Python Grundlagen

Du hast mit Kara bereits die wichtigsten Konzepte von Python kennengelernt: Sequenz, Iteration und Selektion. Zudem hast du erste Algorithmen umgesetzt. In diesem Kapitel wirst du systematisch dein Wissen über Operatoren und Kontrollstrukturen komplettieren.

Auf den unteren Zeilen des obigen Beispiels findest du Kommentare. Diese beginnen mit einem Hashtag #. Sämtlicher Code der folgt, wird von Python ignoriert. Damit kann man seinem Code zum Beispiel Überschriften oder Erklärungen anfügen. Möchte man Kommentare über mehrere Zeilen schreiben, verwendet man drei Anführungszeichen:

# single line comment
 
"""
multi
line
comment
"""

Leitfragen

Für Bedingungen in Verzweigungen und Schleifen benötigen wir Vergleichsoperatoren:

Leitfragen

Neben dem + gibt es eine Vielzahl an mathematischen Operatoren:

Achtung: Für sqrt muss noch das Mathe-Modul importiert werden:

from math import *

Leitfragen

Strings werden bekanntlich mit Anführungs- und Schlusszeichen geschriebene, zum Beispiel:

name = "Albert Einstein" # Ob doppeltes Anfuehrungs-/Schlusszeichen oder....
job = 'Physicist'        # ... einfaches spielt keine Regel. In einem String darf man einfach nicht mischen.

Um eine schöne Ausgabe mit verschiedenen Variablen egal welchen Typs zu erhalten, verwendet man Format-Strings. Sobald vor dem ersten Anführungszeichen der Buchstabe f steht, können Variablen mittels geschweifter Klammern in den String eingebettet werden.

Einzelne Strings können auch mit + zusammengefügt werden. Der Plus-Operator hat je nach Typ unterschiedliche Bedeutung:

• zwei Zahlen (int oder float): mathematische Addition
• zwei Strings (str): String-Verkettung
• Typ-Gemisch: Fehler!

Praktisch sind auch die Befehle s.lower() und s.upper(), mit denen ein String s in kleinbuchstaben, resp. GROSSBUCHSTABEN umgewandelt werden.

Leitfragen

Mithilfe des random-Moduls können ganz einfach Zufallszahlen erzeugt werden. Folgender Code simuliert den Wurf eines Würfels:

Beachte, dass die Zufallsfunktion randint heisst. Dies steht für 'random integer', also 'zufällige ganze Zahl'. Ganze Zahlen sind Zahlen ohne Nachkommastellen, also $\ldots, -3,-2,-1,0,1,2,3,\ldots$.

Im Kapitel haben wir bereits if-else-Verzweigungen kennengelernt:

if BEDINGUNG:
    # Codeblock der ausgeführt wird,
    # falls (if) Bedingung erfüllt (True) ist
else:
    # Codeblock der ausgeführt wird,
    # der ansonsten ausgeführt wird,
    # falls also Bedingung NICHT erfüllt ist (False)

Diese sind sehr praktisch, wenn man im Code zwischen zwei verschiedenen Fällen unterscheiden will.

Gibt es aber drei oder mehr Fälle, muss man if-else-Verzweigungen ineinander verschachteln, wie zum Beispiel in der Schnaps, Bier & Sirup Aufgabe. Dadurch wird der Code sehr schnell unübersichtlich und fehleranfällig. Es ist dann besser, eine if-elif-else-Verzweigung zu programmieren, da man mit dieser beliebig viele Fälle unterscheiden kann:

if BEDINGUNG1:
    # Code, falls BEDINGUNG1 erfüllt ist.
elif BEDINGUNG2:
    # Code, falls BEDINGUNG2 erfüllt ist, aber nicht BEDINGUNG1.
else:
    # Code, falls keine der Bedingungen erfüllt ist.

Bemerkungen:

• Man kann beliebig viele elif-Befehle hintereinander schalten.
• Falls die Bedingung bei if oder einem elif erfüllt ist, werden alle darauffolgenden elifs gar nicht mehr überprüft.

Python ist super im rechnen und macht jeden Taschenrechner vergessen. Studiere das folgende kurze Kapitel zu den mathematischen Operationen, welches eine Übersicht über die wichtigsten mathematischen Rechenoperationen beinhaltet.

Berechne mit Python und gib das Resultat aus:

1. Addiere $7777$ und $8888$
2. Subtrahiere $27312$ von $101432$
3. Wie oft kommt $29$ in $1447$ vor?
4. Ist $1764$ eine Quadratzahl oder nicht? Beispiel für Quadratzahlen: $49$, weil $7^2 = 49$

Bemerkung: Einzelne Werte können auch in Variablen gespeichert werden. Dann kann mit den Variablen gerechnet werden. Es macht den Code aber nur länger.

Studiere das Kapitel zu Strings.

Studiere das Kapitel zu Vergleichsoperatoren.

Kara soll dem Gang folgen bis sie vor einem Pilz steht. Unterwegs soll sie alle 5 Felder ein Blatt ablegen.

Tipps:

Vorwissen: Verzweigungen im Detail

Bei diesen Aufgaben geht es um folgendes:

• Verzweigungen mit elif zu programmieren
• etwas längere Programme schreiben

Schreibe ein kleines Mathe-Quiz-Spiel. Der Benutzer soll eine Additionsrechnung erhalten, die er lösen soll. Nachdem er das Resultat eingegeben hat, soll er die Rückmeldung erhalten, ob das Resultat korrekt war oder nicht.

Erweitere nun dein Mathe-Quiz. In diesem soll die Aufgabe per Zufall generiert werden. Nutze den Zufallsgenerator von Python, um die beiden Zahlen, die addiert werden sollen, zufällig zu wählen.

Dazu musst du das random-Modul einbinden.

import random # schreibe dies ganz oben in deinem Code
...
x = random.randint(0,10) # wählt zufällig eine Zahl aus den Zahlen 0,1,2,3,...,9,10 aus
...

Erweitere nun dein Spiel wie folgt: Insgesamt sollen 10 Runden gespielt werden, wobei in jeder Runde eine Zufallsaufgabe generiert wird (wie in Schritt 2). Es soll mitgezählt werden, wie viele Aufgaben richtig gelöst wurden. Am Schluss soll der Spieler eine entsprechende Rückmeldung erhalten, z.B.: Du hast 7 von 10 Aufgaben richtig gelöst.

Gleich wie Schritt 3, die Rückmeldung soll aber erweitert werden. Je nach erreichter Anzahl Punkte soll eine andere Meldung erscheinen:

Mache eine Kopie von deinem Mathe-Quiz. Erweitere deinen Code nun so, dass neben der Addition auch Subtraktionen und Multiplikationen vorkommen können. Die Division sollte weggelassen werden, da es dort schnell Aufgaben gibt, die man kaum lösen kann. Welche der drei Operationen an der Reihe ist, soll ebenfalls der Zufall entscheiden.