Hello W rld! Programmieren für Kids und andere Anfänger. Lern mit mir Spiele programmieren! 2. Auflage

Transkript

1 2. Auflage Lern mit mir Spiele programmieren! warren und carter SANDE Hello W rld! Programmieren für Kids und andere Anfänger Auf CD: Installationsanleitungen für Python, Beispieldateien und wichtige Links

2 Inhalt Vorwort... XV Was ist Programmieren?... XV Python eine Sprache für uns und den Computer... XVI Wozu soll ich Programmieren lernen?... XVII Warum Python?...XVIII Die lustigen Sachen... XIX Das ist neu in der zweiten Auflage...XX Danksagungen... XXI Danksagungen für die zweite Auflage... XXII Über dieses Buch...XXIII Was du brauchst...xxiii Was du nicht brauchst...xxiv Carter sagt... XXV An Eltern und Lehrer...XXVI 1 Erste Schritte... 1 Python installieren... 1 Python mit IDLE starten... 3 Anweisungen bitte... 4 Mit Python interagieren... 6 Programmierzeit... 8 Das erste Programm ausführen... 9 Wenn etwas schiefgeht...10 Dein zweites Programm Merk s dir Speicher und Variablen...16 Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe Namen...18 Was ist ein Name?...22 Zahlen und Strings...23 VVV

3 Inhalt Wie variabel sind sie? Das neue Ich Einfache Mathematik...28 Die vier Grundrechenarten...28 Operatoren...31 Punktrechnung vor Strichrechnung...31 Zwei weitere Operatoren...33 Sehr große und sehr kleine Zahlen Datentypen...40 Typen ändern...40 Mehr Informationen mit type()...43 Typumwandlungsfehler...44 Anwendung von Typumwandlungen Eingabe...46 raw_input()...47 Der print-befehl und das Komma...48 Zahlen eingeben...50 Eingabe aus dem Internet GUIs Grafische Benutzeroberflächen...55 Was ist eine GUI?...55 Unsere erste GUI...55 GUI-Eingabe...57 Welches Eis hättest du gerne?...58 Nochmal Zahlen raten...62 Andere GUI-Teile Immer diese Entscheidungen...65 Test, Test Einrücken...67 Seh ich jetzt schon doppelt? Andere Arten von Tests...69 Was passiert, wenn der Test falsch ergibt? Mehrere Bedingungen testen...72 Das Schlüsselwort and...73 Das Schlüsselwort or...74 Das Schlüsselwort not...74 VVVV

4 Inhalt 8 Schleifen...78 Zählschleifen...78 Verwendung von Zählschleifen...81 Eine Abkürzung: range() Eine Sache des Stils Namen von Schleifenvariablen Zählen in Schritten...87 Zählen mit Zahlen...89 Da wir gerade dabei sind...89 Ausstieg aus einer Schleife break und continue Nur für dich Kommentare...94 Kommentare hinzufügen...94 Einzeilige Kommentare...95 Zeilenende-Kommentare...95 Mehrzeilige Kommentare...95 Strings mit drei Anführungszeichen...96 Kommentierstil...97 Kommentare in diesem Buch...97 Auskommentieren Zeit zum Spielen...99 Skier Geschachtelte und variable Schleifen Geschachtelte Schleifen Variable Schleifen Variable, geschachtelte Schleifen Noch mehr variable, geschachtelte Schleifen Verwendung von geschachtelten Schleifen Listen und Wörterbücher Was ist eine Liste? Eine Liste erstellen Elemente in eine Liste einfügen Wozu der Punkt? Listen können alles Mögliche speichern Elemente von einer Liste abrufen Listen in Scheiben schneiden: Slicing Elemente ändern Andere Möglichkeiten der Listenerweiterung Elemente aus einer Liste löschen Eine Liste durchsuchen II

5 Inhalt Eine Liste per Schleife durchlaufen Listen sortieren Veränderlich und unveränderlich Listen von Listen: Tabellen Wörterbücher Funktionen Funktionen die Bausteine Eine Funktion aufrufen Argumente an eine Funktion übergeben Funktionen mit mehreren Argumenten Funktionen, die einen Wert zurückgeben Geltungsbereich von Variablen Globale Variablen erzwingen Tipps zur Benennung von Variablen Objekte Objekte im wirklichen Leben Objekte in Python Objekt = Attribute + Methoden Was soll der Punkt? Objekte erstellen Eine Beispielklasse HotDog Die Daten verbergen Polymorphismus und Vererbung Vorausdenken Module Was ist ein Modul? Warum Module verwenden? Eimerweise Legosteine Wie werden Module erstellt? Wie werden Module verwendet? Namensräume Standardmodule Grafik Hilfe holen Pygame Ein Pygame-Fenster In das Fenster zeichnen Einzelne Pixel Bilder X

6 Inhalt Jetzt kommt Bewegung in die Sache! Animation Weichere Animationen Den Ball abprallen lassen Den Ball umbrechen Sprites und Kollisionserkennung Sprites Peng! Kollisionserkennung Die Zeit messen Eine neue Eingabeart: Ereignisse Ereignisse Tastaturereignisse Mausereignisse Timer-Ereignisse Zeit für noch ein Spiel: PyPong Sound Pygame hilft mit dem mixer Sounds erzeugen oder Sounds abspielen Sounds abspielen Lautstärke regeln Musik wiederholen Sounds für PyPong Noch mehr coole Sounds Musik für PyPong Noch mehr GUIs Mit PyQt arbeiten Action in der GUI Die Rückkehr der Ereignishandler Den Button bewegen Weitere nützliche GUIs TempGUI Was steht auf dem Menü? Ausgabeformatierung und Strings Neue Zeilen Horizontale Abstände: Tabulatoren Variablen in Strings einfügen Zahlenformatierung XX

7 Inhalt Formatieren der neue Weg Strings und so Ein- und Ausgabe mit Dateien Was ist eine Datei? Dateinamen Speicherorte Eine Datei öffnen Eine Datei lesen Text- und Binärdateien Schreiben in eine Datei Daten in Dateien speichern: pickle Es ist mal wieder Spielzeit: Galgenmännchen Das Zufallsprinzip Was ist Zufall? Würfeln Ein Kartenspiel erstellen Crazy Eights Verrückte Achter Computersimulationen Die Realität modellieren Mondlandung Die Zeit festhalten Zeitobjekte Die Zeit in einer Datei speichern Ein virtuelles Haustier So entsteht der Skiläufer Der Skiläufer Die Hindernisse Python Battle Python Battle Einen Roboter für Python Battle erstellen Ein komplizierterer Roboter Das Koordinatensystem Und wie geht's weiter? Für jüngere Programmierer Python Spieleprogrammierung und Pygame XXX

8 Weitere Spieleprogrammierung (aber nicht mit Python) BASIC Apps fürs Handy Schau dich um Anhang A: Regeln für Variablennamen Anhang B: Unterschiede zwischen Python 2 und Anhang C: Lösungen zu den Übungen Verzeichnis der Listings Index XXXX

9 Über dieses Buch Dieses Buch lehrt die Grundlagen der Computerprogrammierung. Es ist für Kinder geschrieben, kann aber von jedem benutzt werden, der lernen möchte, wie man Computer programmiert. Du brauchst noch nichts über Programmierung zu wissen, um dieses Buch verwenden zu können, aber du solltest schon ein wenig darüber wissen, wie man einen Computer benutzt. Vielleicht schreibst du schon E Mails darauf oder du surfst im Internet, hörst Musik, spielst Spiele oder schreibst Berichte für die Schule. Wenn du die Grundlagen schon beherrschst, also zum Beispiel wie man ein Programm startet oder Dateien öffnet und speichert, dann wirst du mit diesem Buch wohl keine Probleme haben. Was du brauchst Dieses Buch lehrt Programmieren in einer Sprache namens Python. Python kostet nichts und kann von mehreren Orten heruntergeladen werden, auch von der CD zu diesem Buch. Um mit diesem Buch Programmieren zu lernen, brauchst du nur Folgendes: Das Buch (war ja klar). Einen Computer mit Windows, Mac OS X oder Linux. Die Beispiele in diesem Buch wurden mit einem Windows-Computer erstellt. (Mac- und Linux-Benutzer finden Hilfe auf der beiliegenden CD.) Grundwissen darüber, wie man Computer nutzt (Programme startet, Dateien speichert usw.) Wenn du damit Schwierigkeiten hast, kennst du vielleicht jemanden, der dir helfen kann. Die Berechtigung, Python auf deinem Computer zu installieren (die bekommst du von deinen Eltern, deinem Lehrer, oder wer auch immer für den Computer verantwortlich ist). Den Wunsch, zu lernen und Dinge auszuprobieren, auch wenn nicht alles auf Anhieb klappt. XXXXX

10 Über dieses Buch Was du nicht brauchst Um mit diesem Buch Programmieren zu lernen, brauchst du Folgendes nicht: Software kaufen. Alles, was du brauchst, ist gratis, und steht als Kopie auf der beiliegenden CD zur Verfügung. Vorwissen über Computerprogrammierung. Dieses Buch ist für Anfänger. Wie du das Buch benutzt Wenn du mit diesem Buch Programmieren lernen möchtest, solltest du dich an folgende Hinweise halten: Spiele die Beispiele nach. Gib die Programme ein. Löse die Quizfragen. Nur keine Bange nicht. Die Beispiele nachspielen Die Beispiele in diesem Buch sehen so aus: if timsantwort == richtigeantwort: print "Richtig!" punktzahl = punktzahl + 10 Versuche immer, alles nachzumachen und die Programme selbst einzutippen. (Ich sage dir genau, wie das geht!) Du könntest dich natürlich auch in einen bequemen Sessel lümmeln und das ganze Buch durchlesen, und dabei trotzdem noch etwas über Programmierung lernen. Aber viel mehr lernst du, indem du selber programmierst. Die Programme eingeben Das Installationsprogramm zu diesem Buch kopiert alle Beispielprogramme auf deine Festplatte (wenn du das willst). Den Installer findest du auf der beiliegenden CD. Du kannst auch einzelne Beispiele auf der CD anschauen und herunterladen, aber ich rate dir, möglichst viele der Programme selbst einzutippen. Schon alleine durch das Tippen bekommst du ein Gefühl für das Programmieren und besonders für Python. (Und wir alle können etwas Übung im Computerschreiben gut gebrauchen.) XXXX

11 Carter sagt Die Quizfragen lösen Am Ende jedes Kapitels stehen einige Fragen, damit du das Gelernte einüben kannst. Löse so viele davon, wie du kannst. Wenn du nicht weiterkommst, suche jemanden, der sich mit Programmieren auskennt und dir helfen kann. Arbeite die Fragen mit ihm gemeinsam durch dabei wirst du eine Menge lernen. Schaue die Antworten erst nach, wenn du fertig bist, es sei denn, du steckst wirklich ganz und gar fest. (Einige der Antworten stehen hinten im Buch und andere auf der CD, aber wie gesagt: Nicht spicken!) Komm schon, immer cool bleiben. Am Computer kannst du nichts kaputt machen, also versuch's einfach. Keine Angst vor Fehlern. Mach ruhig ganz viele Fehler, denn aus seinen Fehlern lernt man am meisten. Beim Programmieren kosten dich Fehler nichts außer ein wenig Zeit. Also: Mach viele Fehler, lerne viel daraus und hab Spaß dabei. Carter sagt Ich wollte sicherstellen, dass dieses Buch kindgerecht ist witzig zu lesen und leicht zu verstehen. Zum Glück hatte ich Hilfe. Carter ist ein Kind, das Computer liebt und mehr über sie lernen möchte. Also half er mir dabei, das Buch genau richtig zu schreiben. Wenn Carter etwas komisch, ungewöhnlich oder unverständlich fand, kennzeichneten wir das wie folgt: Ich bin Carter. Ich habe nichts Ungewöhnliches bemerkt... bisher! Wollte nur mal hallo sagen! XXX

12 Über dieses Buch An Eltern und Lehrer Python ist eine kostenfreie Open Source-Software und kann auf Ihren Computern gefahrlos installiert und benutzt werden. Die Python-Software und alles andere, was Sie zu diesem Buch benötigen, finden Sie auf der beiliegenden CD. Die Dateien sind einfach zu installieren und zu verwenden und frei von Viren und Spyware. Software und auch Programmiersprachen ändern sich kontinuierlich. Leider lässt sich eine CD, die einem Buch beiliegt, nachträglich nicht verändern. Der Inhalt der CD zum vorliegenden Buch ist auf dem Stand von März Sie finden die in diesem Buch verwendete Software auch auf der englischsprachigen Website zur Originalausgabe dieses Buches. Dort wird die Python- Software bei Bedarf aktualisiert, und Sie können sie dort ebenfalls gratis und virenfrei beziehen. XXXX

13 Kapitel 1 Erste Schritte Wir werden die Programmiersprache Python benutzen, um Programmieren zu lernen. Um anfangen zu können, musst du also Python auf deinem Computer installieren. Erst danach kannst du lernen, wie es verwendet wird. Als Erstes werden wir Python einige Anweisungen geben und dann mehrere Anweisungen zusammenstellen, um ein Programm zu machen. Python installieren Das Erste, was du tun musst, ist Python auf dem Computer installieren, den du benutzen möchtest. Vielleicht ist Python ja bereits installiert, aber bei den meisten Leuten ist es das nicht. Also schauen wir uns jetzt an, wie es installiert wird. Python ist ganz leicht zu installieren. Du suchst auf der beiliegenden CD die Version des Installationsprogramms, die zum Betriebssystem deines Computers passt. Die gute alte Zeit In der Frühzeit des Computerzeitalters hatten es die Menschen leicht: In die ersten PCs war oft eine Programmiersprache namens BASIC bereits eingebaut. Man musste nichts mehr installieren, sondern nur den Computer einschalten. Auf dem Bildschirm stand dann READY und man konnte direkt anfangen, BASIC-Programme einzugeben. Klingt toll, nicht wahr? Aber dieses READY war schon alles, was man bekam. Keine Programme, keine Fenster, keine Menüs. Für alles, was der Computer tun sollte, musste man zuerst ein Programm schreiben! Es gab noch keine Textverarbeitung, keinen Media Player, keine Browser, nichts von dem, an das wir heute gewöhnt sind. Es gab keine schicke Grafik und keinen Ton, nur gelegentlich einen Piepser, wenn man einen Fehler machte. 1