XXVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Умный приют для животных

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Корючин Р.Э. 1Кузин С.С. 1Гурьянов О.Е. 1Струин А.Д. 1

---

1Школа интеллектуального развития Мистер Брейни

Филинова А.В. 1

---

1Школа интеллектуально развития Мистер Брейни

Работа в формате PDF

93.7 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

ВВЕДЕНИЕ

Каждый год в России тысячи кошек и собак оказываются на улице. Волонтёрские приюты принимают этих животных и ищут для них новых хозяев. Но работа приюта — это не только забота о питомцах. Это ещё и большой объём информации: у каждого животного есть имя, возраст, особенности характера. Нужно быстро найти кота для семьи с детьми или собаку для большой квартиры.

Сегодня многие приюты ведут учёт вручную: в тетрадях, таблицах Excel или просто на листочках. Это неудобно, медленно и часто приводит к ошибкам. Мы решили написать программу, которая поможет волонтёрам автоматизировать этот процесс.

Актуальность: по данным организации «Зоозащита», в российских приютах содержится более 200 тысяч животных. Большинство приютов не имеют специального программного обеспечения для учёта. Наша программа — шаг к решению этой проблемы.

Проблема: отсутствие удобного инструмента для ведения учёта животных и подбора хозяев в волонтёрском приюте.

Цель работы: разработать программу на языке Python, которая ведёт базу данных животных приюта и автоматически подбирает питомца для конкретной семьи.

Задачи: изучить проблему бездомных животных и работу волонтёрских приютов; освоить необходимые конструкции языка Python (словари, списки, функции, условия); разработать алгоритм подбора питомца; написать и протестировать программу; представить результаты в виде графика.

Гипотеза: программа на Python позволит волонтёрам тратить на поиск подходящего питомца в 10 раз меньше времени по сравнению с ручным просмотром записей.

Методы исследования: изучение литературы, программирование, тестирование, анализ результатов.

Практическая значимость: программу можно передать реальным волонтёрским приютам для использования в работе. Исходный код открыт и доступен для доработки.

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ: ВОЛОНТЁРСТВО И ПРИЮТЫ ДЛЯ ЖИВОТНЫХ

1.1. Проблема бездомных животных

Бездомные животные — серьёзная социальная проблема. Кошки и собаки оказываются на улице по разным причинам: хозяева переезжают, теряют питомцев или просто отказываются от них. По данным Всемирного общества защиты животных, в мире насчитывается более 200 миллионов бездомных собак.

В России проблема особенно острая. Только в крупных городах число бездомных животных исчисляется десятками тысяч. Это создаёт угрозу для людей, а сами животные страдают от голода и болезней.

Решение проблемы — не уничтожение животных, а цивилизованный подход: стерилизация, вакцинация и поиск новых хозяев. Именно этим занимаются волонтёрские приюты.

1.2. Как работают волонтёрские приюты

Волонтёрский приют — это организация (чаще всего некоммерческая), которая принимает бездомных животных, обеспечивает им уход и ищет новых хозяев. Волонтёры работают бесплатно, движимые желанием помочь.

Типичная работа приюта включает несколько направлений:

• приём животных с улицы или от владельцев, которые не могут их содержать;

• ветеринарное обследование, прививки, стерилизация;

• содержание животных — кормление, прогулки, социализация;

• поиск хозяев: публикации в социальных сетях, выставки, анкетирование;

• контроль после усыновления: звонки новым хозяевам, помощь в адаптации.

Главная сложность — это информация. У каждого животного есть своя история, особенности характера и медицинская карточка. При поступлении запроса от семьи нужно быстро найти подходящего питомца из нескольких десятков или даже сотен.

1.3. Роль технологий в работе приюта

Современные приюты всё активнее используют технологии. Социальные сети помогают находить хозяев. Сайты-агрегаторы (например, Petstory.ru) позволяют размещать объявления об усыновлении. Однако внутренний учёт во многих небольших приютах по-прежнему ведётся вручную.

Программное обеспечение может решить несколько задач одновременно:

• хранить полную информацию о каждом животном в структурированном виде;

• автоматически искать питомца по заданным критериям;

• вести статистику — сколько животных нашли хозяев, какие виды востребованы больше;

• работать без интернета, прямо на компьютере волонтёра.

ГЛАВА 2. ЯЗЫК ПРОГРАММИРОВАНИЯ PYTHON

2.1. История и особенности Python

Python — один из самых популярных языков программирования в мире. Он создан нидерландским программистом Гвидо ван Россумом в 1991 году. Своё название язык получил не в честь змеи, а в честь британского комедийного шоу «Монти Пайтон».

Главные преимущества Python — простота и читаемость кода. Программу на Python часто сравнивают с обычным английским текстом: логика видна с первого взгляда. Именно поэтому Python стал главным языком для обучения программированию в школах и университетах.

Сегодня Python используется в самых разных областях:

• веб-разработка (Instagram (соцсеть признана экстремистской и запрещенной на территории России, заблокирована РКН), YouTube написаны частично на Python);

• искусственный интеллект и машинное обучение;

• анализ данных и научные расчёты;

• автоматизация рутинных задач.

2.2. Основные структуры данных: словари и списки

Для нашей программы ключевыми структурами данных стали словари и списки.

Словарь (dict)

Словарь в Python — это набор пар «ключ: значение». Мы использовали его как карточку животного: каждое поле карточки (имя, вид, возраст) — это ключ, а его содержимое — значение. Аналогия из жизни: паспорт, где есть поля «имя», «дата рождения», «место регистрации».

Пример словаря для одного животного:

Список (list)

Список — это упорядоченный набор элементов. В нашей программе список используется как «стопка карточек»: все животные собраны в один список, и по нему можно пройтись циклом. Цикл for перебирает каждое животное по очереди — как если бы вы листали анкеты одну за другой.

2.3. Функции и условные операторы

Функции (def)

Функция — это именованный блок кода, который можно вызывать многократно. Аналогия: кнопка на пульте телевизора. Нажал — телевизор выполнил действие. В нашей программе каждая задача оформлена как отдельная функция: это делает код понятным и удобным для изменения.

Условный оператор (if/else)

Условный оператор позволяет программе принимать решения. Он проверяет условие и выбирает один из двух путей: если условие истинно — выполняется один блок кода, если ложно — другой. В функции совместимости мы использовали несколько условий: наличие детей, размер квартиры.

ГЛАВА 3. АЛГОРИТМ РАБОТЫ ПРОГРАММЫ

3.1. Структура базы данных приюта

База данных нашей программы — это список словарей. Каждый словарь описывает одно животное и содержит пять полей: имя, вид, возраст, размер и признак совместимости с детьми. Такая структура позволяет легко добавлять новых питомцев и искать нужных по любому полю.

При разработке структуры мы провели опрос среди волонтёров и выяснили, что самые важные критерии при подборе хозяина — это:

1. наличие детей в семье (некоторые животные не подходят для семей с детьми);

2. размер жилья (крупное животное не подойдёт для маленькой квартиры);

3. время, которое хозяева проводят дома (собаки требуют больше внимания).

Именно эти критерии легли в основу алгоритма подбора.

3.2. Алгоритм подбора хозяина

Алгоритм работает в два шага. На первом шаге программа собирает информацию о семье через анкету: задаёт вопросы и записывает ответы в словарь. На втором шаге функция подбора перебирает всех животных и проверяет каждое на совместимость с этой семьёй.

Функция проверки совместимости использует принцип «отсева»: если животное не соответствует хотя бы одному критерию, оно сразу исключается. Это называется ранним выходом из функции (return False). Если животное прошло все проверки — оно попадает в список результатов.

Схема алгоритма:

• семья заполняет анкету (вопросы через input());

• для каждого животного из базы вызывается функция совместимы();

• функция последовательно проверяет: детей, размер жилья, вид животного;

• подходящие питомцы собираются в список и выводятся на экран;

• если список пуст — выводится дружелюбное сообщение.

3.3. Сравнение ручного и автоматического учёта

Для обоснования практической значимости проекта мы сравнили ручной и автоматический способы учёта по пяти ключевым параметрам.

Практический эксперимент: мы попросили волонтёра найти подходящего питомца для конкретной семьи вручную (просматривая записи в тетради) и с помощью программы. Результат: вручную — 4 минуты 20 секунд, программа — 3 секунды (включая ввод данных).

ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ

4.1. Описание программы

Программа «Умный приют для животных» написана на языке Python(Рисунок 4.1.1, Рисунок 4.1.2, Рисунок 4.1.3, Приложения)

На первом занятии создаётся база данных приюта и базовые функции поиска. На втором — добавляется интерактивная анкета, функция подбора хозяина и визуализация результатов с помощью библиотеки matplotlib.

Программа содержит семь функций:

Каждая функция решает одну конкретную задачу — это принцип «одна функция — одна ответственность», который делает программу понятной и удобной для изменения.

Ключевые технические решения

Хранение данных. База данных реализована как список словарей Python — без использования внешних файлов или баз данных. Это позволяет запустить программу на любом компьютере без дополнительной настройки.

Алгоритм подбора. Функция совместимы() использует принцип «раннего выхода»: как только находится несоответствие, функция немедленно возвращает False, не проверяя остальные условия. Это повышает эффективность работы.

Интерфейс пользователя. Программа работает в текстовом режиме через стандартный ввод input(). Это сделано намеренно: такой интерфейс прост в реализации и понятен любому пользователю без обучения.

Визуализация. Результаты усыновлений отображаются в виде столбчатой диаграммы с помощью библиотеки matplotlib. Цвет столбика определяется видом первого питомца семьи, что делает диаграмму информативной и наглядной.

4.2. Тестирование

Для проверки корректности работы программы мы провели пять тестов, охватывающих основные сценарии использования.

Все тесты пройдены успешно. Программа корректно обрабатывает крайние случаи: пустой результат поиска, семью без детей, большую квартиру. Ошибок при вводе некорректных данных не обнаружено благодаря использованию метода .get() вместо прямого обращения к ключам словаря.

4.3. Визуализация результатов

По итогам работы программа строит столбчатую диаграмму, на которой видно, сколько питомцев нашла каждая семья. Высота столбика равна количеству подобранных животных, цвет отражает вид первого питомца: зелёный — кот, синий — собака, жёлтый — кролик.

Диаграмма строится с помощью функции plt.bar() библиотеки matplotlib. Над каждым столбиком автоматически подписывается число. Для семей, которым не нашлось питомца, выводится надпись «нет» курсивом.

Такая визуализация позволяет волонтёрам за несколько секунд оценить итоги дня: сколько животных нашли дом, у каких семей возникли сложности с подбором, каких видов питомцев не хватает в базе.

Ресурсы, использованные при разработке:

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе данной работы мы создали программу «Умный приют для животных» — инструмент, который помогает волонтёрам вести учёт питомцев и автоматически подбирать им хозяев.

В первой главе мы изучили проблему бездомных животных и убедились в её актуальности: сотни тысяч животных нуждаются в помощи, а волонтёрские приюты испытывают нехватку удобных инструментов для работы.

Вторая глава познакомила нас с языком Python и его основными конструкциями: словарями, списками, функциями и условными операторами. Мы убедились, что Python — отличный выбор для решения нашей задачи.

В третьей главе разработан алгоритм подбора хозяина. Практический эксперимент показал: программа находит подходящего питомца более чем в 80 раз быстрее, чем ручной поиск по записям.

Четвёртая глава посвящена реализации и тестированию. Все пять тестов пройдены успешно. Добавлена визуализация результатов через столбчатую диаграмму matplotlib.

Гипотеза подтверждена: программа действительно позволяет волонтёрам тратить на поиск питомца в десятки раз меньше времени по сравнению с ручным методом.

Практическая значимость работы: программа написана на общедоступном языке, не требует установки платного ПО и может быть немедленно передана любому волонтёрскому приюту. Исходный код снабжён комментариями и понятен даже для тех, кто только начинает изучать программирование.

Перспективы развития: в будущем планируется добавить сохранение базы данных в файл (чтобы данные не терялись при закрытии программы), графический интерфейс, а также возможность отмечать уже «усыновлённых» питомцев.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Лутц М. Изучаем Python. — 5-е изд. — СПб.: Символ-Плюс, 2020. — 1280 с.

2. Свейгарт Э. Автоматизируй скучное с Python. — М.: Манн, Иванов и Фербер, 2020. — 592 с.

3. Matthes E. Python Crash Course. — 3rd ed. — No Starch Press, 2022. — 544 p.

4. Документация Python 3. Официальный сайт. — URL: https://docs.python.org/3/ (дата обращения: 10.03.2026).

5. Документация matplotlib. — URL: https://matplotlib.org/stable/ (дата обращения: 12.03.2026).

6. Всемирное общество защиты животных. Статистика бездомных животных. — URL: https://www.worldanimalprotection.org (дата обращения: 05.03.2026).

7. Зоозащита. Сколько животных в российских приютах. — URL: https://zoozashita.ru (дата обращения: 06.03.2026).

8. Petstory.ru — платформа для поиска животных. — URL: https://petstory.ru (дата обращения: 07.03.2026).

9. Кнут Д. Искусство программирования. Т. 1: Основные алгоритмы. — М.: Вильямс, 2018. — 720 с.

10. Гэддис Т. Начало работы с Python. — М.: Вильямс, 2021. — 768 с.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Рисунок 4.1.1. Полный исходный код программы

Рисунок 4.1.2. Полный исходный код программы. Ключевые функции

Рисунок 4.1.3. Полный исходный код программы

. Пример работы программы (скриншот вывода)