и улучшение навыков для эффективного решения сложных задач.

В заключение, изучение программирования — это процесс, который требует времени, терпения и упорства. Не бойтесь делать ошибки, потому что это часть процесса обучения. Помните, что самый лучший способ научиться программированию — это практика. Не зацикливайтесь на теории и изучении языка программирования, а сконцентрируйтесь на том, как вы можете использовать его для создания чего-то нового и полезного.

Кроме того, стоит отметить, что в программировании очень важно уметь решать проблемы и находить ошибки. Часто, чтобы найти ошибку в коде, нужно быть терпеливым и уметь думать логически. Поэтому, помимо изучения конкретных языков программирования, также полезно развивать логическое мышление и умение решать задачи.

В итоге, изучение программирования может открыть для вас множество возможностей и стать основой для будущей карьеры в сфере технологий. Начните с простых шагов, следуйте плану и не бойтесь экспериментировать. Удачи в изучении программирования!

Большое количество книг по всем языкам программирования ты можешь найти в канале — Библиотека

Грокаем алгоритмы: Гайд по алгоритмам для тех, кому сложно решать задачи

Грокаем алгоритмы: Гайд по алгоритмам для тех, кому сложно решать задачи главное изображение

Грокать алгоритмы или не грокать? Что делать, если вам не хочется решать сто задач к вашему следующему собеседованию?

Часть меня ненавидит технические собеседования, в первую очередь из-за того, что мне нужно повторять много материала. Кроме того, в процессе самого собеседования мне часто приходится предлагать какое-то особенное решение, а не то, которое я бы выбрал в своей будничной практике.

Несмотря на это, я люблю алгоритмы и люблю решать задачки по программированию. Для меня это веселое времяпровождение и хорошая тренировка для мозга. Учитывая все это, хочу рассказать вам о моей собственной технике подготовки к собеседованиям, которая намного интереснее и волнительнее, чем обычная подготовка.

Коротко расскажу о себе, чтобы вы убедились в моей экспертности. Я программирую уже 20 лет, за это время я много раз менял место работы. Всего я прошел около 30 воронок найма — больше 120 собеседований. Плюс к этому у меня есть опыт с той стороны баррикад: я провел около 300 технических собеседований и больше 200 собеседований по системному дизайну.

Где мы грокаем алгоритмы

Если вы когда-нибудь искали работу, то знаете, что есть ресурсы, которые собирают задачи с собеседований. Один из них — LeetCode, это самый популярный сайт, где очень много задач. Плюс вокруг него сложилось развитое сообщество, где можно обсуждать задачки с другими инженерами. Если выдается свободная минутка, я всегда не прочь провести ее на LeetCode. Там я решаю задачи или читаю чужие решения, после чего сравниваю со своими.

Самая большая проблема LeetCode в том, что сайту не хватает продуманной системы обучения. У него много разных задач, в которых легко потеряться. Сколько нужно таких задач, чтобы подготовиться к собеседованию? Я бы предпочел двигаться по продуманной программе, в конце которой я смогу ощутить уверенность в собственных знаниях. Но системы нет, а я ленивый, и вообще — не хочу решать 500+ задач.

Одно из популярных решений для этой проблемы — решать задачи, которые относятся к одной структуре данных (например, прорешать несколько задач с деревьями). Какая-то система обучения появляется, но это решение меня все равно не устраивает. Например, что делать, если задачу можно решить при помощи разных структур данных?

Какую систему обучения придумал я

Я бы предпочел такую систему, в которой задачи распределены по паттернам, а не по структурам данных. Мои любимые паттерны — скользящее окно, нахождение цикла и топологическая сортировка. Когда я научился пользоваться этими методами, я стал решать незнакомые задачи по аналогии с задачами, которые решал до этого. Благодаря этому весь процесс подготовки к собеседованиям стал более интересным и веселым. Ну и конечно же, более систематичным.

Я обнаружил 25 паттернов, которые лежат в основе решения большинства задач. Думаю, эти паттерны помогут кому угодно показывать на собеседованиях красивые и элегантные решения. Вся фишка этих паттернов в том, что понимая один из них, вы научитесь решать сразу несколько задач, десятки задач.

Самые распространенные паттерны для решения задач

Читайте также: Это снова я, резиновая уточка: что такое метод Фейнмана и почему с его помощью так просто изучать программирование