Python - Programmierung

Python
Variablen und Anweisungen
Anja Aue | 01.09.16
Kommentare
Hilfe für den Entwickler.
Wer hat wann welche Änderung vorgenommen?
Warum werden diese Anweisungen hier ausgeführt?
Kommentare im Code müssen bei Änderungen angepasst
werden.
 Der Computer überliest Kommentare bei der Ausführung.




Programmiersprache Python
Seite 2
Einzeiliger Kommentar
# Einzeiliger Kommentar
 Ein einzeiliger Kommentar beginnt mit dem Hash-Zeichen und
endet mit dem Zeilenende.
Programmiersprache Python
Seite 3
… rechts vom Code
flaeche = pi * (radius * radius)
# Kommentar
 Der Kommentar bezieht sich auf den Code in der gleichen
Zeile.
 Ein Kommentar zur Erläuterung einer Zeile sollte sparsam
eingesetzt werden.
Programmiersprache Python
Seite 4
… am Beginn eines Codeabschnittes
# Berechnung der Kreisfläche
radius = 1
pi = 3.14159
flaeche = pi * (radius * radius)
 Der Kommentar erläutert den nachfolgenden Abschnitt.
 Der Kommentar wird entsprechend des zu erläuternden
Codes eingerückt.
 Jede Zeile muss mit einem Hash-Zeichen und einem
Leerzeichen beginnen.
Programmiersprache Python
Seite 5
Mehrzeiliger Kommentare im Code
"""
Mehrzeiliger
Kommentar
"""
 Documentation strings (docstrings).
 Ein mehrzeiliger Kommentar beginnt und endet mit drei
Anführungszeichen. Zwischen den Anführungszeichen dürfen
keine Leerzeichen stehen.
 Der Text wird als Hilfe zu einer Funktion, Klasse, Methode
oder öffentlichen Modulen angezeigt.
Programmiersprache Python
Seite 6
… geben Auskunft bei folgenden Fragen





Welche Funktionalität wird in dem Code abgebildet?
Welche Parameter werden übergeben?
Welcher Wert wird zurückgegeben?
Wer hat den Code erstellt?
Wann wurde von wem die letzte Änderung durchgeführt?
Programmiersprache Python
Seite 7
beispiel\kapitel02_VariablenAnweisung\kreisflaeche.py
Anweisungen
"""
Wie werden Variablen deklariert und initialisiert?
Was sind Anweisungen in Python?
"""
# Berechnung der Kreisfläche
radius = 1
pi = 3.14159
flaeche = pi * (radius * radius)
print(flaeche)
Programmiersprache Python
Seite 8
Anweisungen in Python





Befehle für den Computer in einer Programmiersprache.
Jede Zeile enthält eine Anweisung.
Anweisungen entsprechen der Syntax von Python.
Kleinste Einheit in einem Programm.
Sequentielle Verarbeitung in einer Datei. Der Code wird Zeile
für Zeile abgearbeitet.
Programmiersprache Python
Seite 9
Beispiele
radius = 1
Zuweisung an eine Variable
flaeche = pi * (radius * radius) Auswertung eines Ausdrucks
print(flaeche)
Programmiersprache Python
Funktionsaufruf
Seite 10
Ausdruck
 Operanden und Operatoren werden nach definierten Regeln
zusammengesetzt.
 Berechnung eines Wertes mit Hilfe von Operanden und
Operatoren.
 Formulierung eines Arbeitsschrittes in einem Programm.
 Klammerung von komplexen Ausdrücken. Durch runde
Klammern kann die Rangfolge der Operatoren verändert
werden. Die Lesbarkeit wird erhöht.
Programmiersprache Python
Seite 11
Ausdrücke, die Werte berechnen
flaeche
=
name
=
pi
*
(
radius
*
radius
)
Ausdruck
 Mit Hilfe von Operatoren und Operanden wird ein Wert
berechnet.
 Der berechnete Wert kann einer Variablen zur weiteren
Verwendung zugewiesen werden.
Programmiersprache Python
Seite 12
Operanden
 Literale werden direkt in den Code eingegeben. Zahlen, Text,
boolsche Werte werden direkt im Code angegeben.
 Variablen als Platzhalter für einen Wert. Die Variable kann
weiterverwendet werden.
Programmiersprache Python
Seite 13
beispiel\kapitel02_VariablenAnweisung\rechteck.py
Nutzung von Variablen
import turtle
breite = 40
hoehe = 90
stiftdicke = 5
stift = turtle.Turtle()
stift.pensize(stiftdicke)
stift.color("red")
stift.forward(breite)
# stift.right(winkel)
stift.rt(90)
stift.forward(hoehe)
Programmiersprache Python
Seite 14
Zahlen im Code
Ganzzahlen
1
2
0xD
Gleitkommazahlen
0.5
3.78
-2.0e9
Komplexe Zahlen
1.2 + 3j
Programmiersprache Python
Seite 15
Ganzzahlen
 Beliebig große Zahlen ohne Nachkommastellen.
 Führende Nullen werden entfernt.
 Positive Ganzzahlen als Literale: 3, +13456 und so weiter.
Negative Ganzzahlen als Literale: -5, -3456 und so weiter.
Programmiersprache Python
Seite 16
Zahlensysteme
 Dezimalsystem auf der Basis von 10.
 Hexadezimalsystem auf der Basis von 16. Die Zahlen von 0 bis
9 und die ersten Buchstaben des Alphabets (A...F).
 Binärzahlen 0 und 1 zur Darstellung von Zuständen.
 Oktalsystem auf der Basis von 8. Für die Darstellung von
Zahlen werden die Ziffern 0 bis 7 genutzt.
Java – Einführung in die Programmierung
Seite 17
Gleitkommazahlen
Zahlen mit Nachkommastellen.
Näherung an einen Wert.
Als Dezimaltrennzeichen wird ein Punkt genutzt.
Zahlen wie zum Beispiel 3.5, 0.345667, 2.0e+24 können in
Python genutzt werden.
 Erläuterung siehe http://py-tutorial-de.readthedocs.io/de/
latest/floatingpoint.html.




Programmiersprache Python
Seite 18
Boolsche Werte im Code
Boolsche Werte
True
False
 Boolsche Werte stellen die Antwort zu Ja / Nein – Fragen dar.
 Ist die Option gewählt oder nicht?
 Zwei Werte: True (ja, wahr) oder False (nein, falsch).
Programmiersprache Python
Seite 19
Text im Code
Zeichenkette
'AZaz09&'
 Zusammenfassung von alphanumerischen und numerischen
Zeichen.
 Beginn und Ende mit einem Apostroph.
Programmiersprache Python
Seite 20
Speicherung in Variablen
 Container für variable Werte.
 Platzhalter für irgendeinen Wert.
 Der zu speichernde Wert kann
berechnet oder direkt im Code
eingegeben werden.
'AZaz09&'
0.5
1
True
Java – Einführung in die Programmierung
Seite 21
Zuweisung eines Wertes
radius
=
1
name
=
Wert
 Mit Hilfe des Gleichheitszeichen wird der Variablen ein Wert
zugewiesen.
 Durch die Zuweisung wird automatisch die angegebene
Variable erzeugt.
 In Abhängigkeit des Wertes wird der Typ der Variablen in
Python festgelegt.
Programmiersprache Python
Seite 22
Bezeichner
 Namen für Funktionen, Konstanten, Variablen etc.
 Eindeutige Kennzeichnung eines Wertes oder eines Blocks
von Anweisungen.
Programmiersprache Python
Seite 23
Regeln
 Der Bezeichner beginnt mit einem Buchstaben oder
Unterstrich.
 Ein Bezeichner besteht aus den lateinischen Groß- und
Kleinbuchstaben und den Ziffern.
 Ein Bezeichner enthält als Sonderzeichen nur den
Unterstrich.
 Die Groß- und Kleinschreibung wird beachtet.
 Schlüsselwörter der Programmiersprache und Bezeichnungen
für Elemente aus der Standardbibliothek sind nicht erlaubt.
Programmiersprache Python
Seite 24
Möglichkeiten
 Zum Beispiel B oder b für Variablen, die als Index oder
Zählvariablen genutzt werden. Ein „l“ (kleines L), „O“ (großes
o) oder „I“ (großes i) sollten nie als einzelne Buchstaben
genutzt werden.
 Zum Beispiel kreisflaeche, kreis_flaeche, KreisFlaeche,
kreisFlaeche für Variablen, die die Fläche eines Kreises
berechnen. Die Bezeichnung „sprechen“ mit dem Entwickler.
 Zum Beispiel PI für Variablen, die konstante Werte enthalten.
Variablen, deren Wert nicht verändert werden soll, nutzen
häufig Großbuchstaben.
Programmiersprache Python
Seite 25
Operatoren
 Regeln zur Bildung von neuen Operanden.
 Vorschriften zur Bildung von Ausdrücken aus mehreren
Operanden.
Programmiersprache Python
Seite 26
Operatoren in Python
 Der Zuweisungsoperator weist einer Variablen einem Wert zu.
 Arithmetische Operatoren berechnen mit Hilfe eines
Ausdrucks einen Wert.
 Operatoren vergleichen zwei Werte und geben einen
boolschen Wert zurück. Falls der Vergleich stimmt, wird true
(wahr) zurückgegeben. Andernfalls wird false (falsch)
zurückgegeben.
 Logische Operatoren verknüpfen Ausdrücke, die einen
boolschen Wert zurückgeben.
Programmiersprache Python
Seite 27
Operator „Gleichheitszeichen“
boxA
=
4
boxA
4
boxB
=
boxA
boxB
4
boxA
Programmiersprache Python
Seite 28
Beispiele
boxA
=
4
varible
=
literal
boxB
=
boxA
variable
=
variable
boxC
=
2
variable
=
Programmiersprache Python
*
boxA
ausdruck
Seite 29
Leerer Behälter
boxA
=
None
 Der Behälter wird angelegt. Aber der Behälter ist leer.
 Der Behälter hat den Wert None.
Programmiersprache Python
Seite 30
Strichcode für den Behälter
x
y
x
y
value
45
45
45
34
id(...)
1724472272
1724472272
1724472272
1724472096
 Jeder Wert in einem Python-Code hat einen eindeutigen
Strichcode, kann aber unterschiedliche Etiketten haben.
 Variablen können auf die gleiche Box verweisen. In dieser
Box ist ein bestimmter Wert gespeichert. Die Box wird
eindeutig durch eine ID gekennzeichnet.
Programmiersprache Python
Seite 31
Schlüssel zu einem Wert
id = id(radius)
 Die Funktion id() gibt einen eindeutigen Wert für ein Objekt
zurück.
 Die ID existiert über die gesamte Lebensdauer des Objekts.
Jeder Wert, der in Python gespeichert, ist ein Objekt.
 Die ID entspricht einer Speicheradresse in der
Programmiersprache C / C++.
Programmiersprache Python
Seite 32
Der Wert der Variablen ist vom Typ
type = type(radius)
 Mit Hilfe der Funktion type(variable) wird die Kategorie eines
Wertes zurückgegeben.
 Der Typ regelt die Verarbeitung des gespeicherten Wertes /
Objekts.
 Zahlen können mit mathematischen Operatoren verknüpft
werden. Aus Zahlen können neue Werte berechnet werden.
Zeichenketten können nur gemeinsam verknüpft werden.
Programmiersprache Python
Seite 33
Möglichkeiten
<class 'int'>
1
2
0xD
<class 'float'>
0.5
3.78
-2.0e9
<class 'complex'>
1.2 + 3j
<class 'bool'>
True
Programmiersprache Python
False
Seite 34
Arithmetische Operatoren
 Darstellung von positiven und negativen Zahlen.
 Operatoren für die Grundrechenarten Addition, Subtraktion,
Multiplikation und Division.
 Berechnung eines Wertes aus Literalen und Variablen.
Programmiersprache Python
Seite 35
Positive und negative Zahlen
Positive Zahlen
+
3
Negative Zahlen
-
3
Programmiersprache Python
Seite 36
Arithmetische Operatoren
Addition
5
+
2
=
var
7
Subtraktion
5
-
2
=
var
3
Multiplikation
5
*
2
=
var
10
Potenzrechnung
5
**
2
=
var
25
Programmiersprache Python
Seite 37
Operator „Division“ ab Python 3.x
Division
3
5
/
3.0
5.0
/
-5.0
3.0
5.0
Programmiersprache Python
/
/
var
0.75
2.5
=
2.0
4
=
-2.0
0
var
0.75
2.5
=
4
2
/
-5.0
4
2
=
=
var
0.75
-2.5
var
2.5
Error
Seite 38
Hinweise
 Python 3.x: Der Divisionsoperator liefert immer eine
Gleitkommazahl zurück.
 Python 2.x: Wenn einer der Operatoren eine Gleitkommazahl
ist, wird als Ergebnis eine Gleitkommazahl zurückgegeben.
Falls beide Operatoren eine Ganzzahl sind, wird eine
Ganzzahl zurück geliefert.
 Eine Division durch Null ist nicht erlaubt.
Programmiersprache Python
Seite 39
Operator „Restlose Division“
Division
3
5
///
3.0
5.0
///
-5.0
3.0
5.0
Programmiersprache Python
//
//
var
0.75
2.0
=
2.0
4
=
-2.0
0
var
0.75
2
=
4
2
///
-5.0
4
2
=
=
var
0.75
-3.0
var
2.0
Error
Seite 40
Hinweise
 Der Operator // liefert immer eine Ganzzahl zurück.
 Der Operator rundet immer auf die nächsthöchste Ganzzahl.
 Falls beide Operatoren Ganzzahlen sind, ist auch das
Ergebnis eine Ganzzahl.
 Eine Division durch Null ist nicht erlaubt.
Programmiersprache Python
Seite 41
Operator „Rest einer Ganzzahldivision“
Modula
3
5
%
/
3.0
5.0
%
/
-5.0
3.0
3.0
5.0
Programmiersprache Python
4
2
%
/
%
/
2.0
4
=
2.0
4
-2.6
4
var
0.75
=
=
=
var
0.75
var
0.75
var
1.0
var
1.0
var
var
-0.20000000000000018
0.75
Seite 42
Hinweise
 Der Modulo-Operator % liefert den Rest einer Division zurück.
 Der Operator sollte nur mit Ganzzahlen genutzt werden.
 Das Ergebnis der Berechnung nimmt das gleiche Vorzeichen
des rechten Operanden an.
Programmiersprache Python
Seite 43
Zusammengesetzte Operatoren
3
(
5
*
3
*
3
*
+
5
(
)
5
2
var
17
=
+
2
=
+
2
)
var
17
=
var
21
 Es gilt die Punkt- vor Strichrechnung.
 Mit Hilfe von runden Klammern kann die Rangfolge der
Operatoren verändert werden.
Programmiersprache Python
Seite 44
Rangfolge
**
+zahl
-zahl
*
/
+
-
Programmiersprache Python
//
%
Seite 45
Inhalt eines Behälters ausgeben
print(flaeche)
 Mit Hilfe der Funkion print() kann der Wert eine Variable in die
Standardausgabe geschrieben werden.
 Als Standardausgabe wird häufig die Shell genutzt.
Programmiersprache Python
Seite 46
Was ist eine Funktion?
print
(
flaeche
)
 Funktionen entsprechen einer Fertigungsstraße in einer
Fabrikhalle. Jede Fertigungsstraße hat einen Namen. In
diesem Beispiel print.
 Der Betrachter von außen sieht das Material, welches durch
die Fertigungsstraße verarbeitet wird. Das Material wird als
Parameterliste in runden Klammern angegeben. In diesem
Beispiel soll der Wert der Variablen flaeche verarbeitet werden.
 Jede Funktion hat eine bestimmte Aufgabe. In diesem
Beispiel „Ausgabe eines Wertes in der Standardausgabe“.
Programmiersprache Python
Seite 47
Name einer Funktion
print
(
flaeche
)
name
 Der Name einer Funktion ist eindeutig.
 Mit Hilfe des Namens wird eine Funktion aufgerufen. Die
Aktion wird gestartet.
 Funktionsnamen beachten die Groß- und Kleinschreibung.
Programmiersprache Python
Seite 48
Parameter einer Funktion
print
(
flaeche
)
(
parameter
)
 Eine Parameterliste wird durch die runden Klammern
begrenzt.
 Einer Funktion werden x Parameter in Abhängigkeit der
Definition übergeben.
 Parameter sind Startwerte für eine Funktion.
 In diesem Beispiel wird der Funktion print() der auszugebende
Text übergeben.
Programmiersprache Python
Seite 49
Beispiele
print
(
flaeche
)
print
(
pi * (radius * radius)
)
print
(
3.14159
)
print
(
type(flaeche)
)
Programmiersprache Python
Seite 50