Einführung in die Programmsprache Python - Anweisungen, Variablen -

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1 Einführung in die Programmsprache Python - Anweisungen, Variablen -

2 Anweisungen Pro Zeile steht eine Anweisung, die aus einem Ausdruck gebildet wird.... werden meist Zeile für Zeile ausgeführt.... symbolisieren eine bestimmte Aktion, die der Computer ausführen soll.... ist die kleinste Einheit in einem Python-Programm. Beispiele: rabatt = preis * 0.01 summe = preis * menge print("ausgabe") Seite 2

3 Anweisungen und Anweisungsblöcke in Python print("hello World") a = b + 3 Pro Zeile steht eine Anweisung. if zahl2 > zahl1: temp = zahl2 zahl2 = zahl1 zahl1 = temp while zahl!= 0: strzahl = input("ganzzahl: ") zahl = int(strzahl) summe = summe + zahl Anweisungen, die zu einem Block gehören, haben die selbe Einrücktiefe. Blöcke fassen Anweisungen zusammen. Seite 3

4 Ausdruck... besteht aus Operanden und Operatoren, die nach bestimmten Regeln zusammengesetzt werden.... formuliert einzelne Schritte eines Programms.... ist eine Verarbeitungsvorschrift, die einen Wert als Ergebnis liefert.... verändert den Wert von Variablen entsprechend des angegebenen Datentyps. Beispiele: Arithmetische Berechnung: preis * 0.16 Vergleichsopratoren nutzen: messpunkt > 0 Ausdrücke miteinander verknüpfen: (a >= b) AND (a >= c) Prozeduren aufrufen: addition(1,2) Seite 4

5 Operanden und Operatoren Operanden können... Variablen sein. Der Wert ist mit Hilfe der Tastatur oder durch das Programm veränderbar.... Konstanten sein. Der Wert ist unveränderbar. Zum Beispiel in dem Ausdruck "preis * 0.16" ist die Dezimalzahl eine Konstante. Konstante Zeichenketten werden häufig als Literale bezeichnet. Operatoren Arithmetische Operatoren berechnen Werte. Vergleichsoperatoren vergleichen zwei Werte. Logische Operatoren verknüpfen Werte oder Ausdrücke. Seite 5

6 Variablen... speichern Referenzen auf Objekte.... sind Platzhalter für ein Verweis auf ein bestimmtes Objekt.... verweisen auf eine Speicherstelle, an der ein bestimmter Wert gespeichert ist. Dieser Wert kann... durch das Programm verarbeitet werden.... durch Ausdrücke verändert werden.... mit Hilfe der Tastatur eingegeben werden. Seite 6

7 Objekte... stellen eine Abstraktion eines realen Gegenstandes dar.... sind Akteure in einem abstrakten Modell.... sind Substantive in einem Text.... haben bestimmte Eigenschaften (Attribute) und Methoden (Funktionen). Attribute beschreiben das Objekt. Jedes Objekt hat Methoden, die die Attribute verändern. Mit Hilfe des Punktoperators werden Attribute / Methoden von den dazugehörigen Objekten getrennt.... haben Beziehungen zu anderen Objekten. Python nutzt nur Objekte! Seite 7

8 Beispiele für variable Werte Zutaten in einem Kochrezept. Die Menge der Zutaten ändert sich in Abhängigkeit der Anzahl der Personen. Das Waschpulver beim Waschen der Wäsche. Je nach Menge und Verschmutzungsgrad wird mehr oder weniger Pulver benötigt. Für die Suche von Wörtern in einem Text, wird der zu durchsuchende Text, das zu suchende Wort und ein Positionszähler benötigt. Seite 8

9 Bestandteile einer Variablen Eine Variable hat einen Variablennamen. Die Bezeichnung... symbolisiert eine Speicherstelle.... ist ein Platzhalter für einen Verweis auf ein bestimmtes Objekt. Der Wert des Objekts hat einen bestimmten Datentyp. Der Datentyp... legt das Format für den Wert sowie... den Speicherbedarf fest. Eine Variable hat eine Identität, die ein Objekt eindeutig identifiziert. Die Identität entspricht der Speicheradresse des Objekts. Seite 9

10 Beispiele für Variablen Identität: 1234 Name der Variablen: blau Wert der Variablen: Datentyp: Ganzzahl Identität: 2345 Name der Variablen: gruen Wert der Variablen: Datentyp: Dezimalzahl Identität: 3456 Name der Variablen: gelb Wert der Variablen: "Text" Datentyp: String Seite 10

11 Variablen in Python txtanfang = "Hallo" txtende = " World" print(txtanfang, txtende) intzahl = 5 floatzahl = 4.5 Eine Variable wird automatisch mit der Zuweisung erzeugt. Eine Definition der Variablen ist nicht nötig. Objekte müssen nicht wiederholt werden. Zum Beispiel: Für mehrere Berechnungen wird der Wert 20 benötigt. Es wird eine Variable erzeugt, die auf diesen Wert verweist. Diese Variable wird in allen Berechnungen als Alias für den Wert genutzt. Seite 11

12 Variablennamen... müssen mit einem Buchstaben oder Unterstrich beginnen.... dürfen alle Unicode-Zeichen enthalten, sollten nur aus den Buchstaben A...Z, a...z, den Zahlen und dem Unterstrich bestehen.... müssen aus einer zusammenhängenden Zeichenfolge bestehen. Das heißt, Leerzeichen zur Trennung von Wörtern kommen in Variablennamen nicht vor. Als Bezeichnung dürfen keine Schlüsselworte aus Python genutzt werden. Python unterscheidet Groß- und Kleinschreibung. Die Variable zahl repräsentiert einen anderen Wert als die Variable Zahl.... sind einzigartig. Sie kommen nur einmal in ihrem Gültigkeitsbereich vor. Seite 12

13 Schlüsselwörter in Python and elif if or as else import pass assert except in raise break False is return class finally lambda True continue for nolocal try def from None while del global not with yield Mit Hilfe von dir( builtins ) werden alle Schlüsselwörter In Python angezeigt. Seite 13

14 Wahl eines Namens Der Variablenname sollte über die Art und Nutzung des Wertes Auskunft geben. Beispiel: Für die Berechnung eines Kreisradius wird eine Variable mit dem Namen radius erzeugt. Ungeeignete Variablennamen sind x2, a22 oder ähnlich kryptische Bezeichner. Ein Variablenname sollte den Sachverhalt, den die Variable repräsentiert, vollständig und genau beschreiben. Auf diese Weise ergeben sich oft bereits gute Namen. Gute Namen sind einfach zu lesen, da sie keine geheimnisvollen Abkürzungen enthalten und eindeutig sind. Verzichten Sie auf Namen, die keinerlei Beziehung zum Inhalt der Variablen erkennen lassen. Seite 14

15 Wahl eines Namens Variablennamen sollten keine Verben wie zum Beispiel Get als Bezeichnung nutzen. Verben werden in Funktions- oder Methodennamen genutzt. Sie beschreiben eine Aktion. Variablennamen sollten immer aus Substantiven bestehen. Variablen beschreiben ein Objekt oder ein bestimmtes Attribut eines Objekts. Die Bezeichnung sollte sich an die reale Welt anlehnen. Variablennamen, die nur aus einem einzelnen Zeichen bestehen, werden nur als Zähler oder Index genutzt. Seite 15

16 Konventionen Variablennamen werden teilweise aus mehreren Namen zusammengesetzt. In der ungarischen Notation beginnt der Variablenname mit einem kleinen Buchstaben. Alle Teilnamen beginnen mit einem Großbuchstaben. Beispiel: linebuffer, nerrflag. Andere Möglichkeit: line_buffer, n_err_flag. Als Präfix (erste Buchstabe des Variablennamens) wird häufig eine Abkürzung für den Datentyp genutzt. Beispiel: booausdruck für einen boolschen Ausdruck, intkm für eine Integer-Variable oder curpreis für einen Währungswert. Seite 16

17 Beispiele für Namen Aufgabe der Variablen: Auftragsnummer... sollte den Namen haben: auftragnr auftragnummer auftrag_nr Farbe eines Autos farbeauto farbe_auto Rechnungsdatum rechnungdatum daterechnung Spalte einer Tabelle Länge eines Körpers tabellespalte tab_spalte laenge... nie den Namen haben: afg afgnr ag faau farbegelb rgd rechdatumjanuar tsp tspa l Seite 17

18 Ähnliche Zeichen Finden Sie die Variable, die nicht mit den zwei anderen Bezeichnung übereinstimmt. CONFUSION C0NFUSION CONFUS1ON hard2read hardzread hard2read Folgende Zeichen sind sich sehr ähnlich: 1 und l (Kleines L) l und I (kleines L und großes I) 0 und O 2 und Z S und 5 G und 6 Seite 18

19 Datentypen... sind Baupläne für die Art eines Wertes.... geben über das Format eines Wertes, der als Objekt gespeichert wird, Auskunft.... legen Regeln für die Interpretation und Verwendung eines Wertes fest.... legen einen bestimmten Wertebereich fest. Folgende Kategorien sind in Python vorhanden: Zahlen als Ganz- oder Dezimalzahlen. Zeichenfolgen. In Python wird einer Variablen nicht explizit ein Datentyp zugewiesen! Seite 19

20 Boolsche Werte variable = True oder variable = False... werden von bedingten Anweisungen zurückgeliefert. Der Vergleich von zwei Werten liefert einen boolschen Wert zurück. Seite 20

21 Zahlen in Python Zahlen... werden wie aus der Mathematik bekannt geschrieben.... haben keine führende Null. Ganzzahlen: variable = sind nur durch den Speicher des Computers begrenzt. Dezimalzahlen: variable = oder variable = -2e9 Als Dezimalzeichen wird der Punkt genutzt. Dezimalzahlen werden nur einem Wert angenährt. Es kann zu Rundungsfehlern kommen. sys.float_info hält Informationen zu Dezimalzahlen bereit. Komplexe Zahlen: variable = 6+6j oder variable = 6j Seite 21

22 Hinweise zum Dezimalzeichen variable = Zwei Dezimalzahlen werden addiert. Das Ergebnis lautet 8.9. variable = ,4 Die Anweisung erzeugt kein Fehler. Ein Komma trennt die Elemente einer Liste. Als Ergebnis wird die Liste (8.4, 4) geliefert. Seite 22

23 Hexadezimalzahlen und Oktalzahlen Hexadezimalzahlen... werden aus den Ziffern 0, , A, B, C, D, E, F gebildet. Die Zahlen A F entsprechen den Zahlenwerten 10 bis basieren auf ein Zahlensystem mit der Basis werden mit 0x gekennzeichnet. Beispiel: Die Dezimalzahl 13 wird hexadezimal als 0xD definiert. Oktalzahlen... werden aus den Ziffern 0 bis 7 gebildet.... basieren auf ein Zahlensystem mit der Basis acht.... besitzen als Präfix eine 0. Beispiel: Die Dezimalzahl 13 wird wird oktal als 015 definiert. Seite 23

24 Darstellung der Zahlen von 0 bis 10 Dezimal Binär Hexadezimal Oktal A 12 Seite 24

25 Darstellung der Zahlen von 10 bis 15 Dezimal Binär Hexadezimal Oktal A B C D E F 17 Seite 25

26 Berechnung einer Dezimalzahl... aus der Binärzahl : 1* * *2 5 +1* * * * *2 0 = aus der Hexadezimalzahl 9B: 9 * * 16 0 = aus der Oktalzahl 113: 1 * * * 8 0 Seite 26

27 Berechnung einer... Binärzahl aus der Dezimalzahl 155: 155 / 2 = 77 Rest 1 77 / 2 = 38 Rest 1 38 / 2 = 19 Rest 0 19 / 2 = 9 Rest 1 9 / 2 = 4 Res1 4 / 2 = 2 Rest 0 2 / 2 = 1 Rest 0 1 / 2 = 0 Rest 1 Binärzahl Seite 27

28 Berechnung einer... Hexadezimalzahl aus der Dezimalzahl 155: 155 / 16 = 9 Rest 3 9 / 16 = 1 Rest 9 Hexadezimalzahl 9B... Oktalzahl aus der Dezimalzahl 155: 155 / 8 = 19 Rest / 8 = 2 Rest 9 1 / 8 = 0 Rest 1 Oktalzahl 133 Seite 28

29 Strings (Zeichenketten)... können jedes beliebige Zeichen enthalten.... werden immer durch Anführungszeichen begrenzt.... können alle ANSI-Zeichen ( und Unicode-Zeichen ( enthalten. Zahlen als Strings können nicht in Berechnungen genutzt werden.... müssen für Postleitzahlen oder Telefon-Vorwahlnummern genutzt werden. Seite 29

30 Strings in Python txttiere = "Eisbär 'Knut'" txttiere = 'Eisbär "Knut"' txtlang = """Eisbären leben in der Arktis""" Als Begrenzungszeichen können die Anführungsstriche oder Apostrophs genutzt werden. Das Begrenzungszeichen darf nicht innerhalb des Strings genutzt werden. Mehrzeilige String werden mit Hilfe von drei aufeinanderfolgenden Anführungszeichen begrenzt. Seite 30

31 Zuweisungsoperator txtanfang = "Hallo" txtende = " World") intzahl = 5 floatzahl = 4.5 summe = intzahl + floatzahl ergebnis = summe Einer Variablen wird ein Verweis auf ein Objekt übergeben. Die Variable verweist auf einen Ort, wo der Wert rechts vom Gleichheitszeichen gespeichert ist. Seite 31

32 Grafische Darstellung intzahl = 5 floatzahl = 4.5 summe = intzahl + floatzahl ergebnis = summe intzahl floatzahl summe ergebnis Seite 32

33 Arbeitsablauf intzahl = 5 floatzahl = 4.5 summe = intzahl + floatzahl 1.) 2.) 9.5 Seite 33

34 Arithmetische Operatoren Operator Aktion Beispiel ** Potenzrechnung 2 4 = 16 * Multiplikation 3 * 4 = 12 / Division 12 / 3 = 4 % Modula 9 / 4 = 1 4 * 2 = = 1 + Addition = 7 Subtraktion 4 3 = 1 Seite 34

35 Allgemeine Hinweise Falls unterschiedliche Datentypen in einer Berechnung genutzt werden, ermittelt Python automatisch einen geeigneten Datentyp. Falls ein Minuszeichen vor eine negative Zahl (Zahl kleiner als 0) gesetzt wird, wird das Vorzeichen umgekehrt. Das Pluszeichen als Vorzeichen verändert eine negative Zahl nicht. Seite 35

36 Hinweise zur Division Ab Python 3.0 liefert eine Division von Ganzzahlen eine Dezimalzahl zurück. Frühere Versionen liefern eine Ganzzahl zurück. Zum Beispiel 7 / 3... liefert ab Python 3.0 das Ergebnis liefert in früheren Versionen das Ergebnis 2. Ab Python 3.0 kann das Ergebnis mit Hilfe der Anweisung 7 // 3 erzielt werden. Eine Division durch Null liefert eine Fehlermeldung (ZeroDivisionError). Seite 36

37 Multiplikation und Addition von Strings >>> "Hello " + "World" 'Hello World' >>> "13" + "12" '1312' >>> "13" + 2 Fehler:Can't convert 'int' object to str implicitly >>> "123 " * 3 ' ' Seite 37

38 Rangfolge der Operatoren + - * / % +wert -wert ** Niedrigster Rang Höchster Rang Operatoren, die auf der gleichen Ebene liegen, werden von links nach rechts ausgewertet. Mit Hilfe von Klammern kann die Rangfolge beeinflusst werden. Der Ausdruck "( 2 + 3) * 4" liefert ein anderes Ergebnis als "2 + 3 * 4". Seite 38

39 Datentyp einer Variablen >>> type(17) <class 'int'> >>> wert = 3.3 >>> type(wert) <class 'float'> >>> type('python') <class 'str'> Die Funktion type() gibt den Datentyp der Variablen oder eines konstanten Wertes zurück. Seite 39

40 Hinweise zu Funktionen In Python sind viele Funktionen vordefiniert. Jede Funktion hat eine bestimmte Aufgabe. Die Funktion type() hat zum Beispiel die Aufgabe den Datentyp eines Wertes zurück zugeben. Wie die Funktion realisiert ist, ist für den Nutzer nicht interessant. Der Aufrufer weiß,... wie er die Funktion aufzurufen hat.... welche Parameter er der Funktion übergeben muss. In unserem Beispiel wird der Funktion type() in runden Klammern der Name einer Variablen oder ein konstanter Wert übergeben.... welcher Wert zurückgeliefert wird. Dieser Wert kann zur weiteren Verwendung in einer Variablen gespeichert werden. Seite 40

41 Identität einer Variablen >>> zahl = 17 >>> id(zahl) >>> wert = 3 >>> id(wert) >>> summe = zahl + wert >>> id(summe) >>> wert = summe >>> id(wert) Die Funktion id() wird der Name einer Variablen übergeben. Als Rückgabewert wird eine Ganzzahl genutzt. Die Ganzzahl repräsentiert den Speicherort eines Wertes / Objektes. Seite 41

42 Bildschirmausgabe Python 2: print "Hello World". Die Bildschirmausgabe ist als Schlüsselwort implementiert. Es werden keine Klammern benötigt. Ab Python 3: print("hello World") Die Bildschirmausgabe ist als Funktion implementiert. Der Funktion wird ein String übergeben, der am Bildschirm angezeigt wird. Parameter, die an eine Funktion übergeben werden, werden mit runden Klammern zusammengefasst. Nachdem das letzte Element gedruckt wurde, wird automatisch in die nächste Zeile gesprungen. Seite 42

43 Liste von Elementen ausdrucken >>> print("eisbär", "Nasenbär", "Braunbär") Eisbär Nasenbär Braunbär Der Funktion kann eine beliebig lange Liste von Parametern übergeben werden. Die Parameter werden durch ein Komma getrennt. In der Ausgabe werden die Parameter durch ein Leerzeichen getrennt. Seite 43

44 Liste von Elementen ausdrucken >>> print("eisbär", "Nasenbär", "Braunbär", sep=", ") Eisbär, Nasenbär, Braunbär Mit Hilfe des benannten Parameter sep kann ein Trennzeichen für die Ausgabe angegeben werden. Dem benannten Parameter wird mit Hilfe des Gleichheitszeichen ein Zeichen in Anführungszeichen übergeben. Als Trennzeichen kann jedes Zeichen auf der Tastatur ausgewählt werden. Seite 44

45 Ende-Zeichen für die Ausgabe print("erste Zeile","Zweite Zeile", sep="\n", end=" ") Die Ausgabe wird durch den Parameter end mit einem Leerzeichen beendet. Standardmäßig wird die Ausgabe mit einem Zeilenvorschub beendet. Seite 45

46 Tastatureingaben Python 2: input(), interpretiert die Eingaben des Benutzers als Python-Code. Zum Beispiel würde die Eingabe "3 + 5" als Ausdruck bewertet. Der Ausdruck wird berechnet und das Ergebnis weitergegeben. raw_input(), liest die Eingabe des Benutzers ein. Python 3: input() liest die Eingabe des Benutzers als String ein. Seite 46

47 Beispiel strzahl1 = input("eingabe einer Ganzzahl:") zahl1 = int(strzahl1) Der Funktion kann in runden Klammern ein Text übergeben werden. Dieser Text enthält Informationen zur Eingabe für den Benutzer. Die Funktion gibt einen String zurück. Falls die Eingabe innerhalb von Berechnungen genutzt werden soll, muss der String in ein passendes Datenformat umgewandelt werden. Seite 47

48 Typumwandlung int() Falls möglich, wird der übergebene Parameter, in eine Ganzzahl umgewandelt. Falls Dezimalzahlen umgewandelt werden, wird die Nachkommastelle abgeschnitten. Mit Hilfe der Funktion round() wird entsprechend der Nachkommastellen nach oben oder unten aufgerundet. float() Falls möglich, wird der übergebene Parameter, in eine Dezimalzahl umgewandelt. str()... wandelt den übergebenen Parameter in ein String um. Seite 48