Text, Zeichenketten, Strings

Modul: Programmierung B-PRG
Grundlagen der Programmierung 1 – Teil 1 – V5
Zeichenketten, Strings und Listen
Prof. Dr. Detlef Krömker
Professur für Graphische Datenverarbeitung
Institut für Informatik
Fachbereich Informatik und Mathematik (12)
Hier wird Wissen Wirklichkeit
Rückblick
Kodierung numerischer Datentypen
Ganze Zahlen (Integer) als Dualzahlen
Gleitkommazahlen (floating point numbers)
Alternative Dezimalzahlendarstellungen
Objekte in Python
Elementare numerische Datentypen in Python
Numerische Datentypen
Operationen auf Zahlen
Vergleichsoperatoren
Ausdrücke
2
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WS 2005/2006
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Hier wird Wissen Wirklichkeit
Unser heutiges Lernziel
Zeichenketten als elementare
Datentypen sollen verstanden
werden
- einschließlich ihrer Besonderheiten.
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Hier wird Wissen Wirklichkeit
Übersicht
Was ist Text?
Welche Schriftarten existieren?
Was sind Zeichenketten?
Was sind Zeichensätze?
Wie werden diese im Computer codiert?
4
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Text
= geschriebene Sprache (im engeren Sinne)
kommt von lat. textus =
Gewebe
Geflecht
Stoff
5
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Funktionale Verbindung zwischen Text und Gewebe
Semantisches
Netzwerk
Text
linear-temporäre Aneinanderreihung von Zeichen und Worten kann in eine
semantische Netzwerkrepräsentation transformiert werden
=>
Text „verstrickt“ und „verflechtet“ Objekte und Akteure (Knoten)
miteinander.
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Mythologische Verbindung zwischen Gewebe und Text
Über die 3 Parzen (lat.), 3 Moiren (griech.), 3 Nornen (germ.)
bzw. 3 Raunende (nord.)
z.B. Griechische Mythologie: Klotho (Faden-Spinnerin),
Lachesis (Erzählende) und Atropos (Faden-Schneiderin)
weben zusammen den „roten Faden“ des Schicksals zur
„Lebensgeschichte“.
z.B. Germanische Mythologie: Urd (Vergangenheit), Verdandi
(Gegenwart) und Skuld (Zukunft) stricken Schicksalsfäden
und -gewebe.
Sie benutzen Buchen-Stäbe (Buchstaben) und werfen es
auf dieses Stück Stoff, um Schicksal vorherzubestimmen.
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Darstellung des Textes
benötigt eine Schrift, deren Zeichen wahlweise
Phoneme
Silben
Wörter bzw. Begriffe
kodieren.
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Klassifikation der Schriften
Alphabetschrift
Zeichen ~ Laut
Silbenschrift
Zeichen ~ Silbe
Logogramme
Zeichen ~ Wort, Aussage, Anweisung
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Alphabetschrift
Alphabet (von gr. αλφάβητο [alfáwito] - Alpha & Beta)
Beispiele:
Lateinische Schriften:
IPA-Lautschrift:
Kyrillisch:
Griechische Schrift:
Tengwar, Sindarin,
Elfisch... :
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Den største skriften
[alfáwito]
Ду бист кайн Весси!
αλφάβητο
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Silbenschrift
Beispiele:
Cherokee
(siehe rechts)
Kyprisch
Linear B
Akkadische
Keilschrift
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Wortbildschrift, Logogrammschrift
Beispiele:
Hanzi (chinesisch – siehe rechts)
Hanja (koreanisch)
Maja-Schrift
Jurjen
Tangut
12
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Sonderformen der Logogramme
Ziffernsysteme
&
Symbolik der Mathematik
Piktogramme
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Klassifikation der Schriften (Besonderheiten)
Hybride Systeme
z.B. Japanisch = Kombination
aus Silbenschrift (Hiragana,
Katagana) und
Logogrammschrift (Kanji)
Modifizierte Alphabetschriften
z.B. Arabisch (codiert i.d.R. nur
Konsonanten und lange
Vokale)
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Schriftsysteme der Welt
http://de.wikipedia.org/wiki/Schrift
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Begriff: Alphabet in der Informatik
Ist in der Informatik weiter gefasst als in der Lingustik
Unter Alphabet versteht man (z.B. nach DIN 44300)
eine total geordnete endliche Menge (oft nichtleere
endliche Menge) von unterscheidbaren Symbolen
(Zeichen).
Häufig Σ als Zeichen
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Begriff: Zeichenreihe
Zeichenreihen = endliche lineare Reihen von Zeichen
eines Alphabets Σ
Übrigens: Auch die Zeichenreihe, die keine Zeichen
enthält, ist ein Wort - das leere Wort. Es wird mit ε
bezeichnet.
17
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Begriff: Kleensche Hülle
Unter der Kleeneschen Hülle Σ* versteht man die
Menge aller Wörter (i.d.F. Zeichenreihen) über dem
Alphabet Σ.
18
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Beispiel Dezimalsystem:
Σ = { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 }
Σ* = { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, ... }
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Begriff: Zeichensatz
Die Zuordnung von alphanumerischen Zeichen
(Buchstaben und Ziffern) sowie Sonderzeichen zu
einem Zahlencode.
Beispiele:
ASCII (meist verwendet)
IBM EBCDIC (verliert an Bedeutung)
20
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Problematik Zeichensatz
früher nur 7 oder 8 Bit für ein Zeichen verwendet
=> Unzählige nationale Varianten
z.B. Umlaute und scharfes S im Deutschen
Lösungsversuch:
Unicode mit 16 Bit
21
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Begriff: Schriftart
Synonyme: font, typeface
Bekannte Schriftarten:
Arial
Times New Roman
Frutiger light
Courier New
Impact
Century Gothic
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Proportionale vs. Nicht-proportionale Schriften
Nichtproportionale
Schriften
(fixe Typenbreite)
Proportionale Schriften
(Courier New,
Lucida Console,
...)
(Arial, Times, Frutiger, ..)
23
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(veränderliche Typenbreite)
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Grotesk vs. Antiqua
Grotesten-Schriften
(ohne Serifen)
Antiqua-Schriften
(mit Serifen)
(Arial, Frutiger, Lucida
Console, ...)
(Times, Courier New, ..)
24
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Internationale Zeichensätze
ASCII
Einer der ältesten ComputerZeichensätze – 7 Bit
1963
Sehr weit verbreitet,
(Programmiersprac
hen, InternetAdressen, etc.)
ISO/IEC 8859
15 verschiedenen Kodierungen
zur Abdeckung europäischer
Sprachen sowie arabisch,
hebräisch, thailändisch und
türkisch
Internationaler Standard – (7) 8,
16 oder 32 Bit
1986
u.a. in Linux und
MS Windows
verwendet.
1991
nimmt an
Bedeutung stark zu
Unicode ISO/IEC
10646 -– 1991
25
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ISO 646
Nationale 7 Bit Varianten der ASCII Codierung
IA5 (Internationales Alphabet Nr. 5)
Für die nationalen Versionen sind 12 Positionen im
Zeichensatz für national definierte Zeichen
freigegeben. Die deutsche Variante ist in DIN 66003
festgelegt und ist als Variante 21 registriert
veraltet
26
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Weitere nationale Zeichensätze
ARMSCII
Armenisch
Big5
Chinesisch (Taiwan)
Guojia Biaozhun Zeichensatz für vereinfachte chinesische Schriftzeichen
HKSCS
Chinesisch (Hong Kong)
ISCII
Alle indischen Sprachen
KOI8-R
Russisch
KOI8-U
Ukrainisch
TIS-620
Thailändisch, ähnlich ISO 8859-11 (1990)
TSCII
Tamil
VISCII
Vietnamesisch
SJIS
Japanisch, entworfen von Microsoft
EUC
„Extended UNIX Coding“ Mehrere ostasiatische Sprachen
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Proprietäre Zeichensätze von Computerfirmen
EBCDIC
Von IBM entwickelter Zeichensatz
MacRoman, MacCyrillic
für Apple Mac Computer vor Mac OS X
(seit OS X wird Unicode verwendet)
Windows- und DOS-Codepages Windows-1252; MS-DOS Codepage
437, Codepage 850
Windows Glyph List 4
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ASCII genauer unter die Lupe genommen
American Standard Code for Information Interchange
Entwickelt von: 1963 als 6-Bit-Code (ohne Kleinbuchstaben) von
Bob Bemer
Eingeführt 1968
29
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ASCII genauer unter die Lupe genommen
ASCII
Cod
e
…0
…1
…2
…3
…4
…5
…6
…7
…8
…9
…A
…B
…C
…D
…E
…F
0…
NUL
SOH
STX
ETX
EOT
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DC2
DC3
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|
}
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DEL
30
Programmieren 1 – Teil 1 – V5
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Hier wird Wissen Wirklichkeit
ASCII-Anekdote
APPLE ÜÄ
31
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Hier wird Wissen Wirklichkeit
ASCII-Anekdote
APPLE ÅÆ
32
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Hier wird Wissen Wirklichkeit
ASCII genauer unter die Lupe genommen
Problem: ASCII enthält keine diakritischen Zeichen!
Ÿ 1972 Einführung von ISO 646-IRV
Ÿ Internationale Kompatibilitätsprobleme
APPLE ÜÄ
APPLE ][
APPLE ÅÆ
APPLE ÕÃ
33
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Hier wird Wissen Wirklichkeit
ASCII genauer unter die Lupe genommen (ISO 646-IRV)
23
24
40
5B
5C
5D
5E
60
7B
7C
7D
7E
ISO 646-IRV
#
¤
@
[
\
]
^
`
{
|
}
~
Deutschland
#
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Ö
Ü
^
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Schweiz
ù
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Ç
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ö
ü
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USA (ASCII)
#
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UK
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[
\
]
^
`
{
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~
Frankreich
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§
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ù
é
¨
Kanada
#
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Ç
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î
ô
é
ù
é
û
Finnland
#
$
@
Ä
Ö
Å
Ü
é
ä
ö
å
ü
Norwegen
#
$
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Ø
Å
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`
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ø
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~
Schweden
#
$
É
Ä
Ö
Å
Ü
é
ä
ö
å
ü
Italien
£
$
§
°
Ç
é
^
ù
à
ò
ù
ì
Niederlande
£
$
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½
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Spanien
£
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Portugal
#
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Ç
Õ
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`
ã
ç
õ
~
34
Programmieren 1 – Teil 1 – V5
WS 2005/2006
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Hier wird Wissen Wirklichkeit
ASCII genauer unter die Lupe genommen
Ÿ Internationale Kompatibilitätsprobleme
Ÿ Proprietäre 8-Bit Formate
Ÿ Codepage 473 (IBM-PC unter MS-DOS)
Ÿ Auch heute noch bei
Eingabeaufforderungs-Fenstern unter
Windows
35
Programmieren 1 – Teil 1 – V5
WS 2005/2006
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Hier wird Wissen Wirklichkeit
ISO IEC 8859
8-Bit-Zeichensatz aufbauend auf ASCII (erste 7 Bits)
Halbherzig => Wieder mehrere Varianten (z.B. ISO 8859-1 für
westeuropäische Länder)
=> 15 verschiedene Zeichensätze (1 bis 16 ohne 12)
36
Programmieren 1 – Teil 1 – V5
WS 2005/2006
Prof. Dr. Detlef Krömker
Hier wird Wissen Wirklichkeit
ISO IEC 8859
-1
Latin-1
Latin-2
Latin-3
Latin-4
-2
-3
-4
-5
-6
-7
-8
-9
-10
-11
-13
-14
-15
-16
Latin-5
Latin-6
Latin-7
Latin-8
Latin-9
Latin-10
37
Programmieren 1 – Teil 1 – V5
WS 2005/2006
Westeuropäisch
Osteuropäisch
Südeuropäisch
Baltisch
Kyrillisch
Arabisch
Griechisch
Hebräisch
Türkisch
Nordisch
Thai
Baltisch
Keltisch
Westeuropäisch
Südosteuropäisch
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Veränderung an 8 Positionen
(u.a. €-Zeichen)
Hier wird Wissen Wirklichkeit
Unicode
-
Identisch mit Universal Character Set (UCS nach ISO 10646)
42 Bit / Zeichen => über vier Milliarden Möglichkeiten
Aber nur ~1 Million prinzipiell erlaubte Code-Werte
-
38
Unicode provides a unique number for every character,
no matter what the platform,
no matter what the program,
no matter what the language.
Programmieren 1 – Teil 1 – V5
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Hier wird Wissen Wirklichkeit
Unicode
-
Die Codes von Unicode-Zeichen werden hexadezimal mit
vorangestelltem U+ notiert.
-
ursprünglich 65.536 Zeichen (UCS-2, 16 Bit)
-
In Version 2.0 wurde der Codebereich um weitere 16 gleichgroße
Bereiche, sogenannte Planes erweitert. Somit sind nun maximal
1.114.112 (220+216) Zeichen bzw. Codepoints (=eindeutige
Zeichennummer )im Codebereich von U+00000 bis U+10FFFF
vorgesehen (UCS-4, 32 Bit).
-
Bislang, in Unicode 4.0, sind bisher 96.382 Codes individuellen
Zeichen zugeordnet. Das entspricht nur etwa erst 9% des
Coderaumes.
39
Programmieren 1 – Teil 1 – V5
WS 2005/2006
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Hier wird Wissen Wirklichkeit
Unicode
-
Die Codes von Unicode-Zeichen werden hexadezimal mit
vorangestelltem U+ notiert.
-
ursprünglich 65.536 Zeichen (UCS-2, 16 Bit)
-
In Version 2.0 wurde der Codebereich um weitere 16 gleichgroße
Bereiche, sogenannte Planes erweitert. Somit sind nun maximal
1.114.112 (220+216) Zeichen bzw. Codepoints (=eindeutige
Zeichennummer )im Codebereich von U+00000 bis U+10FFFF
vorgesehen (UCS-4, 32 Bit).
-
Bislang, in Unicode 4.0, sind bisher 96.382 Codes individuellen
Zeichen zugeordnet. Das entspricht nur etwa erst 9% des
Coderaumes.
40
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Hier wird Wissen Wirklichkeit
Unicode Transformation Format (UTF),
256 „Variation Selectors“ für Glyphenvarianten (Fraktur,
Handschrift, Antiqua, etc.)
Für die unteren 256 Zeichen die weit verbreitete ISO 8859-1Kodierung (Latin1) beibehalten
41
Programmieren 1 – Teil 1 – V5
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Hier wird Wissen Wirklichkeit
Erstellen von Unicode-Zeichen
Beispiel „⊕
⊕“
Suche in entsprechender Tabelle (hier: Mathematische Symbole) =>
hexadezimale Zeichennummer
Python: Voranstellen von \uHHHH (vier Hexadezimale Ziffern (0 ..
65.536) in Python hier \u2295
HTML oder XML: „⊕“
Die Zeichennummer kann auch dezimal, dann ohne führendes „x“,
angegeben werden, zum Beispiel „⊕“ für das gleiche Zeichen.
42
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Hier wird Wissen Wirklichkeit
Erstellen von Unicode-Zeichen
Die Text Encoding Initiative TEI hat Empfehlungen erarbeitet,
Unicode in XML-Dateien in leichter verständlicher Form einzugeben.
Hier handelt es sich um einen Satz benannter Zeichen (engl.: named
entites), der in das Stylesheet integriert wird. Allgemein übliche
benannte Zeichen sind z.B. die Umlaute wie „Ä“ statt „Ä"
für Ä.
43
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Zeichenketten in Python
Python implementiert zwei verschiedene Basis-Typen für Zeichenketten
(strings):
·
Strings
(8-Bit, ein Oktett, ein Byte)
·
Unicode-Strings
(variable Codelänge von 8-32 Bits)
44
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Zeichenketten in Python
Strings können in
einfachen,
doppelten oder
dreifachen
Anführungszeichen geschrieben werden
=> Unterschiede
45
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Zeichenketten in Python
>>> "Hello World“
"Hello World“
>>> 'Python ist toll!‚
'Python ist toll!‚
>>> """Python ist
toll!""„
>>> print _
Python ist
toll!
>>>'Python ist
toll!'
SyntaxError: EOL while scanning single-quoted string
46
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Zeichenketten in Python
>>> 'Python ist \
toll!‚
\ (Backslash) verlängert die physische
Zeile zu einer logischen Zeile.
'Python ist toll!‚
>>> """Auch Möchtegerne müssen 0,00€ für Python bezahlen""„
'Auch M\xf6chtegerne m\xfcssen 0,00\x80 f\xfcr Python bezahlen‚
>>> print ­_
Auch Möchtegerne müssen 0,00€ für Python bezahlen
47
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Zeichenketten in Python
Strings sind Zeichen-Sequenzen, die mit ganzen Zahlen, beginnend
bei Null, indiziert werden. Um auf ein einzelnes Zeichen davon
zuzugreifen, verwendet man den Index-Operator s[ i ] wie folgt:
a = "Hello World"
b = a[4] # b = 'o'
48
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Hier wird Wissen Wirklichkeit
Zeichenketten in Python
Um einen Teilstring zu erhalten, benutzt man den Teilbereichsoperator
(engl. slice) s[i:j]. Dieser extrahiert alle Elemente von s, deren Index k im
Intervall i <= k < j liegt. Falls einer der beiden Indizes weggelassen wird,
so wird entweder der Anfang oder das Ende des Strings angenommen:
a
c
d
e
49
=
=
=
=
“Hello
a[0:5]
a[6:]
a[3:8]
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World”
World”
# c = "Hello"
# d = "World"
# e = "lo
"lo Wo"
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Hier wird Wissen Wirklichkeit
Zusammenfassung
Jetzt müssen Sie üben, direkt mit dem Interpreter!
50
Programmieren 1 – Teil 1 – V5
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Hier wird Wissen Wirklichkeit
Anmerkung zur Übung
Aufgabe 3.2.C
Statt x*log10(4)
x+log10(4)
51
Programmieren 1 – Teil 1 – V5
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Hier wird Wissen Wirklichkeit
Fragen und (hoffentlich) Antworten
52
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Ausblick
Zeichenketten in Listen
Listen
Listenoperatoren
u.v.m.
Danke für Ihre Aufmerksamkeit
53
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