Programmierkurs für das modularisierte Lehramt. September 2011, 8. Vorlesung. Stuttgart, den 22. September Dr. Heiko Schulz.

Transkript

1 Programmierkurs für das modularisierte Lehramt September 2011, 8. Vorlesung Dr. Heiko Schulz Universität Stuttgart, Fachbereich Mathematik Hauptquellen: Stuttgart, den 22. September 2011 L Programmierkurs C für Bachelor (H. Schulz, H. Harbrecht, F. Eenberger, B. Wohlmuth...), L Vorlesung Mathematik am Computer 2008/09 (H. Schulz, J. Mayer), L Sonderheft ct Programmieren.

2 Rückschau 2 C... L Kommandozeilenargumente, L Dynamische Speicherallokation, L Eigene Typen mit typedef, L math.h, Bash... L Motivation, Historie, L Variablen und Operationen, L Programmsteuerung, L Kommandozeilenargumente, L Funktionen, L Pipes.

3 Inhalt 3 Heute... letzte Vorlesung! Thema: weitere Scriptsprachen. L Perl - eine altbewährte Scriptsprache, L Python - eine moderne Scriptsprache für viele Anwendungen, L PHP - Dynamische Webinhalte erzeugen.

4 Python - eine moderne Scriptsprache 4 L Anfang der 1990er Jahre von Guido van Rossum entwickelt. L Python unterstützt mehrere Programmierparadigmen: objektorientiert, aspektorientierte und funktionale Programmierung. L Der Name geht nicht auf die gleichnamige Schlangengattung (Pythons) zurück, sondern bezog sich ursprünglich auf die englische Komikertruppe Monty Python L Momentan Übergang von Version 2 zu Version 3, einige Änderungen. L Bei uns: Version L Ziel von Python: möglichst einfache und übersichtliche Programme, zwei Maÿnahmen: relativ wenigen Schlüsselwörtern und Syntax ist reduziert und auf Übersichtlichkeit optimiert.

5 Python - eine moderne Scriptsprache 5 L Aufruf: Entweder über die Kommendozeile, dort python eingeben, dann weitere Befehle eingeben, die mit quit() abzuschlieÿen sind; oder L über die grasche Python Shell idle; oder L über ein vorher geschriebenes Python-Script. Phyton-Scripte sollten mit der Zeile #!/usr/bin/env python beginnen. Als Dateiendung ist.py Standard. Beispiel: python "first.py" p r i n t 1+1

6 Variablen in Python 6 L Python besitzt eine groÿe Zahl vordenierter Typen, neben den üblichen Typen sind dies z.b. komplexe Zahlen (mit imaginärer Einheit j) und Sammeltypen wie z.b. Mengen. L Der Typ einer Variablen ist aber an ihren Wert gebunden gebunden, nicht an ihren Namen, d.h. er wird im Moment der Wertzuweisung festgelegt. a=5 b =4.5 c=" 5. 1 " p r i n t a+b #p r i n t a+c FALSCH p r i n t a *b

7 Variablen in Python 7 L Beispiel zu komplexen Zahlen: z1 =1+1 j z2 =11 j p r i n t " z1 * z2 = ", z1 * z2 p r i n t " z1 / z2 = ", z1 / z2 p r i n t " R e a l t e i l von z1 = ", z1. r e a l p r i n t " B e t r a g von z2 = ", abs ( z2 ) p r i n t z1. a r g L Ein weiterer interessanter Datentyp sind long integers: ganze Zahlen mit beliebig vielen Stellen. Diese werden mit einem l am Ende gekennzeichnet.

8 Variablen in Python 8 L Beispiel: p r i n t 2**1000 ergibt

9 Operatoren 9 L Arithmetische Operatoren: +, -,... L Wieder Vorsicht bei Quotienten und Modulorechnung: / wird beim Teilen zweier Integerzahlen wieder eine Integerzahl zurückgeben (Python 2.x, anders wird es bei Python 3), % ist der Teilungsrest. Beispiel: p r i n t " 5/2 = ", 5/2 p r i n t "5%2 = ", 5%2 p r i n t " 5. 0 / 2 = ", 5. 0 / 2 L Vergleichsoperatoren wie in C: ==,!=, <=, >=, <, >. L Logische Operatoren: and, or, not.

10 # A l t e r n a t i v e p e r s o n = { ' l a s t n a m e ' : ' van Rossum ', ' f i r s t n a m e ' : ' Guido ', ' b i r t h d a t e ' : d a t e t i m e. d a t e ( , 1, 3 1 ), } p r i n t p e r s o n [ ' f i r s t n a m e ' ], p e r s o n [ ' l a s t n a m e ' ], " : ", p e r s o n [ ' b i r t h d a t e ' ] Sammeltypen: Listen, Tupel, Mengen 10 L Ein Beispiel für Listen: i m p o r t d a t e t i m e p e r s o n = [ ' van Rossum ', ' Guido ', d a t e t i m e. d a t e ( , 1, 3 1 ) ] p r i n t p e r s o n [ 1 ], p e r s o n [ 0 ], " : ", p e r s o n [ 2 ] p r i n t p e r s o n [ 1 ]

11 Sammeltypen: Listen, Tupel, Mengen 11 L Ein Beispiel für Tupel: t1 = ( 3, 2, 1 ) t2 = ( 4, 5, 6 ) p r i n t t1, t2 t1, t2 = t2, t1 p r i n t t1, t2

12 Sammeltypen: Listen, Tupel, Mengen 12 L Ein Beispiel für Mengen: a2d = [ 'A ', 'B ', 'C ', 'D ' ] a2c = [ 'A ', 'B ', 'C ' ] p r i n t a2d+a2c p r i n t s e t ( a2d+a2c ) p r i n t s e t ( a2c ) < s e t ( a2d ) p r i n t s e t ( a2d ) < s e t ( a2c ) p r i n t s e t ( a2c ). u n i o n ( s e t ( a2d ) ) p r i n t s e t ( a2c ). i n t e r s e c t i o n ( s e t ( a2d ) ) p r i n t s e t ( a2d ). d i f f e r e n c e ( s e t ( a2c ) )

13 Kontrolluss in Python: if 13 L Bedingte Ausführung: z1 =1+1 j z2 =11 j i f z1 == z2 : p r i n t " z1=z2 " e l i f z1. r e a l == z2. r e a l : p r i n t " R e a l t e i l e i s t g l e i c h. " e l s e : p r i n t " z1!= z2, R e a l t e i l e s i n d auch u n g l e i c h. "

14 Kontrolluss in Python: for 14 L Ein Beispiel für die for-schleife: # Summe und P r o d u k t a l l e r Z a h l e n b i s 1000 summe=0 p r o d u k t =1 f o r i i n r a n g e ( ) : summe+= i i f i >0: p r o d u k t *= i p r i n t p r i n t summe p r o d u k t

15 Kontrolluss in Python: while 15 L Das Gleiche als while-schleife: # Summe und P r o d u k t a l l e r Z a h l e n b i s 1000 summe=0 p r o d u k t =1 i =0 w h i l e i <=1000: summe+= i i f i >0: p r o d u k t *= i i +=1 p r i n t p r i n t summe p r o d u k t L Analog zu C gibt es break und continue.

16 Eigene Funktionen mit def 16 L Beispiel: Fibonacci-Zahlen: d e f f i b o n a c c i ( n ) : a, b = 0, 1 w h i l e a<n : p r i n t a, a, b = b, a+b p r i n t f i b o n a c c i ( )

17 PHP - überall im Web 17 L 1995 von Rasmus Lerdorf entwickelt als Ersatz für eine Sammlung von Perl-Skripten gedacht, L Name: rekursives Akronym für PHP: Hypertext Preprocessor, oder Personal Home Page Tools. L Derzeit Version 5.x. L Hauptanwendung: Internetseiten dynamisch programmieren. L Dazu: Einbettung / Verquickung mit HTML. L Aufruf entweder innerhalb einer Webseite oder auch auf der Kommandozeile mit php filename.php: <?php echo " H a l l o Welt! \ n"?>

18 PHP - überall im Web 18 L PHP zusammen mit HTML: <html > <head > < t i t l e >PHPTest </ t i t l e > </head > <body > <?php echo " H a l l o Welt! \ n"?> </body > L Auf diese Weise kann man eine komplette Programmiersprache bei der Gestaltung von Webseiten verwenden. L Richtig dynamisch: Einbinden von SQL-Datenbanken über entsprechende PHP-Befehle.

19 Variablen in PHP 19 L Bei PHP-Variablen muss immer der $ verwendet werden. L Beispiele: <?php $ s t r i n g = ' abc ' ; $ z a h l = ; $kommazahl = 1. 4 ; $ b o o l = t r u e ; $ f e l d = a r r a y ( 1, 2, ' d r e i ' ) ; $ e n g l i s c h = a r r a y ( ' e i n s '=> ' one ', ' z w e i '=> ' two ' ) ; p r i n t " $ s t r i n g \n" ; p r i n t f ( " z a h l=%d\n", $ z a h l ) ; echo "We have " ; echo $ e n g l i s c h [ ' z w e i ' ] ; echo " p o s s i b i l i t i e s... \ n" ;?>

20 Operatoren und Kontrollstrukturen in PHP 20 L Viele aus C bekannten Operatoren und Kontrollelemente (++, while... usw. usf.) sind in PHP sehr ähnlich verfügbar. L Zusätzlich zur for-zählschleife gibt es foreach, um ein Feld zu durchlaufen: f o r e a c h ( $mein_array a s $ w e r t ) { // t u ' e t w a s m i t $ w e r t... } L Denition eigener Funktionen mit function. L Es gibt eine groÿe Vielzahl von Funktion für alles mögliche: String-Manipulation, Arithmetik, Mails versenden, Datenbanken anbinden etc. pp.

21 Ein letztes Beispiel <?php $n = 1 0 ; p r i n t " <head >< t i t l e > Q u a d r a t z a h l e n von 1 b i s $n </ t i t l e > </head >\n <body >\n < t a b l e b o r d e r = '1 ' > " ; p r i n t "< t r ><th > i </ th ><th > i * i </ th ></ t r >\n" ; f o r ( $ i =1; $ i <$n ; $ i ++) { $q= $ i * $ i ; p r i n t "< t r ><td > $ i </ td ><td >$q </ td ></ t r >\n" ; } p r i n t "< t a b l e >\n</body >\n" ;?>

22 Zusammenfassung 22 Was haben Sie in diesem Kurs gelernt? L Es gibt eine Vielzahl unterschiedlicher Programmiersprachen, je nach Anwendungsgebiet. L Maple, Mathematica und Matlab: Für mathematische Aufgabenstellungen gut geeignet, leicht zu bedienen, aber teuer. L C: Universell einsetzbar, weit verbreitet, aber schwerer zu erlernen. Überall verfügbar. L Bash als einfache Scriptsprache: direkte Erweiterung der Eingabeauorderung, universell verwendbar, aber langsam und nicht mit allen Features einer modernen Programmiersprache versehen. L Python: Moderne Script-Sprache, universell, viele Datentypen für (u.a.) Anwendungen in der Mathematik, leicht zu lernen. L PHP: Die Allzwecksprache im Internet, universell, extrem weit verbreitet.

23 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit und bis morgen...