Переменные и типы данных

Программа робота работает не только с командами, но и с данными: расстоянием до стены, напряжением аккумулятора, названием режима и признаком аварийной остановки. Чтобы не подставлять значения вручную в каждую строку, им дают имена. В Python такое имя связывается с объектом, а объект хранит значение и имеет определённый тип.

Коротко

Переменная в Python — это имя, связанное со значением. Оператор = создаёт или меняет эту связь. Тип принадлежит объекту: целые числа имеют тип int, дробные — float, текст — str, а логические значения True и False — bool. Функции int(), float() и str() создают значения нужного типа из подходящих данных.

Зачем это нужно

Пусть робот получил расстояние 34 сантиметра. Само число не объясняет, что оно означает: расстояние, скорость двигателя, номер вывода или количество измерений. Имя distance_cm добавляет назначение и единицу:

distance_cm = 34
print(distance_cm)

Теперь значение можно вывести, сравнить с порогом и заменить новым измерением. При этом порог остановки, команда привода и состояние кнопки хранятся отдельно:

stop_distance_cm = 20
motor_command = 120
button_pressed = False

Правильный выбор типа влияет на доступные операции. Числа можно складывать, строку — соединять с другой строкой, а bool удобно использовать как результат проверки. Если текст "34" принять за число без преобразования, арифметика либо даст другой смысл, либо завершится исключением.

Главная идея

Полезная модель выглядит так:

имя переменной -> объект -> значение и тип

В выражении справа от = Python сначала вычисляет результат, затем связывает с ним имя слева:

sample_count = 3
sample_count = sample_count + 1
print(sample_count)

После второй строки имя sample_count связано со значением 4. Знак = здесь не означает математическое равенство навсегда. Это инструкция присваивания. Для сравнения на равенство позже используется ==.

У каждого объекта есть тип. Он определяет допустимые операции и поведение значения. Узнать тип в учебном эксперименте можно функцией type():

distance_cm = 34
battery_voltage_v = 7.4
robot_name = "Reversi rover"
emergency_stop = False

print(type(distance_cm))
print(type(battery_voltage_v))
print(type(robot_name))
print(type(emergency_stop))

Функция type() полезна для проверки гипотезы, но не должна заменять понятную модель данных. Лучше заранее решить, что обозначает переменная и какие операции ей нужны.

Основные типы первого проекта

Тип	Пример	Что хранить в роботе	Особенность
int	42	счётчик, номер режима, целое измерение	целые числа Python имеют произвольную точность
float	7.4	напряжение, коэффициент, дробное измерение	многие десятичные дроби представлены приближённо
str	"forward"	название режима, сообщение, строку из терминала	строка — неизменяемая последовательность символов
bool	True	нажатие кнопки, наличие препятствия, готовность	принимает два логических значения: True и False
None	None	явное отсутствие результата или ещё не полученное измерение	это отдельный объект, а не число 0 и не пустая строка

В одном проекте лучше последовательно выбирать единицы. Имена distance_cm, period_ms и voltage_v помогают заметить ошибку при ревью, хотя сам Python не проверяет физические единицы.

None — не «любая пустота»

Значение None используют, когда результат отсутствует. Оно отличается от 0, потому что нулевое расстояние может быть настоящим измерением; отличается от False, потому что логическая проверка могла дать корректный отрицательный ответ.

Целые и дробные числа

С int и float доступны обычные арифметические операции:

left_ticks = 120
right_ticks = 116
average_ticks = (left_ticks + right_ticks) / 2
difference = left_ticks - right_ticks

print("Среднее:", average_ticks)
print("Разница:", difference)

Оператор / всегда возвращает дробный результат типа float. Целочисленное деление // округляет вниз, а % возвращает остаток:

samples = 17
full_groups = samples // 4
remaining_samples = samples % 4

print(full_groups)
print(remaining_samples)

Не заменяйте / на // только ради типа int. Сначала решите, должен ли алгоритм сохранять дробную часть. Среднее двух показаний 5 и 6 равно 5.5, а целочисленный результат потеряет половину единицы.

Дробные значения хранятся в конечном двоичном представлении. Поэтому результат может выглядеть неожиданно:

result = 0.1 + 0.2
print(result)

Это не случайная поломка Python. Числа 0.1 и 0.2 нельзя точно представить конечной двоичной дробью. Для управления роботом не следует проверять шумное измерение на точное совпадение с десятичным эталоном. Порог или допустимое отклонение выбирают по требованиям и характеристикам измерения.

Строки и понятный вывод

Строки записывают в одинарных или двойных кавычках:

robot_name = "Reversi rover"
motion_mode = "forward"
print(robot_name)
print(motion_mode)

Цифры в кавычках остаются текстом. "42" — строка, а 42 — целое число. Операция + для двух строк соединяет их, но для чисел складывает:

print("12" + "3")
print(12 + 3)

Чтобы собрать сообщение из текста и значений, удобно использовать форматированную строку, или f-строку:

distance_cm = 34
source = "model"
print(f"Источник: {source}; расстояние: {distance_cm} см")

Выражения в фигурных скобках вычисляются при создании строки. Единица измерения остаётся рядом со значением, поэтому журнал испытаний легче читать.

Строки неизменяемы: нельзя заменить один символ внутри уже существующей строки. Операции со строками создают новый объект, после чего имя можно связать с ним.

Логические значения

bool удобно хранит ответ «да» или «нет». Логическое значение часто получается после сравнения:

distance_cm = 18.5
stop_distance_cm = 20.0
obstacle_detected = distance_cm < stop_distance_cm

print(obstacle_detected)

Здесь имя obstacle_detected связано с True, потому что 18.5 меньше 20.0. Следующий урок покажет, как по этому значению выбирать команду двигателя.

Записывайте True и False с заглавной буквы. Варианты true и false не являются этими встроенными константами Python.

Преобразование bool() проверяет истинность объекта. Пустая строка даёт False, непустая — True. Поэтому запись bool("False") неожиданно даёт True: слово внутри не разбирается как логическая команда, строка просто не пуста. Пользовательский текст "да" или "нет" нужно разбирать по явно заданным правилам.

Имена и повторное присваивание

Имя может содержать буквы, цифры и знак подчёркивания, но не начинается с цифры. В учебных и переносимых проектах используйте английские имена в стиле snake_case:

front_distance_cm = 42
left_motor_command = 120
sensor_is_ready = True

Такой стиль соответствует рекомендации PEP 8 для функций и переменных. Константы по соглашению записывают заглавными буквами:

STOP_DISTANCE_CM = 20
MAX_MOTOR_COMMAND = 255

Python не запрещает позже присвоить этим именам другое значение: верхний регистр — договорённость между разработчиками, а не защита на уровне языка.

Одно имя можно связать с объектом другого типа:

sensor_value = 42
sensor_value = "нет данных"
print(sensor_value)

Язык это разрешает, но в инженерном коде такая смена смысла усложняет проверку. Чище использовать два имени, например distance_cm и sensor_status, или явно обозначить отсутствие измерения через None.

Преобразование типов

Функция input() возвращает строку, даже если человек ввёл только цифры:

raw_distance = input("Расстояние, см: ")
print(type(raw_distance))

Перед арифметикой данные нужно преобразовать:

raw_distance = "42"
distance_cm = int(raw_distance)
distance_m = distance_cm / 100

print(distance_cm)
print(distance_m)

Преобразование	Пример результата	Когда применить
int("42")	целое 42	строка содержит запись целого числа
float("7.4")	дробное 7.4	строка содержит подходящую запись числа
str(42)	строка "42"	число нужно превратить в текст
bool("")	False	требуется проверить пустоту строки, а не разобрать слово

int("7.4") не округляет строку и завершится ValueError: запись 7.4 не является целым литералом для такого преобразования. Сначала нужно решить, допустимы ли дробные данные, затем выбрать float() или отклонить ввод. Обработку исключений мы разберём позже; на этом этапе фиксируйте требуемый формат входа и проверяйте примеры отдельно.

Робототехническая модель данных

Соберём несколько типов в одном безопасном сценарии без управления настоящим мотором:

robot_name = "Reversi rover"
raw_distance_cm = "18.7"
distance_cm = float(raw_distance_cm)
stop_distance_cm = 20.0
obstacle_detected = distance_cm < stop_distance_cm
sample_count = 1
motor_command = 0

print(f"Робот: {robot_name}")
print(f"Измерение {sample_count}: {distance_cm} см")
print(f"Препятствие близко: {obstacle_detected}")
print(f"Модельная команда двигателя: {motor_command}")

Каждая переменная отвечает за один смысл:

Имя	Тип	Назначение
robot_name	str	название стенда
raw_distance_cm	str	исходная строка, как будто полученная извне
distance_cm	float	числовое измерение
stop_distance_cm	float	порог в той же единице
obstacle_detected	bool	результат сравнения
sample_count	int	номер измерения
motor_command	int	модельная команда, ещё не отправляемая приводу

Сохранение сырого и преобразованного значения в разных именах облегчает диагностику: можно увидеть, что пришло на вход и что использовал расчёт.

Что запомнить о данных

• = вычисляет правую часть и связывает результат с именем слева;
• тип принадлежит объекту и определяет его операции;
• int подходит для целых значений, float — для дробных, str — для текста, bool — для логического состояния;
• input() возвращает str;
• преобразование типа должно соответствовать формату исходных данных;
• единицу измерения и назначение полезно отражать в имени;
• дробные вычисления могут быть приближёнными;
• смена типа у одного имени разрешена, но обычно ухудшает модель программы.

Практика

1. Создайте переменные для названия робота, номера испытания, напряжения аккумулятора и готовности датчика. Выведите значение и type() каждого объекта.
2. Запишите расстояние в миллиметрах как int и вычислите сантиметры без потери дробной части. В именах укажите единицы.
3. Получите строку расстояния через input(), преобразуйте её в float и выведите f-строкой. Проверьте отдельно корректный ввод и строку, которую нельзя преобразовать.
4. Рассчитайте среднее двух целых показаний. Сравните / и // и объясните, какой оператор соответствует вашей задаче.
5. Проверьте результаты bool(""), bool("False"), bool(0) и bool(1). Сформулируйте, почему bool() нельзя использовать как готовый разбор слов "да" и "нет".
6. Смоделируйте расстояние, порог и логическое значение obstacle_detected. Не добавляйте готовое управление мотором: выбор действия относится к уроку об условиях.
7. Придумайте два плохих имени без единицы или назначения и замените их на имена в стиле snake_case.

Проверьте себя

1. Что делает оператор присваивания =?
2. Чем "42" отличается от 42?
3. Какой тип возвращает обычное деление /?
4. Почему результат 0.1 + 0.2 может не совпасть с точной десятичной записью?
5. Что возвращает input()?
6. Почему bool("False") даёт True?
7. Чем None отличается от нулевого измерения?
8. Зачем записывать единицу в имени distance_cm?

Ориентиры для самопроверки

Сначала ответьте без подсказки. Ответ можно считать полным, если вы:

• формулируете основную мысль своими словами;
• называете важные условия, ограничения или меры безопасности;
• для схемы, кода или расчёта показываете ход решения и ожидаемый результат.

Если один из пунктов объяснить не получается, найдите соответствующую главу статьи, перечитайте её и повторите ответ.

Словарь статьи

Термин	Значение
переменная	имя, связанное с объектом
объект	значение Python с определёнными типом и поведением
тип данных	набор правил хранения и допустимых операций объекта
присваивание	вычисление правой части и связывание результата с именем
int	тип целых чисел
float	тип дробных чисел с конечной двоичной точностью
str	тип текстовых строк
bool	логический тип со значениями True и False
None	объект, обозначающий отсутствие значения
преобразование типа	создание значения нужного типа из подходящего исходного объекта
f-строка	строка, в которую подставляются результаты выражений в фигурных скобках
snake_case	стиль имени из строчных слов, разделённых подчёркиваниями

Связанные темы

• Первая программа — запуск скрипта и диагностический вывод.
• Условия — выбор действия по логическому значению.
• Циклы — повторное обновление измерений и счётчиков.
• Работа с файлами — чтение строк и сохранение результатов измерений.

Источники

• Python reference: Data model — Objects, values and types
• Python reference: Assignment statements
• Python documentation: Built-in Types
• Python tutorial: Numbers and Text
• Python documentation: Built-in Functions
• Python tutorial: Formatted string literals
• Python tutorial: Floating-Point Arithmetic — Issues and Limitations
• PEP 8: Naming Conventions