Среда и отладка — практикум

10 класс, углублённый уровень. Занятие второе: как программа выполняется на самом деле и что делать, когда она выполняется не так, как задумано.

Часть 1. Что происходит с программой до того, как она заработает

Процессор не понимает ни print, ни while. Он понимает только машинный код — числа. Значит, между вашим текстом и процессором обязательно кто-то стоит. Кто именно — зависит от языка.

У Python дорога чуть длиннее и хитрее. Текст программы переводится не в команды процессора, а в промежуточный байт-код — и уже его выполняет виртуальная машина. Байт-код Python складывает в папку __pycache__ рядом с программой, чтобы в следующий раз не переводить заново.

Среда разработки

IDLE, в которой вы работаете, — это интегрированная среда разработки (IDE). «Интегрированная» значит, что всё нужное собрано в одном окне:

• редактор с подсветкой синтаксиса и отступами;
• запуск программы по F5;
• окно Shell — там же можно проверить любую строчку по отдельности;
• отладчик — ради него сегодня всё и затевается.

Взрослые среды (PyCharm, VS Code, Visual Studio) устроены так же, только у них ещё есть подсказки по коду, работа с git и профилировщик — инструмент, который меряет, на что программа тратит время.

Часть 2. Тренажёр: исполни программу как процессор

Главный навык отладки не требует ни отладчика, ни компьютера: трассировочная таблица. По строкам — шаги цикла, по столбцам — переменные. Заполняя её, вы выполняете программу вместо процессора и почти всегда именно в этот момент видите ошибку.

Четыре задачи, при каждом открытии новые. Считать на бумаге или в уме: запустив программу, вы узнаете ответ, но не научитесь. Задачу можно поправить и отправить снова сколько угодно раз; если тип дался не с первого захода, кнопка «Добавить задачи» даст по нему ещё одну — с другими числами.

Часть 3. Три инструмента, когда программа врёт

Ошибки бывают двух разных видов, и лечатся они по-разному.

1. Трассировочная таблица — на бумаге

Самый дешёвый инструмент, и часто самый быстрый. Берёте лист, выписываете переменные в столбцы и проходите цикл руками. Если программа не помещается в голову — она не поместится и в таблицу; значит, надо разбивать на куски.

2. Отладочный вывод — временный print

Вставьте print туда, где хотите увидеть, что происходит:

Правило одно: такие строки убирают перед сдачей. Оболочка сравнивает вывод с эталонным, и забытая отладочная строка — это уже другой ответ.

3. Отладчик IDLE — когда непонятно вообще

Отладчик ошибку не находит и не исправляет. Он показывает, что происходит на самом деле: значения переменных и путь, по которому пошла программа. Вывод делаете вы.

1. Перейди в главное окно IDLE (то, где >>>).
2. Debug → Debugger. Появится окошко Debug Control, в Shell — [DEBUG ON].
3. Поставь галочки Locals и Globals — иначе значений не увидишь.
4. Вернись в окно программы, F5. Программа встанет на первой строке.
5. Кнопки: Step — шаг, Over — шаг не заходя в функцию, Out — выйти из функции, Go — до точки останова, Quit — прервать.
6. Закончил — выключи отладчик тем же пунктом меню. Пока он включён, любой запуск идёт по шагам.

Часть 4. Три сломанные программы

В общей папке лежат broken1.py, broken2.py, broken3.py. В каждой описано, что программа должна делать, и в каждой ровно одна ошибка. Открой в IDLE, найди, почини.

# Задание 1. Пробег за смену.
#
# Что программа ДОЛЖНА делать:
#   читает число n — сколько поездок было за смену,
#   потом n чисел — километры каждой поездки,
#   печатает: Всего: <сумма> км
#
# Пример:  вход 3, 12, 5, 20  ->  Всего: 37 км
#
# Программа работает, но считает неправильно. Найди ошибку и исправь.
# Сохрани исправленную программу в свою папку как zadanie1.py

n = int(input())
for i in range(n):
    total = 0
    km = int(input())
    total = total + km
print(f"Всего: {total} км")

# Задание 2. Самый короткий заказ.
#
# Что программа ДОЛЖНА делать:
#   читает число n — сколько было заказов,
#   потом n чисел — расстояние каждого заказа в километрах,
#   печатает: Минимум: <самое маленькое из них> км
#
# Пример:  вход 3, 12, 5, 20  ->  Минимум: 5 км
#
# Программа запускается и что-то печатает, но ответ всегда один и тот же.
# Найди ошибку и исправь.
# Сохрани исправленную программу в свою папку как zadanie2.py

n = int(input())
mn = 0
for i in range(n):
    km = int(input())
    if km < mn:
        mn = km
print(f"Минимум: {mn} км")

# Задание 3. Сколько заказов увезёт курьер.
#
# Что программа ДОЛЖНА делать:
#   читает вес одного заказа в килограммах,
#   потом грузоподъёмность машины в килограммах,
#   печатает: Заказов: <сколько таких заказов влезет в машину>
#
# Пример:  вход 7, 30  ->  Заказов: 4   (четыре по 7 кг это 28, пятый не влезет)
#
# ВНИМАНИЕ: эта программа зависает — работает и не заканчивается.
# Останови её (Ctrl+C в окне IDLE), найди причину и исправь.
# Сохрани исправленную программу в свою папку как zadanie3.py

weight = int(input())
limit = int(input())
count = 0
free = limit
while free >= weight:
    count = count + 1
print(f"Заказов: {count}")

3
12
5
20

Всего: 37 км

3
12
5
20

Минимум: 5 км

7
30

Заказов: 4

Часть 5. Сдача

1. Файлы zadanie1.py … zadanie3.py лежат в твоей папке, отладочные print из них убраны.
2. В общей папке двойной щелчок по Проверка.bat.
3. «Найти мои файлы» → «Проверить всё».
4. Покажи учителю два экрана: тренажёр наверху этой страницы и итог оболочки.

Оболочка показывает, на каких данных программа ошиблась и что должна была вывести. Это подсказка: исправляй и проверяй снова, попыток сколько угодно. Зависшую программу она не ждёт — так и пишет, что та не завершилась.