Modul Einführung in die Informatik : Aufgaben zur Großübung 5 Thema: Python II

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1 Modul Eiführug i die Iformatik : Aufgabe zur Großübug 5 Thema: Pytho II ) Korrektur des bekate Rote-Auge-Effekts i eier digitale Fotografie uter Nutzug des Moduls PIL Bei Blitzlichtaufahme vo Persoe im Dukel tritt oft der bekate störede Rote-Auge-Effekt auf. Es soll ei Pytho-Programm zur Etferug dieses Rote-Auge-Effekts etwickelt werde. Im Testrahme ist als Testbeispiel das folgede JPG-Bild W:\Pytho\Jey-RedEyes.jpg zu beutze: (0,0) x y Vorbereitug ud Erklärug des Vorgehes: Vor der Programmierug ist mit eiem Bildbearbeitugssystem (z.b. Photoshop oder IrfaView) das o.g. Bild Jey-RedEyes.jpg azuzeige ud wie folgt zu utersuche: () Typisch für Bildbearbeitugssysteme, ist zuächst ei rechteckiger Bildausschitt ( Auswahlrechteck ), der beide rote Auge ethält, durch seie like obere ud rechte utere Eckpukt auszuwähle. Dieses Auswahlrechteck darf außer de Auge keie weitere rote Bildpixel ethalte! Das Auswahlrechteck ka z. B. mit IrfaView sehr leicht ausgewählt werde (is Bild klicke oder Rechteck aufziehe). (Vorschlag: likssobex, liksobey, rechtsutex, rechtsutey = 09, 9, 0, 07 ) () Durch Utersuchug der Farbwerte der rote Auge ud dere Umgebug ist ei geeigeter Farbtolerazwert zu wähle. Erklärug dazu: Im spätere Programm ist jedes Pixel des Auswahlrechtecks zu teste, ob sei RGB- Wert i der Nähe vo reiem Rot ( RGB-Tupel dafür: (55,0,0) ) liegt (d.h. ob sei Abstad vo reiem Rot kleier oder gleich eiem gewählte Farbtolerazwert ist). Dazu wird eie Fuktio distace(farbtupel, farbtupel) eigeführt, die de Abstad zweier Farbe als kartesische Abstad zweier Farbpukte (rot, grü, blau) im R 3 bestimmt gemäß (vgl. Vorlesug): distace ( farbtupel, farbtupel) = ( rot rot) + ( grü grü) + ( blau blau) We ja, wird der Farbwert dieses Pixels durch eie vom Nutzer gewählte eue Augefarbe ersetzt. (Vorschlag: farbtoleraz = 50). (3) Außerdem ist eie eue Augefarbe (typisch für die spezielle Perso) zu wähle, die die rote Augefarbe ersetze soll. (Vorschlag: augefarbeneu = (5,5,95) - eie Blauvariate)

2 Hiweise zur Programmgestaltug (Erkläruge dazu: siehe obe): a) Es ist eie erste Pytho-Fuktio zu schreibe mit folgede formale Parameter: - das zu maipulierede Bildobjekt - der like obere ud rechte utere Eckpukt eies Auswahlrechtecks (4 gaze Zahle) - ei reeller Farbtolerazwert - sowie ei Farbtupel für die eue Augefarbe. I dieser Fuktio ist (z.b. spalteweise) jedes Pixel des Auswahlrechtecks zu teste, ob sei RGB- Tupel eie Abstad (gemäß der obe erklärte distace-fuktio) vo reiem Rot (55,0,0) hat, der kleier oder gleich dem übergebee Farbtolerazwert ist. Dabei soll der Wert der distace-fuktio für jedes Pixel des Auswahlrechtecks i eier zweite gesoderte Fuktio distace(farbtupel, farbtupel) ermittelt ud zurückgegebe werde. b) I eiem Testrahme (Hauptprogramm) zum Teste der beide Fuktioe soll ei Bildobjekt zum Testbild W:\Pytho\Jey-RedEyes.jpg erzeugt werde. Daach ist die o.g. erste Fuktio aufzurufe (Parameter: siehe obe). Nach der Rückkehr ist das geäderte Bild auszugebe ud uter eiem eue Name i W:\Pytho zu speicher. ) Dateiarbeit (Files):. Kopiere eies Festplattefiles mit Hilfe vo Pytho - Im Platteverzeichis der Großübuge befidet sich ei ASCII-Textfile origial.txt. Kopiere Sie dieses File i Ihr Pytho-Verzeichis (hier stets: W:\Pytho). Sehe Sie sich da de Ihalt dieses Files mit eiem beliebige Editorprogramm a (z.b. Notepad/Editor). - Es ist ei vollstädiges Pytho-Programm (aus Eifachhheitsgrüde hier zuächst ur als Hauptprogramm) zu etwickel, das vo diesem File W:\Pytho\origial.txt eie (Festplatte-)Kopie W:\Pytho\origial.bac alegt. (Dazu ist im Pytho-Programm zuächst origial.txt eizulese. Aschließed sid die eigelesee Date als Kopie origial.bac i das Arbeitsverzeichis W:\Pytho zu schreibe.) Schließlich ist auf dem Bildschirm File kopiert auszugebe. - Nach dem Programmlauf sollte ma sich zur Kotrolle de Ihalt der vo Pytho erzeugte Kopie mit eiem beliebige Editorprogramm (z.b. Notepad/Editor) asehe. a) Zuächst sid dafür die built-i-fuktioe read ud write zu utze. b) I eier zweite Programmversio solle alterativ die built-i-fuktioe readlies ud write verwedet werde. c) I eier dritte Programmversio solle alterativ die built-i-fuktioe readlies ud writelies verwedet werde.

3 . Eilese eies Messwertdatefiles vo Festplatte, Bilde der Summe der Messwerte sowie Schreibe der eigelesee Messwerte ud der Summe i ei eues Festplattefile - Vorbemerkug: Wie i der Vorlesug behadelt, betrachtet Pytho Files (=Dateie) als Sequez vo Zeiche, die mit de built-i-fuktioe ur als Zeichekette (Strig) gelese oder geschriebe werde köe. Will ma also Zahle aus eiem File eilese ud da verarbeite, so muss ma ach dem Lese de Zahlestrig durch it( ) bzw. float( ) i de geforderte Zahletyp kovertiere. Beim Schreibe vo Zahle i Files sid sie vorher mit str( ) i eie Zeichekette zu kovertiere. - Im Festplatteverzeichis der Großübug ist ei ASCII-Textfile zahle.txt gespeichert, das reelle Messwerte ( Messwert pro Zeile) ethält. Kopiere Sie dieses File is Pytho-Arbeitsverzeichis W:\Pytho. Dieses File köte vo eiem Dateerfasser eigegebe oder automatisch vo eiem Messgerät aufgezeichet worde sei. Sehe Sie sich zuächst de Ihalt dieses Files mit eiem beliebige Editorprogramm a (z.b. Notepad/Editor). - Aufgabe: Ei vollstädiges Pytho-Programm ist zu etwickel, das alle Messwerte aus W:\Pytho\zahle.txt i eie Liste reeller Zahle eiliest ud daach die Summe der reelle Zahle dieser Liste bildet. Zuächst sid die eigelesee Zahle ud die Summe auf de Bildschirm auszugebe. Schließlich sid sowohl die reelle Messwerte als auch die berechete Summe i ei eues File MesswSum.txt im Arbeitsverzeichis W:\Pytho zu schreibe. Aus Eifachheitsgrüde soll wieder ur ei Hauptprogramm geschriebe werde. Nach dem Programmlauf ist zur Kotrolle wieder der Ihalt des Files W:\Pytho\MesswSum.txt mit eiem beliebige Editorprogramm azusehe. 3) Maximum, Miimum, Mittelwert, Streuug u. Sortierug vo reelle oder gazzahlige Messwerte (vgl. Aufgabekomplex Struktogramme, Aufg. ud Aufg. 5 - hier leicht geädert) I eiem Pytho-Skript solle für reelle oder gazzahlige Messwerte der Wert eies Maximums, der Wert eies Miimums, das arithmetische Mittel (statistischer Mittelwert) ud die Streuug (Variaz) ermittelt werde. Außerdem solle die Messwerte aufsteiged ach der Methode der sukzessive Miima sortiert werde. (Dabei solle die Pytho-Listemethode sort( ) sowie die Pytho- Stadardfuktioe mi( ) ud max( ) icht verwedet werde.) Hiweise: - Mittelwert: mw = 3 x[ i] - Streuug (oder auch: Variaz): i der Statistik als s bezeichet; hier besser z.b. als var : var = ( x[ i] mw) = ( ( x[ i]) * mw * mw) (die zweite Formel ist rechetechisch güstiger) Dabei soll die Azahl (>=) der Messwerte icht eigelese werde.

4 Äderug gegeüber dem Struktogramm: Als (Eigabe-)Edeerkeugszeiche ach dem letztem Messwert als ächste Wert ur ENTER-Taste drücke (vgl. 4. Großübug, Aufg. 3.b) Zur Programmstruktur: - Es sid drei gesoderte Fuktioe für die statistische Auswertug eier Liste vo float-zahle zu schreibe: -- eie Fuktio zur Ermittlug des Wertes eies Maximums u. eies Miimums dieser Liste -- eie Fuktio für die Ermittlug des Mittelwerts ud der Variaz dieser Liste -- sowie eie weitere Fuktio, i der eie übergebee Liste vom kleiste bis zum größte Elemet sortiert wird (Sortierverfahre gemäß 3. Großübug) I de Fuktioe ist icht mit globale Variable zu arbeite. - I eiem Testrahme ist zuächst die Dateibezeichug (eischließlich Pfad) eier (Festplatte-) Datei aus float-zahle ( Zahl pro Zeile) vo Tastatur eizugebe (z.b. W:\zahle.txt). Aschließed ist die i Aufgabe..d) geschriebee Fuktio zum Eilese dieses Files zu utze (vorher das Programm aus..d) als Modul importiere). Schließlich sid die drei Fuktioe zur statistische Auswertug der Zahle vom Testrahme aus aufzurufe. Alle Resultate sid aus de etsprechede Fuktioe a de Testrahme zurückzugebe ud im Testrahme auszugebe. Im Testrahme ist auch die sortierte Liste auszugebe. Das Programm ist als auf3_modul.py zu speicher, da es i Aufgabe 4 als Modul geutzt werde soll (Zugriff auf die 3 Fuktioe!) - siehe Aufgabe 4. 4) Auswertug eier Liste vo Messwerte über ei Meü Im folgede Programm solle die Fuktioe aus dem Modul auf3_modul.py aus Aufgabe 3 geutzt werde. Es ist eie Pytho-Fuktio zu schreibe, a die eie Liste reeller oder gazer Zahle zu übergebe ist. I dieser Fuktio solle i Meüform drei Auswertugsmöglichkeite dieser Liste agebote werde. Die etsprechede Bildschirmausgabe soll zum Beispiel folgede Form aufweise: Auswertug eier Liste reeller bzw. gazzahliger Messwerte: Maximum ud Miimum der Messwerte: Mittelwert ud Streuug: Sortierte Ausgabe der Messwerte: 3 Ede: 4 Die gewüschte Auswahlmöglichkeit ( bis 4) ist eizulese. Bei jeder mögliche fehlerhafte Eigabe (also auch etwa bei fehlerhafter Eigabe vo Zeiche wie a ) soll die Eigabe wiederholt werde. Da ist die etsprechede Fuktio aus dem o.g. Modul auf3_modul.py aufzurufe. Nach Rückkehr i die aufrufede Fuktio ist/sid das/die Resultat(e) auf dem Bildschirm auszugebe. Aschließed ist wieder das Auswahlmeü für eie ächste Auswertugsmöglichkeit auszugebe. Bei der Ausgabe der sortierte Liste auf de Bildschirm ( Zahl pro Zeile) ist die Ausgabe ach 0 Zeile zu uterbreche ud erst ach Eigabe vo ENTER fortzusetze. Bei Eigabe vo 4 (=Ede) ist die Fuktio mit eier freudliche Verabschiedug zu beede. I eiem Testrahme (Hauptprogramm) zum Test der Fuktio ist zuächst eie Liste vo reelle bzw. gaze Messwerte eizulese. Dazu ist die Fuktio eigabe_list_ubek_() aus dem Modul auf3_modul.py zu utze. Daach ist die obe erklärte Fuktio zur Auswertug der Messwertliste aufzurufe. Damit ist der Testrahme beedet. 4

5 Bemerkug: Die Aweisuge des Testrahmes köte statt im Programm-Modus auch der Reihe ach im iteraktive Modus der Pytho-Shell eigegebe werde (wie meist i der Vorlesug praktiziert). Probiere Sie es. (Dies trifft für alle Testrahme zu.) 5) Prüfug, ob eie eigelesee Zeichekette ei Palidrom ist Bekat: Eie Zeichekette heißt Palidrom, we sie vorwärts ud rückwärts lesbar ist (Beispiele für Palidrome: Otto, Rotor usw.). Zu etwickel ist ei Pytho-Programm, das prüft, ob eie eigelesee Zeichekette ei Palidrom ist ud das Resultat der Prüfug ausgibt. Dazu ist eie Fuktio zu etwickel, i der geprüft wird, ob es sich um ei Palidrom hadelt (formaler Parameter: eie beliebige Zeichekette). Sobald erkat wird, dass das Wort kei Palidrom ist, soll die Prüfug abgebroche werde. Die Fuktio soll de bool-wert True zurückgebe, we die Zeichekette ei Palidrom ist, sost False. I der Fuktio ist icht mit globale Variable zu arbeite. Außerdem soll zum Test der Fuktio ei Testrahme (Hauptprogramm) geschriebe werde, i dem die Eigabe der zu prüfede Zeichekette ud die Ausgabe des Resultats (Palidrom bzw. kei Palidrom) erfolge. Es solle solage Zeichekette auf die Palidrom-Eigeschaft geprüft werde, bis vom Nutzer als Zeichekette das Wort Ede (i irgedeier Schreibweise) eigegebe wird. 5