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- Herausgeber: Books on Demand
- Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
- Sprache: Deutsch
- Veröffentlichungsjahr: 2020
Python3 ist in der beruflichen Bildung sowie in Studium und Praxis eine der beliebtesten Programmiersprachen. Dieses Arbeitsbuch ist als Workbook aufbereitet, wie Sie es aus dem Sprachunterricht kennen. Schrittweise werden die Inhalte erklärt, eine Vielzahl an Beispielen, Zwischenübungen sowie Programmieraufgaben helfen, das neue Wissen anzuwenden und zu festigen. Das Buch ist besonders für den Unterricht in Gymnasien, in Kollegs, in der beruflichen Aus- und Weiterbildung sowie in Programmierkursen geeignet. Für Selbstlerner gibt es zu dem Buch einen Löser mit allen Lösungen zu den Übungsaufgaben.
Das E-Book können Sie in Legimi-Apps oder einer beliebigen App lesen, die das folgende Format unterstützen:
Seitenzahl: 99
Ähnliche
INHALTSVERZEICHNIS
EINFÜHRUNG IN PYTHON
1.1 D
IE
P
ROGRAMMIERSPRACHE
P
YTHON
1.2 D
IE
E
NTWICKLUNGSUMGEBUNG VON
P
YTHON
- IDLE
DER ALGORITHMUS - VOM PROBLEM ZUR LÖSUNG
2.1 V
ISUALISIERUNGSHILFEN FÜR
A
LGORITHMEN
- S
TRUKTOGRAMME
Ü
BUNGSAUFGABEN ZU
K
APITEL
2
VARIABLEN, OPERATOREN & DATENTYPEN
3.1 V
ARIABLEN ALS
S
PEICHERADRESSEN
3.1.1 Gestaltung von Variablennamen
3.2 E
INGABE VON
Z
EICHEN UND
W
ERTEN MIT INPUT
()
FÜR
V
ARIABLEN
3.3 D
ATENTYPEN
3.3.1 Zahlen
3.3.1.1 Integer-Zahlen
3.3.1.2 Float-Zahlen
3.3.1.3 Operatoren für Zahlen
3.3.1.4 Exponentialrechnung
3.3.1.5 Restwert-Rechnung
3.3.1.6 Das Gleichheitszeichen „=“
3.3.1.7 Inkrement und Dekrement
3.3.1.8 Zeichen und Zeichenketten
3.3.1.9 Operatoren für Zeichenketten „+“ und „*“
Ü
BUNGSAUFGABEN ZU
K
APITEL
3
STRUKTURIERTE DATEN (AM BEISPIEL VON LISTEN)
4.1 L
ISTEN
4.1.1 Position in Listen
4.1.2 Verkettung von Listen
4.1.3 Vervielfältigen von Listen
4.1.4 Länge einer Liste
4.1.5 Bestimmung der Position
4.1.6 Veränderung von Listen
Ü
BUNGSAUFGABEN ZU
K
APITEL
4
VERZWEIGUNGEN IN PYTHON
5.1 E
INFACHE
V
ERZWEIGUNG
Ü
BUNGSAUFGABEN ZU
K
APITEL
5.1
5.2 M
EHRFACHE
V
ERZWEIGUNG
Ü
BUNGSAUFGABEN ZU
K
APITEL
5.2
5.3 S
CHLEIFEN
(
LOOPS
)
5.3.1 Die For-Schleife
5.3.1.1 Die „For-Schleife“ in Einer-Schritten
5.3.1.2 Die „for-Schleife“ mit Intervall-Schritten
Ü
BUNGSAUFGABEN ZU
K
APITEL
5.3
5.4 D
IE
„
WHILE
-S
CHLEIFE
“
Ü
BUNGSAUFGABEN ZU
K
APITEL
5.4
OPERATIONEN MIT DEM DATENTYP „STRING“
6.1 W
IE SIND
Z
EICHENKETTEN AUFGEBAUT
?
6.2 A
RBEIT MIT
Z
EICHENKETTEN
(S
LICES
)
6.3 D
IE
F
UNKTION LEN
()
6.4 D
IE
F
UNKTION UPPER
()
6.5 V
ERBINDEN VON
Z
EICHENKETTEN
6.6 F
UNKTION FIND
()
6.7 D
IE
F
UNKTIONEN ORD
()
UND CHR
()
6.7.1 Der ASCII-Code
6.7.2 Ermitteln von Zeichen
6.7.3 Wort umdrehen
Ü
BUNGSAUFGABEN ZU
K
APITEL
6
FUNKTIONEN
7.1 G
RUNDLAGE
7.2 F
UNKTION OHNE
P
ARAMETER
(
EINFACHE
F
UNKTION
)
7.3 F
UNKTIONEN MIT EINEM
P
ARAMETER
7.4 F
UNKTIONEN MIT MEHREREN
P
ARAMETERN
7.5 F
UNKTION MIT
R
ÜCKGABEWERT
Ü
BUNGSAUFGABEN ZU
K
APITEL
7
KRYPTOGRAPHIE MIT PYTHON
8.1 G
RUNDLAGEN
8.2 D
IE
C
ÄSAR
-V
ERSCHLÜSSELUNG MIT
PYTHON
8.3 C
ÄSAR MIT
S
UBSTITUTION
8.4 V
IGENÉRE
-V
ERSCHLÜSSELUNG
Ü
BUNGSAUFGABEN ZU
K
APITEL
8
GUI- GRAPHICAL USER INTERFACE – EINFÜHRUNG
9.1 G
UI
-M
ESSAGEBOX
9.2 E
ASY
G
UI
B
UTTONBOX
9.3 E
ASY
G
UI
C
HOICEBOX
9.4 E
ASY
G
UI
E
NTERBOX ZUR
T
EXTEINGABE
9.5 E
ASY
G
UI IM
P
ROJEKT
„C
HUCK
,
THE
G
AMBLER
“
Ü
BUNGSAUFGABEN ZU
K
APITEL
9
PYTHON KARA
10.1 W
AS IST
P
YTHON
K
ARA
10.2 O
BJEKTORIENTIERUNG BEI
P
YTHON
KARA
10.3 KARA
MIT
E
NTSCHEIDUNGEN
10.4 KARA
IN DER
W
IEDERHOLUNGSSCHLEIFE
10.5 K
ARA MIT
S
CHLEIFEN IN
S
CHLEIFEN
10.6 K
ARA LERNT NEUE
M
ETHODEN
Ü
BUNGSAUFGABEN ZU
K
APITEL
10
DATEIEN IN PYTHON
11.1 ÖFFNEN UND LESEN DER DATEI ÜBER DIE IDLE
11.1.1 F
UNKTION RSTRIP
()
11.1.2 R
EADLINES VS
R
EADLINE
11.2 S
CHREIBEN IN EINE
D
ATEI
11.3 E
RGÄNZEN IN EINE
D
ATEI
Ü
BUNGSAUFGABE ZU
K
APITEL
11
OBJEKTORIENTIERTES PROGRAMMIEREN (OOP)
12.1 O
BJEKT
„S
PIELER
“
12.2 K
LASSEN
, O
BJEKTE UND
A
TTRIBUTE
12.3 M
ETHODEN
12.4 K
APSELUNG VON
A
TTRIBUTEN
12.5 V
ERERBUNG
GUI – ARBEITEN MIT DEM GUI-DESIGNER PYQT ASSISTANT
13.1 W
ARUM
GUI?
13.2 D
ER
Q
T
-D
ESIGNER
13.3 A
RBEITEN MIT DEM
QT-D
ESIGNER
13.3.1 Erstellen der GUI (am Beispiel eines Währungsrechners)
13.3.2 Klassen und Instanzen (Erstellen des Programms Währungsrechner)
13.3.3 Methode
Ü
BUNGSAUFGABEN ZU
K
APITEL
13
GRAFISCH-ANIMIERTE SPIELE
14.1 G
RAFISCHE
O
BJEKTE
14.2 A
NIMATION
14.3 E
IN
B
ALLSPIEL
14.4 S
PRITES
14.5 D
IE
U
HR IM
S
PIEL
14.6 G
RUPPIERUNG UND
K
OLLISION
14.7 D
IE
S
TEUERUNG DES
S
CHLÄGERS MIT DER
M
AUS
Ü
BUNGSAUFGABEN ZU
K
APITEL
14
Vorwort
Dieses Workbook soll Sie dabei unterstützen einen guten Einstieg in die Programmierung zu finden. Verwendet wird die Programmiersprache Python, die einen klaren und strukturierten Aufbau von Programmen einfordert und somit für das Erlernen von strukturierten Lösungsalgorithmen hervorragend geeignet ist. Zudem erfreut sich diese Programmiersprache in vielen Bildungseinrichtungen und Unternehmen zunehmender Beliebtheit.
Dieses Workbook ist analog zu den Workbooks zu verstehen, die Sie aus dem Sprachunterricht kennen. Sie erlernen hier ja schließlich auch eine neue Sprache, weshalb sich diese Analogie anbietet. Das Buch soll dazu anregen, direkt mitzuarbeiten. Im Buch sind viele Zwischenaufgaben gestellt, die sich auf den Lernstoff davor beziehen und direkt im Buch gelöst werden sollen. Dies dient dazu, dass das Erlernte direkt gefestigt und erprobt ist. Ein direktes Schreiben in das Buch hat den Vorteil, dass Sie interaktiv und direkt mit dem Lernstoff agieren und Ihr Wissen auch immer sofort auf den Prüfstand stellen.
Wichtig ist auch, dass Sie auch sämtliche Codierungen in der Python IDLE, dem Editor für diese Programmiersprache, abtippen. Durch das Abschreiben und durch die Eingabe neuer Problemlösungen werden Sie die Programmierung schnell erlernen und können allmählich in komplexere Projekte einsteigen.
Das Workbook beginnt mit den Basics der Programmierung, steigert sich jedoch in der Komplexität, so dass Sie am Schluss kleinere GUI-Anwendungen programmieren können. Auch wenn bestimmte Inhalte aufgrund des Umfangs nicht in der Tiefe behandelt werden können (z.B. OOP) wird dennoch die Grundlage gelegt für anspruchsvolle Programmierprojekte, die selbständig erarbeitet werden können.
Didaktischer Hinweis für Lehrkräfte:
In den einzelnen Kapiteln sind sogenannte Zwischenübungen eingebaut. Nutzen Sie diese sowie auch die Übungsaufgaben am Ende der Kapitel um die Klasse immer wieder zu sammeln. Idealerweise präsentiert ein Schüler seine Lösung vor der Klasse. Erfahrungsgemäß driften die Schüler mit der Zeit aufgrund der unterschiedlichen Lerntempi weit auseinander, so dass diese Übungen und Aufgaben als Sammlungsphasen dienen können.
Nun viel Spaß beim Lernen einer neuen (Programmier-)Sprache!
2. überarbeitete Auflage,
Ludwigshafen am Rhein, Februar, 2020
Clemens Kaesler
1. Einführung in Python
Python ist eine moderne Programmiersprache und gehört zu den höheren Programmiersprachen, die aufgrund ihrer klaren Syntax und Struktur immer mehr Anhänger findet. Ein ausgesprochenes Prinzip der Entwickler von Python war es, die Programmlesbarkeit deutlich zu vereinfachen. Eine übersichtliche Struktur wird durch die erzwungene Einrücktiefe (siehe Beispiel XX) gebildet. Es läuft auf den verschiedensten Betriebssystemen (Linux, Mac, Windows u.v.m.) und verfügt über eine sehr umfangreiche Standardbibliothek. Standardbibliothek bedeutet, dass viele Probleme bereits gelöst sind und mit Hilfe einfacher Befehle (sog. Module) in Programme eingebunden werden können (z.B. Generierung einer Zufallszahl).
1.1 Die Programmiersprache Python
Wie bei den meisten Programmiersprachen ist ein Programm in Python eine Textdatei, welche im Prinzip zunächst mit einem beliebigen Texteditor bearbeitet werden kann. Die Ausführung des Programms besteht darin, dass Python die Anweisungen in der Textdatei Zeile für Zeile abarbeitet.
Damit Sie direkt eine Vorstellung bekommen, wie so ein Programm aussieht, sei an dieser Stelle ein Beispiel aufgeführt. Sie müssen noch nicht jede Zeile verstehen (die englischen Begriffe sprechen jedoch meist für sich!).
Beispiel:
Im folgenden Programm wird der Nutzer gebeten, drei Zahlen einzugeben. Das Programm addiert die drei Zahlen und gibt sie als Summe aus.
Ist die Summe größer als 100, so gibt das Programm den Text aus: „Die Summe ist größer als 100!“ Ist die Summe kleiner oder gleich 100, so gibt das Programm den Text aus: „Die Summe ist kleiner oder gleich 100“.
Geben Sie das Programm nun in Python-IDLE ein (vorher Einführung nächstes Kapitel lesen). Es ist wichtig, dass Sie immer alle Beispielprogramme in IDLE abtippen und ausprobieren.
1.2 Die Entwicklungsumgebung von Python - IDLE
Auch wenn einfache Texteditoren für die Erstellung eines Programms genügen, ist es besser, die eigens für die Programmiersprache entwickelten Entwicklungsumgebungen zu nutzen. Entwicklungsumgebungen heißen auf Englisch „Integrated Development Environment“ (IDLE) und sind eigene Programme, die mit zahlreichen Funktionen das Programmieren unterstützen. Die IDLE unterstützt das Programmieren insbesondere dadurch:
Syntax der Programmiersprache wird farblich hervorgehoben, um den Code übersichtlicher zu machen
Das Programm kann direkt in der IDLE ausgeführt werden
Befehle werden oft automatisch vervollständigt
Fehler werden erkannt und es werden Hinweise zur Fehlerbehebung gegeben
Laden Sie sich nun das komplette Python-Paket auf folgender Web-Site herunter:
https://www.python.org/downloads/
Nehmen Sie bitte den Download “Python 3.7.x“ oder falls es bereits wieder
Weiterentwicklungen gibt die neueste Version von Python 3.x.
2. Der Algorithmus - Vom Problem zur Lösung
In diesem Buch geht es um Anwendungsprogramme, die helfen sollen eine Problemstellung zu lösen. Es genügt damit nicht, dass man die Befehle einer Computersprache kennt, sondern es erfordert Erfahrung, mathematisches bzw. logisches Denken und eines systematischen Vorgehens, um gegebene Problemstellungen tatsächlich mit Hilfe einer Programmierung zu lösen. Hierzu dienen sog. Algorithmen. Der Name „Algorithmus“ ist arabischer Herkunft und ist eine Abwandlung des Namens “Abu Dscha'far Muhammad ibn Musa al-Chwarizmi“, ein indischer Gelehrter, dessen Buch zur Technik des Rechnens (verfasst 825 n.Chr. in Bagdad) der heutigen Verwendung der arabischen (eigentlich indischen) Ziffern in unserem Kulturraum den Boden bereitete. Die verwendeten Rechenregeln wurden ab dem 16. Jahrhundert in Europa immer populärer und wurden als Algorithmen bezeichnet, ein Begriff, der sich als Allgemeinbegriff für Rechenverfahren durchgesetzt hat.
Algorithmen sind strukturierte Verfahren, wie eine Problemstellung gelöst werden kann. Die einzelnen Schritte müssen als Verarbeitungsvorschriften klar formuliert und absolut eindeutig sein. Eine Maschine muss sie sequentiell abarbeiten können.
2.1 Visualisierungshilfen für Algorithmen - Struktogramme
Algorithmen lassen sich sehr gut mittels Struktogrammen darstellen. In diesem Lehrbuch werden die sog. „Nassi-Shneidermann-Diagramme“ verwendet, die in der Programmierung eine lange Tradition haben. Diese Diagramme veranschaulichen die Umsetzung des Algorithmus in Form des Diagrammflusses.
Anweisungen, die aufeinander folgen, werden als Blöcke gestapelt:
Gibt es eine logische Ja/Nein-Situation (wahr/falsch), so handelt es sich um eine Verzweigung:
Beliebt sind in der Programmierung auch Schleifen, hier wird eine Rechenoperation so lange durchlaufen, bis eine bestimmte Schleifenbedingung erfüllt ist.
Wichtig: Sie werden sich fragen, warum Struktogramme erstellt werden müssen. Struktogramme visualisieren den Algorithmus und sind damit eine große Hilfe für die Programmierung, die ja letztlich einen geschriebenen Text darstellt an dem es nicht immer einfach ist, genau die algorithmische Abfolge zu erkennen.
Beispiel:
Für ein Programm zur Berechnung der Kosten des Benzinverbrauchs soll ein Algorithmus erstellt werden. Bei dem Programm soll gewählt werden, ob es SuperPlus-Benzin ist oder Normal-Benzin
Algorithmus:
Nun die Darstellung als Struktogramm:
Anmerkung zum Struktogramm: Die Auswahl Super-Benzin oder Normal-Benzin kann durch die Frage nach Super-Benzin gelöst werden, da automatisch die Alternative in diesem Fall „Normal-Benzin“ ist.
Wichtig: Es sind auch Verschachtelungen möglich, so kann eine Verzweigung in eine Verzweigung eingebaut werden.
Beispiel:
