Umgang mit Python - Bildungsserver Berlin

Einführung in den Umgang mit Python
Was ist Python
•
•
•
•
•
•
interpretierte, interaktive, objektorientierte Scriptsprache
,,a stand-alone rapid development tool``
,,a next-generation extention language``
eine frei verfügbare Sprache (Freeware)
portabel (Versionen für UNIX, Windows, Mac, Linux, ... verfügbar)
offene Struktur durch Standard-Schnittstellen (CORBA, OLE, ...)
Entwicklungsgeschichte von Python
•
•
•
•
•
•
Entwickelt von Guido van Rossum um 1990 in Amsterdamm
benannt nach der Serie ,,Monty Python's Flying Circus``
Ziel: Entwurf einer Scriptsprache für Betriebssystem Amoebia
Anforderung: gute Erweiterbarkeit der Programmiersprache und der Programme
erstmalig 1991 veröffentlicht
Entwicklung wird über Internet koordiniert
Python als Taschenrechner nutzen
Man ruft über Startmenü->Programme->Programmieren->Python …-> IDLE (Python GUI) die
Entwicklungsumgebung für >Python auf.
Kleinere Berechnungen können sofort auf dieser Oberfläche durchführt werden, d.h. es müssen keine vollständigen Programme geschrieben werden.
Ü01: Ermitteln Sie mit IDLE von Python die folgenden Ergebnisse:
a) 13 – 5 * 2 +12 / 6 b) 7 / 2 – 5 / 4 c) (12 – 5 * 2) / 4 d) (1 / 2 -1 / 4 + (4 + 3) / 8) * 2
e) (1.0 / 2.0 -1 / 4 + (4 + 3) / 8.0) * 2.0
Raten Sie erst das Ergebnis und versuchen Sie eine Erklärung zu finden, falls Abweichungen
von Ihrer Erwartung vorhanden sind.
Variablem nutzen
Obige Aufgaben wurden nur mit Zahlen durchgeführt. In Python kann man, wie in jeder Programmiersprache mit Variablen und Konstanten (ähnlich
wie in der Mathematik arbeiten.
Z.B. bedeutet x = 3, dass die Variable mit dem Namen x
den Wert 3 (eine ganze Zahl) erhält.
3*x : Es wird der Wert von x mit 3 multipliziert und in der
Shell ausgegeben. Probieren Sie es aus!
Die Namen für Variablen sind mit gewissen
Einschränkungen frei wählbar( sie müssen mit einem
Buchstaben beginnen, können Ziffern enthalten, Groß- und
Kleinschreibung wird unterscheiden.).
Ü02: In der nebenstehenden Tabelle sehen Sie die
unveränderlichen Kurse der Euro-Teilnehmerländer.
Definieren Sie ein paar Variablen (z.B. FRF = 6.55957,
bedeutet 6.55957 FRF sind 1 Euro).
Berechnen Sie damit die folgenden Eurobetrage: 5 Euro, 92.70 Euro. Mit den anderen Variablen können Sie nun direkt berechnen, wie viel Drachmen 90 FRF, 34 DEM usw. sind.
Verwendung von Zusatzbibliotheken
Mit der IDLE können Sie u.a. auch mathematische Funktionen verwenden. Dazu muss erst
eine Bibliothek mit den entsprechenden Funktionen hinzugenommen werden. Das Einbinden
einer Bibliothek erreicht man, indem man in der IDLE (oder auch später in Programmen) die
Anweisung import math schreibt. Dann kann man durch die Anweisung:
math.sin(3) den Sinus von 3 berechnen lassen. Außerdem stehen dann auch bestimmte mathematische Konstanten (z.B. pi, e) zur Verfügung. Immer muss der Name der Bibliothek vor
der entsprechenden Funktion oder Konstanten geschrieben werden (z.B. math.pi gibt pi aus).
Ü03: Berechnen Sie die folgenden Werte mit Hilfe der Mathematik-Bibliothek von Python.
a) sin(1)
b) Wurzel aus 20 c) Tangens von 45 Grad d) cos( pi )
e) 2 hoch 32
Berechnungen wiederholt ausführen lassen (Schleifen)
Sollen bestimmte Berechnungen wiederholt ausgeführt werden, so ist dies durch sogenannte
for-Schleifen oder while-Schleifen möglich. For-Schleifen werden verwendet, wenn man
eine Folge von Anweisungen für eine bestimmte Anzahl wiederholen lassen will, d.h. es ist
bekannt wie oft die Anweisungen wiederholt werden sollen. Ein Beispiel soll das erläutern:
Es soll die Summe der Zahlen von 1 bis 100 berechnet werden (also 1+2+3+4+...+100).
Programm 1
sum = 0
for i in range(1,101,1):
sum = sum + i
print sum
// der Variablen sum den Wert 0 zuweisen
// für i von 1 bis 100 in Schritten von 1
// erste mal i = 1, also sum = 0 + 1, sum = 1 + 2, …
// das Ende der zu wiederholenden Anweisungen erkennt
// der PythonInterpreter daran, dass print sum nicht mehr
// eingerückt steht
Eine while-Schleife verwendet man, wenn noch nicht bekannt ist, wie oft die Anweisungen
wiederholt werden sollen. Dafür muss man der while-Schleife "mitteilen" unter welcher Bedingung der Schleifenrumpf ausgeführt wird. Auch hier wieder ein Beispiel:
Es sollen positive Zahlen wiederholt eingegeben werden können und die Summe dieser Zahlen berechnet werden. Die Berechnung soll enden, wenn man den Buchstaben 'e' eingibt.
Programm 2
sum = 0
zahl = input('Zahl bitte:')
while( zahl>0 ):
sum = sum + zahl
zahl=input('Zahl bitte:')
print "Die Summe ist: ", sum
// Variable sum den Wert 0 zuweisen
// Eine Zahl von der Eingabe lesen und zahl zuweisen
// solange zahl größer 0, die eingerückten A. wiederholen
// lese sum, addiere zahl, weise Ergebnis sum zu
// neue Zahl einlesen
// das Ergebnis der Berechnung ausgeben
Eigene Programme erstellen und ausführen
Die IDLE von Python öffnet durch <crtl>+N ein neues Fenster. Hier wir der Pythontext erstellt werden.
Die Datei sollte man untern den Namen name.py speichern. Durch die Tastenkombination
<crtl>+F5 wird das aktuelle Programm interpretiert und damit ausgeführt und die Ausgaben
und Eingaben finden in der Pythonshell statt.
Ü04: Schreiben Sie Programm1 mit dem Editor von Python, speichern Sie das Programm
unter einem sinnvollen Namen und lassen Sie es ausführen.
Ü05: Verändern Sie Programm1, so dass das man die Obergrenze n der Summe über Tastatur eingeben kann.
Ü06: Wenn das Programm aus Ü05 funktioniert soll das Programm sowohl die Summe der
Zahlen von 1 bis n, als auch die Summe der Quadratzahlen von 1 bis n berechnen und beides ausgeben. Testen Sie das Programm und stellen Sie sein Gültigkeitsbereich fest.
Erstellen eines Skriptes zur Umrechnung einer Dezimalzahl in eine Dualzahl
Eingabe einer
Dezimalzahl
Zunächst der Algorithmus (als Wiederholung)
1. Eingabe einer Dezimalzahl
2. Berechne den ganzzahligen
Teil und des Rest bei Division
durch 2 und gib den Rest aus.
3. Wiederhole den Punkt 2 solange
der ganzzahlige Anteil größer als
Null ist
Berechne den
ganzzahligen
Anteil und den
Rest bei Division
durch 2
Gib den Rest aus
Welche Sprachelemente sind notwendig um den Algorithmus in Python zu
realisieren?
zu 1. Durch den Aufruf Methode zahl = input('Text der angzeigt wird')
wird in der Pythonshell der Text angezeigt und die eingegebene Zahl in
der Variablen nach bestätigen mit der Eingabetaste zugewiesen. Durch die
Methode print kann man Ausgaben vornehmen auf das Ausgabegerät
vornehmen. Fügt man am Ende von print ein Komma an, so werden die Ausgaben
von print hintereinander geschrieben.
zu 2. Python kann den ganzzahligen Anteil und den Rest bei einer Division mit
Hilfe der internen Methode (ganzzahl, rest) = divmod( ganzzahl, 2)
bestimmen. Dabei wird ganzzahl als Parameter von divmod durch 2 geteilt und
die Ergebnisse ganzzahl und rest zugewiesen.
Ist der
ganzzahlige
Anteil größer
Null
ENDE
Ü07: Schreiben Sie ein Programm, das zu einer von der Tastatur einzugebenden Zahl die
Dualzahl bestimmt.