{ "cells": [ { "cell_type": "markdown", "metadata": {}, "source": [ "# Мини-проект: расходы за две недели\n", "\n", "Разобрать траты за две недели — средние, изменения, перевод в другую валюту, самый дорогой день, остаток бюджета и доли дней.\n", "\n", "Курс NumPy · урок `np-project-expenses` · [урок на сайте](https://ds-edu-trainer.vercel.app/courses/numpy/project-expenses).\n", "\n", "Выполняйте ячейки по порядку (Shift+Enter), начиная с первой — она готовит урок. После каждого упражнения идёт\n", "ячейка проверки: она печатает ✓ / ✗ и итог." ], "id": "intro" }, { "cell_type": "code", "metadata": { "cellView": "form", "jupyter": { "source_hidden": true } }, "source": [ "# @title Подготовка урока — выполните эту ячейку первой\n", "# Проверяет версии пакетов, записывает файлы данных в папку data/ и определяет _check — проверку упражнений.\n", "import base64, os, zlib\n", "\n", "for _name, _min in {\"numpy\":\"2.0\"}.items():\n", " try:\n", " _have = __import__(_name).__version__\n", " except ImportError:\n", " print(f\"Нет пакета {_name}: выполните %pip install {_name} и перезапустите ядро\")\n", " continue\n", " if tuple(int(x) for x in _have.split(\".\")[:2]) < tuple(int(x) for x in _min.split(\".\")):\n", " print(f\"Урок написан для {_name} {_min} и новее, у вас {_have}: выполните %pip install -U {_name} и перезапустите ядро\")\n", "\n", "# ─── Проверка упражнений: тот же раннер, что у задач на сайте ───\n", "# ─── Запуск тестов ───────────────────────────────────────────────────────────\n", "\n", "_TIMEOUT = 2.0 # секунд на тест; отдельный тест может задать свой: test_x.timeout = 10\n", "\n", "\n", "def _call_with_timeout(target, seconds: float) -> bool:\n", " \"\"\"Запускает target() в отдельном потоке. Возвращает False, если за seconds он не завершился.\"\"\"\n", " import sys\n", " import threading\n", "\n", " if sys.platform == \"emscripten\": # Python в браузере: потоков нет, таймаут обеспечивает страница\n", " target()\n", " return True\n", " # Большой стек нужен, чтобы глубокая рекурсия давала RecursionError, а не аварийное завершение Python.\n", " for megabytes in (256, 64, 0):\n", " try:\n", " threading.stack_size(megabytes * 1024 * 1024)\n", " worker = threading.Thread(target=target, daemon=True)\n", " worker.start()\n", " except (ValueError, RuntimeError, MemoryError):\n", " continue\n", " worker.join(seconds)\n", " return not worker.is_alive()\n", " target() # потоки недоступны — запускаем без таймаута\n", " return True\n", "\n", "\n", "def _test_info(fn) -> dict:\n", " \"\"\"Описание теста, его лимит времени и сообщение на случай зависания.\"\"\"\n", " limit = getattr(fn, \"timeout\", _TIMEOUT)\n", " hint = getattr(fn, \"timeout_hint\", \"\")\n", " message = (\n", " f\"тест не завершился за {limit:g} с — возможно, бесконечный цикл или рекурсия: \"\n", " \"проверьте, что границы/аргументы изменяются на каждом шаге\" + (f\". {hint}\" if hint else \"\")\n", " )\n", " return {\"title\": (fn.__doc__ or fn.__name__).strip(), \"timeout\": limit, \"timeout_message\": message}\n", "\n", "\n", "def _error_result(title: str, error: BaseException, user_file: str | None) -> dict:\n", " \"\"\"Результат упавшего теста: статус, сообщение, тип исключения и строка в коде решения.\"\"\"\n", " line = None\n", " if user_file: # самый глубокий кадр в коде решения; ошибка внутри самих тестов — без номера строки\n", " tb = error.__traceback__\n", " while tb is not None:\n", " if tb.tb_frame.f_code.co_filename == user_file:\n", " line = tb.tb_lineno\n", " tb = tb.tb_next\n", " status, message = \"error\", f\"{type(error).__name__}: {error}\"\n", " if isinstance(error, NotImplementedError):\n", " status, message, line = \"not_written\", \"функция ещё не написана\", None\n", " elif isinstance(error, AssertionError):\n", " status, message = \"failed\", str(error) or \"проверка не прошла\"\n", " elif isinstance(error, RecursionError):\n", " message = \"RecursionError: слишком глубокая рекурсия — проверьте базовый случай и то, что задача уменьшается\"\n", " elif isinstance(error, MemoryError) or (isinstance(error, OverflowError) and \"index-sized\" in str(error)):\n", " message = f\"{type(error).__name__}: не хватило памяти — возможно, создаётся слишком большая структура данных\"\n", " return {\"title\": title, \"status\": status, \"message\": message, \"error_type\": type(error).__name__, \"line\": line}\n", "\n", "\n", "def _run_tests(verbose: bool = True, on_start=None, on_result=None, user_file: str | None = None) -> list[dict]:\n", " \"\"\"Запускает тесты задачи (_TESTS — функции из tests.py) по порядку, каждый — с таймаутом.\n", "\n", " Возвращает список результатов: {\"title\", \"status\", \"message\", \"error_type\", \"line\"}, где status —\n", " passed · failed · error · not_written · timeout · not_run. Если тест завис, при verbose=True печатает\n", " итог и завершает процесс: зависший поток остановить нельзя. on_start(i) и on_result(i, результат)\n", " вызываются по мере выполнения; user_file — имя файла с кодом решения для номеров строк в ошибках.\n", " \"\"\"\n", " import os\n", " import sys\n", "\n", " if verbose:\n", " try: # ✓ и кириллица в консоли Windows со старой кодировкой\n", " sys.stdout.reconfigure(encoding=\"utf-8\")\n", " except Exception: # noqa: BLE001 — reconfigure может не быть (перенаправленный вывод, браузер)\n", " pass\n", "\n", " tests = list(_TESTS)\n", " results: list[dict] = []\n", " not_written = hung = False\n", " for index, fn in enumerate(tests):\n", " info = _test_info(fn)\n", " outcome: dict = {}\n", "\n", " def target(fn=fn, outcome=outcome):\n", " try:\n", " fn()\n", " except BaseException as e:\n", " outcome[\"error\"] = e\n", "\n", " if on_start:\n", " on_start(index)\n", " if not _call_with_timeout(target, info[\"timeout\"]):\n", " results.append({\"title\": info[\"title\"], \"status\": \"timeout\", \"message\": info[\"timeout_message\"], \"error_type\": None, \"line\": None})\n", " for other in tests[index + 1:]:\n", " results.append({\"title\": _test_info(other)[\"title\"], \"status\": \"not_run\", \"message\": \"не запускался: предыдущий тест завис\", \"error_type\": None, \"line\": None})\n", " hung = True\n", " break\n", " error = outcome.get(\"error\")\n", " if error is None:\n", " result = {\"title\": info[\"title\"], \"status\": \"passed\", \"message\": \"\", \"error_type\": None, \"line\": None}\n", " else:\n", " result = _error_result(info[\"title\"], error, user_file)\n", " not_written = not_written or result[\"status\"] == \"not_written\"\n", " results.append(result)\n", " if on_result:\n", " on_result(index, result)\n", "\n", " if not_written: # пока функция не написана, «даром» пройденные тесты не засчитываются\n", " for r in results:\n", " if r[\"status\"] == \"passed\":\n", " r.update(status=\"not_written\", message=\"не засчитан, пока функция не написана\")\n", " for r in results:\n", " if len(r[\"message\"]) > 300:\n", " r[\"message\"] = r[\"message\"][:300] + \"…\"\n", "\n", " if verbose:\n", " if not_written:\n", " print(\"Функция ещё не написана — замените raise NotImplementedError своим кодом.\\n\")\n", " for r in results:\n", " mark = {\"passed\": \"✓\", \"not_run\": \"–\"}.get(r[\"status\"], \"✗\")\n", " print(f\"{mark} {r['title']}\")\n", " if r[\"message\"]:\n", " print(f\" {r['message']}\")\n", " passed = sum(r[\"status\"] == \"passed\" for r in results)\n", " print(\"─\" * 40)\n", " print(f\"Прошло {passed} из {len(results)}\" + (\" — всё верно!\" if passed == len(results) else \"\"))\n", " if hung:\n", " print(\"Выполнение остановлено: один из тестов завис.\")\n", " sys.stdout.flush()\n", " os._exit(1)\n", " return results\n", "\n", "\n", "def _check(*tests, names=()):\n", " \"\"\"Запускает проверки упражнения и печатает ✓ / ✗ и итог — как на сайте.\"\"\"\n", " for name in names:\n", " if \".\" in name: # «Класс.метод» из заготовки: класс должен быть объявлен\n", " if not isinstance(globals().get(name.split(\".\")[0]), type):\n", " print(f\"✗ класс {name.split('.')[0]} не объявлен — выполните ячейку упражнения\")\n", " return\n", " continue\n", " if name not in globals():\n", " print(f\"✗ переменная {name} не создана — выполните ячейку упражнения\")\n", " return\n", " if globals()[name] is Ellipsis:\n", " print(f\"✗ {name} пока равна ... — замените многоточие своим кодом\")\n", " return\n", " globals()[\"_TESTS\"] = list(tests)\n", " _run_tests()" ], "execution_count": null, "outputs": [], "id": "setup" }, { "cell_type": "markdown", "metadata": {}, "source": [ "Мини-проект собирает вместе всё, что было в модуле: массивы, арифметику с числом и с массивом, итоги и\n", "`argmax`. Новых понятий здесь нет — только задача, которую нужно разложить на шаги.\n", "\n", "Вы две недели записывали, сколько тратите каждый день, в рублях. Данные уже в массивах: `week1` — первая\n", "неделя, `week2` — вторая, с понедельника по воскресенье." ], "id": "text-10" }, { "cell_type": "code", "metadata": {}, "source": [ "# Траты по дням\n", "import numpy as np\n", "\n", "days = [\"пн\", \"вт\", \"ср\", \"чт\", \"пт\", \"сб\", \"вс\"]\n", "week1 = np.array([1450, 980, 2300, 1200, 3100, 4200, 1800])\n", "week2 = np.array([1320, 1150, 1980, 2450, 2900, 5100, 2100])\n", "print(week1)\n", "print(week2)" ], "execution_count": null, "outputs": [], "id": "data" }, { "cell_type": "markdown", "metadata": {}, "source": [ "## Шаг 1. Средние траты" ], "id": "text-18" }, { "cell_type": "markdown", "metadata": {}, "source": [ "### Упражнение 1. Сколько в среднем в день\n", "\n", "Посчитайте, сколько в среднем тратилось в день в первую неделю (`avg1`) и во вторую (`avg2`).\n", "\n", "
Подсказка 1\n", "\n", "Среднее массива — метод `mean`.\n", "\n", "
" ], "id": "averages-task" }, { "cell_type": "code", "metadata": {}, "source": [ "avg1 = ...\n", "avg2 = ..." ], "execution_count": null, "outputs": [], "id": "averages" }, { "cell_type": "code", "metadata": {}, "source": [ "# Проверка упражнения 1 — выполните после своего решения\n", "def test_avg1():\n", " \"avg1 — средние траты в день первой недели\"\n", " assert not isinstance(avg1, np.ndarray), \"avg1 — массив, а нужно одно число — среднее за день\"\n", " assert abs(avg1 - 2147.142857) < 0.001, f\"avg1 = {avg1} — это не средние траты первой недели\"\n", "\n", "\n", "def test_avg2():\n", " \"avg2 — средние траты в день второй недели\"\n", " assert not isinstance(avg2, np.ndarray), \"avg2 — массив, а нужно одно число — среднее за день\"\n", " assert abs(avg2 - 2147.142857) > 0.001, \"avg2 совпадает со средним первой недели — посчитайте его по week2\"\n", " assert abs(avg2 - 2428.571428) < 0.001, f\"avg2 = {avg2} — это не средние траты второй недели\"\n", "\n", "_check(test_avg1, test_avg2, names=[\"avg1\",\"avg2\"])" ], "execution_count": null, "outputs": [], "id": "averages-check" }, { "cell_type": "markdown", "metadata": {}, "source": [ "
Решение\n", "\n", "```python\n", "avg1 = week1.mean()\n", "avg2 = week2.mean()\n", "```\n", "\n", "
" ], "id": "averages-solution" }, { "cell_type": "markdown", "metadata": {}, "source": [ "## Шаг 2. Что изменилось" ], "id": "text-26" }, { "cell_type": "markdown", "metadata": {}, "source": [ "### Упражнение 2. День ко дню\n", "\n", "Сохраните в `change`, на сколько рублей траты второй недели отличались от первой в тот же день недели:\n", "положительное число — во второй неделе потратили больше.\n", "\n", "
Подсказка 1\n", "\n", "Вычтите массив из массива: пары составятся по дням недели.\n", "\n", "
" ], "id": "change-task" }, { "cell_type": "code", "metadata": {}, "source": [ "change = ..." ], "execution_count": null, "outputs": [], "id": "change" }, { "cell_type": "code", "metadata": {}, "source": [ "# Проверка упражнения 2 — выполните после своего решения\n", "def test_array():\n", " \"change — массив из семи разниц\"\n", " assert isinstance(change, np.ndarray), f\"change — это {type(change).__name__}, а нужен массив\"\n", " assert len(change) == 7, f\"в change {len(change)} чисел, а дней 7\"\n", "\n", "\n", "def test_values():\n", " \"change = вторая неделя − первая\"\n", " assert isinstance(change, np.ndarray), \"change пока не массив — сначала исправьте то, о чём говорит проверка выше\"\n", " got = change.tolist()\n", " assert got != [130, -170, 320, -1250, 200, -900, -300], \"знаки перевёрнуты: из второй недели вычитайте первую\"\n", " assert got == [-130, 170, -320, 1250, -200, 900, 300], f\"получилось {got}, а в понедельник траты изменились на −130 ₽\"\n", "\n", "_check(test_array, test_values, names=[\"change\"])" ], "execution_count": null, "outputs": [], "id": "change-check" }, { "cell_type": "markdown", "metadata": {}, "source": [ "
Решение\n", "\n", "```python\n", "change = week2 - week1\n", "```\n", "\n", "
" ], "id": "change-solution" }, { "cell_type": "code", "metadata": {}, "source": [ "# Где выросли траты\n", "print(change)\n", "print(\"больше всего траты выросли в\", days[change.argmax()])" ], "execution_count": null, "outputs": [], "id": "change-print" }, { "cell_type": "markdown", "metadata": {}, "source": [ "## Шаг 3. В другой валюте" ], "id": "text-37" }, { "cell_type": "markdown", "metadata": {}, "source": [ "### Упражнение 3. Траты в долларах\n", "\n", "Переведите траты второй недели в доллары по курсу 92 рубля за доллар и сохраните в `week2_usd`.\n", "\n", "
Подсказка 1\n", "\n", "В одном долларе 92 рубля, значит, рубли делят на 92.\n", "\n", "
" ], "id": "usd-task" }, { "cell_type": "code", "metadata": {}, "source": [ "week2_usd = ..." ], "execution_count": null, "outputs": [], "id": "usd" }, { "cell_type": "code", "metadata": {}, "source": [ "# Проверка упражнения 3 — выполните после своего решения\n", "def test_usd():\n", " \"траты второй недели в долларах\"\n", " assert isinstance(week2_usd, np.ndarray), f\"week2_usd — это {type(week2_usd).__name__}, а нужен массив: разделите week2 на курс\"\n", " got = np.asarray(week2_usd, dtype=float)\n", " assert not np.allclose(got[:1], [1320 * 92]), \"вы умножили на курс, а рубли в доллары переводят делением\"\n", " assert np.allclose(got, [14.35, 12.5, 21.52, 26.63, 31.52, 55.43, 22.83], atol=0.01), f\"получилось {np.round(got, 2).tolist()}, а 1320 ₽ — это ≈ 14.35 $\"\n", "\n", "_check(test_usd, names=[\"week2_usd\"])" ], "execution_count": null, "outputs": [], "id": "usd-check" }, { "cell_type": "markdown", "metadata": {}, "source": [ "
Решение\n", "\n", "```python\n", "week2_usd = week2 / 92\n", "```\n", "\n", "
" ], "id": "usd-solution" }, { "cell_type": "markdown", "metadata": {}, "source": [ "## Шаг 4. Самый дорогой день" ], "id": "text-45" }, { "cell_type": "markdown", "metadata": {}, "source": [ "### Упражнение 4. Когда потратили больше всего\n", "\n", "Список `days` содержит названия дней недели по порядку. Сохраните в `max_day` название дня второй недели, когда\n", "потратили больше всего, а в `max_sum` — сколько именно.\n", "\n", "
Подсказка 1\n", "\n", "Где максимум — `argmax`, какой он — `max`.\n", "\n", "
" ], "id": "max-day-task" }, { "cell_type": "code", "metadata": {}, "source": [ "max_day = ...\n", "max_sum = ..." ], "execution_count": null, "outputs": [], "id": "max-day" }, { "cell_type": "code", "metadata": {}, "source": [ "# Проверка упражнения 4 — выполните после своего решения\n", "def test_day():\n", " \"max_day — название самого дорогого дня\"\n", " assert not isinstance(max_day, (int, np.integer)), f\"max_day = {max_day} — это число; нужно название дня из списка days\"\n", " assert max_day == \"сб\", f\"max_day = {max_day!r} — это не самый дорогой день второй недели\"\n", "\n", "\n", "def test_sum():\n", " \"max_sum — сколько потратили в этот день\"\n", " assert max_sum != 5, \"5 — это индекс дня, а нужна сама сумма\"\n", " assert max_sum == 5100, f\"max_sum = {max_sum} — это не наибольшая сумма за день\"\n", "\n", "_check(test_day, test_sum, names=[\"max_day\",\"max_sum\"])" ], "execution_count": null, "outputs": [], "id": "max-day-check" }, { "cell_type": "markdown", "metadata": {}, "source": [ "
Решение\n", "\n", "```python\n", "max_day = days[week2.argmax()]\n", "max_sum = week2.max()\n", "```\n", "\n", "
" ], "id": "max-day-solution" }, { "cell_type": "markdown", "metadata": {}, "source": [ "## Шаг 5. Бюджет\n", "\n", "Предположим, бюджет — 2000 ₽ в день. Остаток дня — бюджет минус траты: положительный — сэкономили,\n", "отрицательный — вышли за бюджет." ], "id": "text-54" }, { "cell_type": "markdown", "metadata": {}, "source": [ "### Упражнение 5. Остаток бюджета\n", "\n", "Сохраните в `left` остаток бюджета по каждому дню второй недели, а в `left_total` — остаток за всю неделю.\n", "\n", "
Подсказка 1\n", "\n", "Бюджет — одно число: `2000 - week2` даст массив остатков.\n", "\n", "
\n", "
Подсказка 2\n", "\n", "Остаток за неделю — сумма остатков по дням.\n", "\n", "
" ], "id": "budget-task" }, { "cell_type": "code", "metadata": {}, "source": [ "left = ...\n", "left_total = ..." ], "execution_count": null, "outputs": [], "id": "budget" }, { "cell_type": "code", "metadata": {}, "source": [ "# Проверка упражнения 5 — выполните после своего решения\n", "def test_left():\n", " \"left — остаток бюджета по дням\"\n", " assert isinstance(left, np.ndarray), f\"left — это {type(left).__name__}, а нужен массив\"\n", " got = left.tolist()\n", " assert got != [-680, -850, -20, 450, 900, 3100, 100], \"знаки перевёрнуты: остаток — это бюджет минус траты\"\n", " assert got == [680, 850, 20, -450, -900, -3100, -100], f\"получилось {got}, а в понедельник осталось 680 ₽\"\n", "\n", "\n", "def test_total():\n", " \"left_total — остаток за неделю\"\n", " assert left_total == -3000, f\"left_total = {left_total} — это не сумма остатков по дням\"\n", "\n", "_check(test_left, test_total, names=[\"left\",\"left_total\"])" ], "execution_count": null, "outputs": [], "id": "budget-check" }, { "cell_type": "markdown", "metadata": {}, "source": [ "
Решение\n", "\n", "```python\n", "left = 2000 - week2\n", "left_total = left.sum()\n", "```\n", "\n", "
" ], "id": "budget-solution" }, { "cell_type": "markdown", "metadata": {}, "source": [ "## Шаг 6. Доли дней" ], "id": "text-66" }, { "cell_type": "markdown", "metadata": {}, "source": [ "### Упражнение 6. Какая часть недели пришлась на день\n", "\n", "Посчитайте, какой процент трат второй недели пришёлся на каждый день, и сохраните в `shares`: сумма всех\n", "процентов должна получиться 100.\n", "\n", "
Подсказка 1\n", "\n", "Доля дня — траты дня, делённые на сумму за неделю.\n", "\n", "
\n", "
Подсказка 2\n", "\n", "Сумма за неделю — одно число, делите на него весь массив и умножьте на 100.\n", "\n", "
" ], "id": "shares-task" }, { "cell_type": "code", "metadata": {}, "source": [ "shares = ..." ], "execution_count": null, "outputs": [], "id": "shares" }, { "cell_type": "code", "metadata": {}, "source": [ "# Проверка упражнения 6 — выполните после своего решения\n", "def test_shares():\n", " \"доля каждого дня в тратах недели, в процентах\"\n", " assert isinstance(shares, np.ndarray), f\"shares — это {type(shares).__name__}, а нужен массив\"\n", " got = np.asarray(shares, dtype=float)\n", " assert not np.isclose(got.sum(), 1), \"сумма долей — 1: это доли, а нужны проценты\"\n", " assert np.isclose(got.sum(), 100), f\"сумма процентов — {got.sum():.1f}, а должна быть 100: делите на сумму за неделю\"\n", " assert np.allclose(got, [7.76, 6.76, 11.65, 14.41, 17.06, 30.0, 12.35], atol=0.01), f\"получилось {np.round(got, 1).tolist()}\"\n", "\n", "_check(test_shares, names=[\"shares\"])" ], "execution_count": null, "outputs": [], "id": "shares-check" }, { "cell_type": "markdown", "metadata": {}, "source": [ "
Решение\n", "\n", "```python\n", "shares = week2 / week2.sum() * 100\n", "```\n", "\n", "
" ], "id": "shares-solution" }, { "cell_type": "markdown", "metadata": {}, "source": [ "## Выводы" ], "id": "text-76" }, { "cell_type": "code", "metadata": {}, "source": [ "# Итоги двух недель\n", "print(\"в среднем в день:\", round(avg1), \"→\", round(avg2), \"₽\")\n", "print(\"рост:\", round((week2.sum() / week1.sum() - 1) * 100, 1), \"%\")\n", "print(\"самый дорогой день:\", max_day, max_sum, \"₽\")\n", "print(\"остаток бюджета за неделю:\", left_total, \"₽\")" ], "execution_count": null, "outputs": [], "id": "summary" }, { "cell_type": "markdown", "metadata": {}, "source": [ "*После решения всех упражнений урока:*\n", "\n", "Во вторую неделю тратили больше — примерно на 13 %, рост дали четверг (+1250 ₽) и суббота (+900 ₽), остальные дни почти не изменились; бюджет\n", "в 2000 ₽ в день вторая неделя превысила на 3000 ₽. Всё это посчитано без единого цикла: каждое действие —\n", "одна строка с массивами." ], "id": "component-81" }, { "cell_type": "markdown", "metadata": {}, "source": [ "**Подробнее в справочнике:** [numpy/arithmetic](https://ds-edu-trainer.vercel.app/reference/numpy/arithmetic) · [numpy/aggregations](https://ds-edu-trainer.vercel.app/reference/numpy/aggregations)" ], "id": "more" } ], "metadata": { "kernelspec": { "display_name": "Python 3", "language": "python", "name": "python3" }, "language_info": { "name": "python" }, "colab": { "provenance": [] } }, "nbformat": 4, "nbformat_minor": 5 }