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Programmierung in Python
imperativ,
objekt-orientiert
dynamische Typisierung
rapid prototyping
Script-Sprache
Funktionales und rekursives Programmieren
Praktische Informatik 1, WS 2004/05, Folien Python−1, (6. Dezember2004) Seite 1
Programmierung in Python
Datentypen: ganze Zahlen, Gleitkommazahlen (Double), Strings.
Tupel, Listen, Arrays,
vordefinierte Listenfunktionen: map, filter, sort, reverse,...
Fehlerbehandlung zur Laufzeit: Exception-Handling
Objektorientierung: Klassen, Methoden
Praktische Informatik 1, WS 2004/05, Folien Python−1, (6. Dezember2004) Seite 2
Python: Struktur eines imperativen Programms
Python-Programm-File besteht aus:
Deklarationen
Definitionen von Funktionen.
Funktionsdefinitionen: Wesentlich Bestandteile:
Befehle (Anweisungen, Kommandos),
wie Zuweisungen, Sprungbefehle, Ein/Ausgabebefehle
mit Seiteneffekten
Ausdrucke mit Returnwert
Praktische Informatik 1, WS 2004/05, Folien Python−1, (6. Dezember2004) Seite 3
Python als Taschenrechner
Eingabe in den Interpreter: Beispiele
>>> a = 3
>>> b = 4
>>> c = a**2 + b**2
>>> c
25
>>> print math.sqrt(c)
5.0
>>>
Praktische Informatik 1, WS 2004/05, Folien Python−1, (6. Dezember2004) Seite 4
Syntax von wesentlichen Konstrukten
fur weitere Konstrukte sowie Details zur Syntax siehe Tutorials und Handbucher
Zuweisung (Assignment)
Variable = Ausdruck
Auswertung:1. Berechne: Wert des Ausdruckes
dazu: Werte von Variablen im Speicher nachschauenResultat: ein im Speicher liegendes
”Objekt“
2. Zuweisung: Wert zu Namen der Variablen
Ein Objekt kann mehrere Namen besitzen.
Deklaration von Variablen(namen) in einer Funktionsdefinition erfolgt
automatisch
Praktische Informatik 1, WS 2004/05, Folien Python−1, (6. Dezember2004) Seite 5
Zuweisung mit Arithmetische Operatoren
Variable op= Ausdruck
Hierbei kann op einer der vordefinierten Operatoren sein: +,*,-,/, ...
>>> a= 100
>>> a /= 5
>>> a
20
>>> a *= 5
>>> a
100
Praktische Informatik 1, WS 2004/05, Folien Python−1, (6. Dezember2004) Seite 6
Mehrfach-Zuweisung
(scheinbar parallele) Mehrfach-Zuweisung:
x1, . . . xn = e1, . . . , en
wobei xi Variablen und ei Ausdrucke sind
Auswertung des Ausdrucks x1, . . . xn = s1, . . . , sn:
1. Wert aller Ausdrucke si2. Zuweisung der Werte si zu den Variablennamen xi
Praktische Informatik 1, WS 2004/05, Folien Python−1, (6. Dezember2004) Seite 7
if-then-else-Konstrukt in Python
if Bedingung:Anweisungen wenn Bedingung wahr
else:
Anweisungen, wenn Bedingung falsch
Doppelpunkte”:“statt Schlusselwort then
Einruckung bestimmt die Blockstruktur
weitere Varianten von if-then-else:
ohne else Zweig
mit zusatzlichen Abfragen (elif-Zweigen).
Praktische Informatik 1, WS 2004/05, Folien Python−1, (6. Dezember2004) Seite 8
while-Schleife zur Iteration
while Bedingung:Schleifenkorper
Der Anweisungsblock des Schleifenkorpers wird solange ausgefuhrt, bis
die Bedingung nicht (mehr) erfullt ist.
Im Schleifenrumpf verwendbar:
break
continue
Praktische Informatik 1, WS 2004/05, Folien Python−1, (6. Dezember2004) Seite 9
Beispiel zu while
>>> a=10
>>> while a > 0:
... print a
... a = a-1
...
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
Praktische Informatik 1, WS 2004/05, Folien Python−1, (6. Dezember2004) Seite 10
Funktions- und Prozedurdefinitionen
def Funktioname(parameter1,parameter2, . . .):Anweisungen
Ruckgabewert mittels: return e
None, falls return-Anweisung weggelassen wurde
Prozeduraufruf: f(s1, . . . , sn) bei n-stelligem f .mit voller Argumentanzahlund Argumenten eingeklammert
Praktische Informatik 1, WS 2004/05, Folien Python−1, (6. Dezember2004) Seite 11
Komplexe Zahlen
Paar von zwei Double-Zahlen: Real- und Imaginar-Teil
>>> a=1.5+0.5j
>>> a.real
1.5
>>> a.imag
0.5
>>> abs(a)
1.5811388300841898
>>> a*a
(2+1.5j)
>>>
Praktische Informatik 1, WS 2004/05, Folien Python−1, (6. Dezember2004) Seite 12
Strings
einfache Strings”Hello world“
und
Unicode Strings:
>>> u’Hello World !’
u’Hello World !’
Praktische Informatik 1, WS 2004/05, Folien Python−1, (6. Dezember2004) Seite 13
Module
Benutzung durch import-Anweisungen und qualifizierte Aufrufe:
>>> import cmath
>>> a=1.5+0.5j
>>> cmath.sin(a)
(1.1248012470579227+0.036860823712804462j)
>>>
Wird noch besprochen
Praktische Informatik 1, WS 2004/05, Folien Python−1, (6. Dezember2004) Seite 14
Beispiel: wurzel ala Python:
def wurzel(x): return wurzeliter(1.0,x)
def wurzeliter(schaetzwert,x):
if gutgenug(schaetzwert,x):
return schaetzwert
else: return wurzeliter(verbessern(schaetzwert, x), x)
def quadrat(x): return x*x
def gutgenug(schaetzwert,x):
return (abs ((quadrat(schaetzwert) - x) / x) < 0.00001)
def verbessern(schaetzwert,x):
return mittelwert(schaetzwert, (x / schaetzwert))
def mittelwert(x,y): return (x + y) / 2.0
>>> wurzel(2.0)
1.4142156862745097
>>>
Praktische Informatik 1, WS 2004/05, Folien Python−1, (6. Dezember2004) Seite 15
Referentielle Transparenz gilt nicht in Python:
count = 0
def f(x):
global count
count = count + x
return count
f (1) == f (1) ergibt 0
Seiteneffekt andert die globale Variable count.
Praktische Informatik 1, WS 2004/05, Folien Python−1, (6. Dezember2004) Seite 16
Flussdiagramm am Beispiel ggt
Der großte gemeinsame Teiler kann durch die Prozedur ggtpy berechnet
werden:
def ggtpy(x,y):
if x <= 0 or y <= 0:
print ’Eingabe in GGT muss positiv sein’
else:
while x != y:
if x > y:
x = x - y
else:
y = y - x
return x
Praktische Informatik 1, WS 2004/05, Folien Python−1, (6. Dezember2004) Seite 17
ggt: schnellere Version
def ggt(x,y):
if y == 0:
return x
else: return ggt(y, (x % y))
Einige Beispielauswertungen:
>>> ggtpy(1234,4321)
1
>>> ggtpy(1243,3421)
11
Praktische Informatik 1, WS 2004/05, Folien Python−1, (6. Dezember2004) Seite 18
Flussdiagramm zu ggt
x := a; y := b
x = ydrucke x
Stop
Ja nein
x > yJa
x := x-y
nein
y := y-x
Flussdiagramme sind oft von begrenztem Nutzen, da sie zu groß werden
Praktische Informatik 1, WS 2004/05, Folien Python−1, (6. Dezember2004) Seite 19
Wert-Vertauschung ohne Hilfsvariable
Vertauschung von Variablenwerten ohne Hilfsvariable:
>>> a = 1
>>> b = 2
>>> a,b = b,a
>>> a
2
>>> b
1
>>>
Praktische Informatik 1, WS 2004/05, Folien Python−1, (6. Dezember2004) Seite 20
Wert-Vertauschung mit Hilfsvariable
c = a
a = b
b = c
####### Im Python Interpreter:
>>> a = 1
>>> b = 2
>>> c = a
>>> a = b
>>> b = c
>>> a
2
>>> b
1
>>>
Praktische Informatik 1, WS 2004/05, Folien Python−1, (6. Dezember2004) Seite 21
Mehrfachzuweisung ist sequentiell
>>> a,b,a = 1,2,3
>>> a
3
>>>
Praktische Informatik 1, WS 2004/05, Folien Python−1, (6. Dezember2004) Seite 22
Fibonacci in Python, iterativ
def fib(n):
a,b = 0,1
while b < n:
print b,
a,b = b,a+b
>>> fib(1000)
1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377 610 987
Praktische Informatik 1, WS 2004/05, Folien Python−1, (6. Dezember2004) Seite 23
Boolesche Funktionen
>>> a = 1
>>> not a
False
>>> a = 0
>>> b = 1
>>> a or b
1
>>> a and b
0
>>> del b
>>> b
Traceback (most recent call last):
File "<input>", line 1, in ?
NameError: name ’b’ is not defined
>>> a
1
>>> a or b
1
Praktische Informatik 1, WS 2004/05, Folien Python−1, (6. Dezember2004) Seite 24
Boolesche Funktionen
not, or, and wirken (fast) wie die Booleschen Operatoren.
or, and werten von links nach rechts aus
Ersatzdefinitionen:
def or(x,y):
if x: return x
else: return y
def and(x,y):
if x: return y
else: return x
def not(x):
if x == 0: return 1
else: return 0
Praktische Informatik 1, WS 2004/05, Folien Python−1, (6. Dezember2004) Seite 25
Iterative Prozesse und Iterative Funktionen
def fakultaetlin(n):
a = faktiter(1,1,n)
return a
def faktiter(produkt,zaehler,max):
if zaehler > max:
return produkt
else: return faktiter(zaehler * produkt,zaehler + 1,max)
def faktwhile(n):
produkt = 1
zaehler = 1
max = n
while zaehler <= max:
produkt = (zaehler * produkt)
zaehler = zaehler + 1
return produkt
Praktische Informatik 1, WS 2004/05, Folien Python−1, (6. Dezember2004) Seite 26
Module in Python
Module dienen zur
• Strukturierung / Hierarchisierung
• Kapselung:
• Wiederverwendung
Praktische Informatik 1, WS 2004/05, Folien Python−1, (6. Dezember2004) Seite 27
Module in Python
Jede Python-Programm-File ist ein Modul
Kein eigener Modulkopf mit export-Liste
Modulimport mittels import:
import Modulname
Re-Initialisierung:
reload(Modulname)
Praktische Informatik 1, WS 2004/05, Folien Python−1, (6. Dezember2004) Seite 28
Beispiel in Python
Datei Fib.py, Modul Fib:
def fib(n):
a,b = 0,1
while b < n:
print b,
a,b = b,a+b
X=10 # Diese Zeilen werden beim Import
fib(X) # ausgefuehrt
Beim Import des Moduls Fib
>>> import Fib
1 1 2 3 5 8
Praktische Informatik 1, WS 2004/05, Folien Python−1, (6. Dezember2004) Seite 29
Aufruf von Funktionen aus Modul
Zugriff auf Namen aus importierten Modulen: qualifiziert: Modul-
name.Name
Praktische Informatik 1, WS 2004/05, Folien Python−1, (6. Dezember2004) Seite 30
Zugriff auf importierte Variablen
Nach import Fib:
>>> X
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in ?
NameError: name ’X’ is not defined
>>> Fib.X
10
>>> Fib.fib(5)
1 1 2 3
Praktische Informatik 1, WS 2004/05, Folien Python−1, (6. Dezember2004) Seite 31
Lokale Aliase fur Modulnamen
Importier unter Alias-Namen ist moglich:
>>> import Fib as Fibonacci
1 1 2 3 5 8
>>> Fibonacci.fib(5)
1 1 2 3
Praktische Informatik 1, WS 2004/05, Folien Python−1, (6. Dezember2004) Seite 32
Importieren mittels from
Nur selektierte Funktionen importieren:
from Modulname import Definitionsliste from Modulname import *
Beispiel:
>>> from Fib import fib
1 1 2 3 5 8
>>> fib(5)
1 1 2 3
Praktische Informatik 1, WS 2004/05, Folien Python−1, (6. Dezember2004) Seite 33
Importieren mittels from ... *: Beispiel
Vorsicht: Unerwartete Effekte dabei
X = 10;
def printer():
global X:
print X
>>> from Printer import *
>>> X
10
>>> printer()
10
>>> X = 20
>>> printer()
10
>>> X
20
Praktische Informatik 1, WS 2004/05, Folien Python−1, (6. Dezember2004) Seite 34
Datenkapselung in Python
Ist in der Verantwortung des Programmierers.
In Python gibt es kein (echtes) Verstecken von Funktionen.
Man kann auf samtliche definierten Namen des importierten Moduls
qualifiziert zugreifen.
Konvention: Namen, die mit _ beginnen gelten als versteckt.
Praktische Informatik 1, WS 2004/05, Folien Python−1, (6. Dezember2004) Seite 35
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