Einführung in die Programmsprache Python - Bedingte Anweisungen und Schleifen -

Transkript

1 Einführung in die Programmsprache Python - Bedingte Anweisungen und Schleifen -

2 Kontrollanweisungen Mit Hilfe von Kontrollstrukturen kann der Programmablauf beeinflusst werden. In Abhängigkeit vom Wert einer oder mehrerer Variablen wird der Programmablauf gesteuert. Es gibt folgende Möglichkeiten: Auswahlanweisungen: In Abhängigkeit eines Kriteriums werden Anweisungen ausgeführt oder nicht. Schleifen (Iterationsanweisungen): Anweisungen werden wiederholt ausgeführt. Seite 2

3 Auswahlanweisungen if else Anweisungen. In Abhängigkeit einer Bedingung werden Anweisungen ausgeführt oder nicht. Bedingte Anweisungen oder Selektionsanweisungen. Wenn Dann Anweisung. Mit Hilfe der if-elif-else-anweisung wird eine Fallunterscheidung durchgeführt. Seite 3

4 Einfach bedingte Anweisung Bedingung nein ja Bedingung nein ja Anweisung 1 Anweisung 1 Flussdiagramm Struktogramm Seite 4

5 ... in Python rabatt = 0.0 if bestellmenge > 100: rabatt = 0.03 rabattpreis = bestellpreis * rabatt bestellpreis = bestellpreis - rabattpreis Anweisung if Bedingung: Anweisung Anweisung Seite 5

6 Erläuterung Bedingte Anweisungen beginnen mit if (wenn). Dem Schlüsselwort folgt die Bedingung. Eine Bedingung ist ein Ausdruck, der zwei Werte miteinander vergleicht. Es können verschiedene Vergleiche miteinander verknüpft werden. Wenn die Bedingung erfüllt ist, werden die eingerückten Anweisungen nach dem Doppelpunkt ausgeführt. Falls die Bedingung nicht erfüllt ist, werden die Anweisungen ausgeführt, die mit dem if in einer Flucht stehen. Seite 6

7 Bedingungen... sind Ausdrücke, die einen boolschen Wert zurückliefern. Ein boolscher Wert kennt nur zwei Zustände: True (wahr) oder False (falsch).... vergleichen mit Hilfe von bestimmten Operatoren zwei Werte.... sind zum Beispiel: Wenn die Bestellmenge eine gewisse Höchstmenge überschreitet... Wenn der Kontostand dem Dispo entspricht... Wenn die Strecke A doppelt so lang ist wie Strecke B... Wenn die Warenmenge eine Mindestmenge unterschreitet... Seite 7

8 Vergleichsoperatoren Operator Beschreibung Beispiel Ergebnis == gleich 3 == 2 false!= ungleich 3!= 2 true < kleiner als 3 < 2 false <= kleiner gleich 3 <= 2 false > größer 3 > 2 true >= größer gleich 3 >= 2 true Seite 8

9 Fehler maxzahl = 0 if zahl > maxzahl: maxzahl = zahl print("maximaler Wert: ", maxzahl) In einer Bedingung genutzte Variablen müssen eine Referenz besitzen. Das heißt, die Variablen müssen auf einen Wert verweisen. Andernfalls wird die Fehlermeldung "NameError: name 'zahl' is not defined" ausgegeben. Seite 9

10 Ist die Variable definiert? if zahl is None: print("zahl ist nicht definiert") if zahl is not None: print("zahl ist definiert") Seite 10

11 ASCII-Zeichen vergleichen Strings werden in Abhängigkeit ihrer ASCII-Codierung verglichen. In der ASCII-Codierung liegen alle Großbuchstaben vor den Kleinbuchstaben. 'anna' == 'Anna' liefert false, weil a mit der Zahl 97 und A mit der Zahl 65 codiert ist. 'b' < 'c' liefert true, weil b im ASCII-Code vor dem Kleinbuchstaben c liegt. Seite 11

12 Logische Operatoren nutzen >>> wert = 4 >>> ((wert < 5) and (wert > 6)) False >>> ((wert < 5) Or (wert > 6)) True >>> (Not (wert = 5)) True >>> (wert!= 5) True Seite 12

13 Operatoren für die Verknüpfung and Und. Konjunktion. Alle Bedingungen müssen wahr sein. or Oder. Disjunktion. Eine von zwei Bedingungen muss wahr sein. not Nicht. Negation. Invertiert die Bedingung. Der Operator kann häufig durch den Vergleichsoperator!= ersetzt werden. Seite 13

14 Wahrheitstabelle Bedingung Möglichkeiten a b not(a) a and b a or b false false true false false true false false false true false true true false true true true false true true Seite 14

15 Beispiel: Verknüpfung mit AND... if (bestellmenge > 100) and (bestellmenge < 500): rabatt = 0.03 rabattpreis = bestellpreis * rabatt bestellpreis = bestellpreis - rabattpreis # Andere Schreibweise: if ( 100 < bestellmenge < 500): rabatt = 0.03 rabattpreis = bestellpreis * rabatt bestellpreis = bestellpreis - rabattpreis Seite 15

16 Beispiel: Verknüpfung mit OR mass = input("masseinheit: ") zahl = 100 if ((mass == "m") or (mass == "kg")): umrechnung = zahl / 1000 if (mass == "m"): print(umrechnung, " cm") Seite 16

17 Beispiel: Not nutzen... if (not (zahlb > 0)): print("division durch Null nicht erlaubt") else: result = zahla / zahlb if (zahlb!= 0): result = zahla / zahlb else: print("division durch Null nicht erlaubt") Seite 17

18 Hinweise Beispiel: (var1!= var2) and (var2 > 10) Zuerst wird die linke Bedingung (var1!= var2) ausgewertet. Anschließend wird die rechte Bedingung (var2 > 10) ausgewertet. Ein Ausdruck wird immer von links nach rechts ausgewertet! Sie können die Operatoren beliebig oft in beliebiger Mischung in einer Bedingung nutzen. Um die Lesbarkeit zu erhöhen, sollten die verschiedenen Elemente der Bedingung mit runden Klammern zusammengefasst werden. Falls verschiedene Operatoren gemischt werden, muss die Bindung der Operatoren beachtet werden. Seite 18

19 Bindung der Operatoren ( ) +x -x x**y x * y x / y x % y x + y x - y x < y x <= y x == y x!= y x > y x >= y not x x and y x or y Seite 19

20 Vollständig bedingte Anweisung Bedingung nein ja Bedingung nein ja Anweisung Anweisung Anweisung Anweisung Flussdiagramm Struktogramm Seite 20

21 ... in Python if (zahlb > 0): result = zahla / zahlb else: print("nicht erlaubt") Anweisung if Bedingung: Anweisung else: Anweisung Anweisung Seite 21

22 Erläuterung Falls die Bedingung nicht erfüllt ist, wird der else-zweig ausgeführt. Der else-zweig... besitzt die gleiche Einrücktiefe wie das Schlüsselwort if.... beginnt mit der Zeile else:... benötigt keine Bedingung.... beschreibt den Standardfall.... fängt alle nicht behandelten Fälle ab.... kann nie ohne eine if-anweisung existieren. Seite 22

23 Fallunterscheidung als Flussdiagramm Fall zulässig? Fallabfrage Fall 1 Fall 2 Fall n nein Seite 23

24 Fallunterscheidung als Struktogramm Fall zulässig? Fall1... Fall n nein Seite 24

25 ... in Python rabatt = 0.0 if ((menge > 100) and (menge < 150)): rabatt = 0.03 elif ((menge >= 150) and (menge < 200)): rabatt = 0.03 elif ((menge >= 200) and (menge < 250)): rabatt = 0.04 elif (menge >= 200): rabatt = 0.05 else: rabatt = 0 Seite 25

26 Erläuterung elif ist eine Abkürzung für else if (ansonsten wenn). Die Bedingungen werden wie die Sprossen einer Leiter nacheinander aufgereiht. Die Bedingungen werden von oben nach unten abgearbeitet. Sobald eine Bedingung zutrifft, werden die dazugehörigen Anweisungen abgearbeitet. Alle nachfolgenden Bedingungen werden nicht beachtet. Die Leiter kann beliebig lang sein. Seite 26

27 Verschachtelte Anweisungen Innerhalb einer if-anweisung wird eine weitere if-anweisung aufgerufen. Die else-anweisungen werden entsprechend ihrer Einrückungen den if- Anweisungen zugeordnet. if (x > 0): pass if (y!= 0): pass else: pass else: pass ergebnis = x / y Seite 27

28 Beispiel result = zahla % zahlb if (result == 0): if (zahla == zahlb): print "Die Zahlen sind gleich." else: print "Division ohne Rest" else: print "Rest der Division: ", result Seite 28

29 Programmierstil Jede Ebene einer verschachtelten if-anweisung wird mit Hilfe des Tabulators eingerückt. Nutzen Sie nicht mehr als fünf Ebenen, um die Übersicht zu behalten. Vermeiden Sie unterschiedliche Datentypen auf beiden Seiten eines Vergleichsoperators. Bei Dezimalzahlen sollte ein Test auf Gleichheit vermieden werden. Seite 29

30 Schleifen (Iterationsanweisungen)... führen Anweisungen mehrfach aus. Die Anzahl der Wiederholungen muss nicht vorher festgelegt werden.... können endlos laufen. Schleifen können vom Programmierer vorzeitig abgebrochen werden. Schleifen können verschachtelt werden. Seite 30

31 Schleifen-Typen Zählschleifen Die Anzahl der Durchläufe ist bekannt. Mit Hilfe einer Variablen werden die Schleifendurchläufe gezählt und nach einer bestimmten Anzahl abgebrochen. Kopfgesteuerte Schleifen... werden in Abhängigkeit einer Bedingung durchlaufen. Die Anzahl der Durchläufe ist nicht bekannt.... werden mit Hilfe einer Bedingung gesteuert, die im Kopf der Schleife steht. Falls die Bedingung erfüllt ist, werden die Anweisungen abgearbeitet. Seite 31

32 Kopfgesteuerte Schleife Bedingung nein Wiederhole solange ja Anweisung 1 Anweisung Flussdiagramm Struktogramm Seite 32

33 ... in Python # Initialisierung der Schleifenvariablen count = 1 ergebnis = 0 # Solange Bedingung erfüllt ist, führe aus... while count <= 10: ergebnis = ergebnis + count print "Schleifendurchlauf", count, ": " ergebnis # Reinitialisierung der Schleifenvariable count = count + 1 Seite 33

34 Schleifenrumpf und Schleifenkopf Init-Anweisung Anweisung while Bedingung: Anweisung Reinit-Anweisung Anweisung Der Kopf beginnt mit dem Schlüsselwort while und endet mit dem Doppelpunkt. Der Schleifenkopf enthält die Bedingungen. Falls die Bedingung wahr ist, werden die Anweisungen im Schleifenrumpf durchlaufen. Seite 34

35 Ablauf Initialisierung eines Zählers. Wenn die Bedingung erfüllt ist,... durchlaufe die Anweisungen im Schleifenrumpf.... setze den Zähler auf einen neuen Wert. Nach einer gewissen Anzahl von Durchläufen entspricht der Wert des Zählers nicht mehr der Bedingung. Falls die Bedingung nicht erfüllt ist, werden die nachfolgenden Anweisungen ausgeführt. Seite 35

36 Schleife vorzeitig unterbrechen count = 1 ergebnis = 0 while count <= 10: ergebnis = ergebnis + count print "Schleifendurchlauf", count, ": " ergebnis # Vorzeitiger Abbruch if ergebnis > 1000: break count = count + 1 Seite 36

37 Schleifendurchlauf unterbrechen zahl = 1 summe = 0 while(zahl > 0) and (summe <= 100): strzahl = input("geben Sie eine Zahl ein: ") zahl = int(strzahl) # Schleifendurchlauf wird abgebrochen if ((zahl % 2) == 0): continue summe = summe + zahl if zahl > 100: break Seite 37

38 Erläuterung Das Schlüsselwort break bricht eine Schleife vorzeitig ab. Falls die Schleife verschachtelt ist, wird nur die dazugehörige Schleife abgebrochen. Alle anderen Schleifen laufen weiter. Das Schlüsselwort continue unterbricht den aktuellen Schleifendurchlauf und setzt die Schleife mit einem neuen Durchlauf fort. Seite 38

39 Schleife vollständig abarbeiten zahl = 1 summe = 0 while(zahl > 0) and (summe <= 100): strzahl = input("geben Sie eine Zahl ein: ") zahl = int(strzahl) summe = summe + zahl if zahl > 100: break else: print("summe: ", summe) Wenn die Schleife korrekt beendet wird, wird dieser Text ausgegeben. Seite 39

40 Zählschleifen Initialisiere Zähler Initialisiere Zähler ja Bedingung nein Wiederhole solange Anweisung Nächster Schritt Anweisung Nächster Schritt Flussdiagramm Struktogramm Seite 40

41 ... in Python for zaehler in range(1, 3): summe = summe + zaehler else: print("summe: ", summe) Anweisung for element in liste: Anweisung else: Anweisung Anweisung Seite 41

42 Arbeitsablauf Der Zähler wird mit dem ersten Element aus der Liste initialisiert. Die Anweisungen innerhalb der for-schleife werden ausgeführt. Dem Zähler wird das nächste Element aus der Liste zugewiesen. Wenn das letzte Element in der Liste bearbeitet wurde, wird die Schleife abgebrochen. Seite 42

43 range()... erstellt automatisch eine Liste mit Ganzzahlen. range(stopp) erzeugt eine Zahlenreihe von 0 bis stopp 1. range(start, stopp) erzeugt eine Zahlenreihe von start bis stopp 1. range(start, stopp, distanz) erzeugt eine Zahlenreihe von start bis stopp 1. Die Schrittweite des Zählers wird durch den dritten Parameter angegeben. Seite 43

44 Beispiel # Liste von 0, 1, 2 for zaehler in range(3): print(zaehler) # Liste von 1, 2, 3, 4 for zaehler in range(1, 5): print(zaehler) # Liste von 1, 3, 5, 7, 9 for zaehler in range(1,10, 2): print(zaehler) Seite 44

45 Laufzeitfehler.. sind Bugs, die nach dem Start eines Programms auftreten können.... betreffen immer die Programmlogik.... können Programme zu einem unerwünschten Verhalten oder einen Programmabsturz zwingen.... entstehen, wenn Ausdrücke oder Anweisungen vom Programm nicht korrekt ausgewertet werden. Seite 45

46 Beispiele Division durch Null. Falsche Abbruchbedingung für eine Schleife. Verwendung von ungültigen Operatoren. Ein- und Ausgabefehler. Tippfehler wie "1o" statt 10. Seite 46

47 Laufzeitfehler abfangen try: strzahl = input("geben Sie eine Zahl ein: ") divident = int(strzahl) strzahl = input("geben Sie eine Zahl ein: ") divisor = int(strzahl) ergebnis = divident / divisor print(divident, " / ", divisor, " = ", ergebnis) except ValueError: print("keine Zahl") except ZeroDivisionError: print("division durch Null ist nicht möglich") Seite 47

48 Ablauf Es wird kein Fehler ausgelöst. Es werden alle Anweisungen im try-block ausgeführt. Anschließend werden alle Anweisungen, die dem try-block folgen, ausgeführt. Es wird eine Exception (Ausnahme) ausgelöst. Alle nachfolgenden Anweisungen im try-block werden nicht ausgeführt. Es werden die except-anweisungen durchlaufen. Falls eine passende Ausnahme vorhanden ist, werden die dazugehörigen Anweisungen ausgeführt. Falls keine passende Ausnahme vorhanden ist, wird der Fehler an die nächst höhere Ebene weitergereicht. Seite 48

49 Vordefinierte Exception Exception NameError TypeError ValueError ZeroDivisionError Erläuterung Variablen sind nicht vorhanden, haben aber keine Referenz. Falscher Datentyp. Der richtige Datentyp wird genutzt, aber nicht der richtige Wert. Division durch Null ist nicht erlaubt. Auf der Webseite finden Sie weitere Exception mit Erläuterungen aufgelistet. Seite 49

50 Alle Laufzeitfehler abfangen import sys try: strzahl = input("geben Sie eine Zahl ein: ") divident = int(strzahl) strzahl = input("geben Sie eine Zahl ein: ") divisor = int(strzahl) ergebnis = divident / divisor print(divident, " / ", divisor, " = ", ergebnis) except ZeroDivisionError: print("division durch Null ist nicht möglich") except: print("fehler vom Typ: ", sys.exc_info()[0]) Seite 50

51 Informationen zu Standard-Exception Voraussetzung: import sys. sys.exc_type oder sys.exc_info()[0] gibt den Typ der Fehlerklasse zurück. sys.exc_value oder sys.exc_info()[1] gibt den Wert (Exception-Parameter) des Fehlers zurück. sys.exc_traceback oder sys.exc_info()[1] gibt die Fehlermeldung, die Idle sendet, zurück. sys.exc_clear löscht alle Fehlerinformationen. Die Funktion wird automatisch beim Verlassen einer Exception aufgerufen. Seite 51

52 Falls keine Fehler aufgetreten sind... try: strzahl = input("geben Sie eine Zahl ein: ") divident = int(strzahl) strzahl = input("geben Sie eine Zahl ein: ") divisor = int(strzahl) ergebnis = divident / divisor except ZeroDivisionError: print("division durch Null ist nicht möglich") except: print("fehler vom Typ: ", sys.exc_info()[0]) else: print(divident, " / ", divisor, " = ", ergebnis) Seite 52

53 Fehler aus Prozeduren abfangen def Main(): try: divident = Eingabe() divisior = Eingabe() ergebnis = Division(divident, divisior) except ZeroDivisionError as err: print("fehler", err) except: print( sys.exc_info()[0]) else: print( ergebnis) Seite 53

54 Aufräumarbeiten def Main(): try: divident = Eingabe() divisior = Eingabe() ergebnis = Division(divident, divisior) except ZeroDivisionError as err: print("fehler", err) except: print(sys.exc_info()[0]) else: print( ergebnis) finally: print("dateien schließen etc.") Seite 54