Als Nächstes möchten wir das Konzept von Variablen besprechen. Variablen sind Objekte, die einen Namen und einen Wert haben.
Dem obigen Beispiel von Funktionen der Mathematik treu bleibend, starten wir mit Zahlen.
Ergänze dazu in deiner introduction.py die folgenden Zeilen am Ende der Datei.
x = 5
print(x)
Es wird eine Variable mit dem Namen x erstellt und ihr wird der Wert 5 zugewiesen.
Dann geben wir mittels print die Variable aus.
Wenn dein Terminal am unteren Ende des Fensters noch ist, kannst du einmal in die
letzte Zeile klicken.
Mit der Pfeiltaste nach oben kannst du den letzten geschriebenen Befehl aufrufen
und mit Enter erneut ausführen.
Wenn dein Terminal geschlossen ist, findest du
hier
die Schritte zum Öffnen.
Du solltest jetzt folgende Ausgabe sehen:
Hello World!
5
Nur eine Variable ist aber natürlich nicht alles, daher führen wir jetzt ein paar mehr ein.
Es ist gute Praxis, den Variablen englische Namen zu geben, mit print haben wir schon
gesehen, dass python Funktionen englische Namen haben, das bleibt auch so.
Ergänze die folgenden Zeilen am Ende deiner introduction.py.
y = 3
thisisavariable = 4
hereIsAnother = 9.81
this_is_a_multiplicator = 2.1e12
Mit diesen Zeilen erstellen wir vier neue Variablen.
y ist ein Variablenname, den wir auch aus der Mathematik kennen,
in python können wir aber auch andere Bezeichner wählen, wie wir in den beiden anderen Zeilen sehen können.
Wichtig dafür ist, dass es ein zusammenhängender Name ist, also keine Leerzeichen hat und nicht mit einer Zahl beginnt.
Es ist immer sinnvoll, einen sprechenden Namen zu wählen, Beispiele für das Praktikum sind
nr_of_measurements, temperature_gold, lengthRod1.
In dieser Anleitung werden wir, wenn es sinnvoll ist und wir nicht a, b, x & y nehmen, den
snake_case
verwenden, wie z.B. this_is_a_multiplicator.
Für Kommazahlen müssen wir den Punkt als Dezimaltrennzeichen nutzen,
so wie bei hereIsAnother.
Um nicht viel zu viele Nullen tippen zu müssen, können wir die e-Schreibweise verwenden.
Bei dieser geben wir erst die Zahl an und nach dem e die Zehnerpotenz.
Wir haben also
this_is_a_multiplier\(= 2.1 * 10^{12}\) definiert.
Wenn wir uns die Werte von mehreren Variablen ausgeben wollen, kann das unübersichtlich werden.
Um das besser zu gestalten, nutzen wir f-strings, die können deutlich mehr,
was wir im Workshop auch zeigen, hier beschränken wir uns auf das Grundlegendste.
Mit der folgenden Schreibweise können wir uns den Namen und Wert einer Variablen ausgeben lassen,
füge die Zeile ans Ende deiner Datei an und führe sie erneut aus.
print(f"{x = }")
print(f"{hereIsAnother = }")
Wie der Name vorsagt, benötigen wir für f-strings ein f und einen String.
Das f siehst du in den beiden print-Funktionen nach der Klammer auf.
Strings sind eine Ansammlung von Zeichen, und wir schauen sie uns im Abschnitt
Strings direkt im Anschluss an.
Jetzt benötigen wir nur die Information, dass Strings in python mit einem "
beginnen und aufhören.
In f-strings nutzen wir die geschweiften Klammern {}, um uns den Wert der
darin enthaltenen Variable auszugeben, das = sorgt dafür, dass erst der Name
und dann der Wert ausgegeben wird.
Wie in der Mathematik können wir auch die Grundrechenarten in python nutzen,
die Symbole sind +, -, *, /.
Exponenten werden in python mit ** geschrieben.
Eine Besonderheit in Programmiersprachen sind Modulo und Ganzzahldivision,
für diese werden die Zeichen % und // verwendet.
Die folgenden Code-Zeilen kannst du wieder ans Ende deiner introduction.py kopieren,
du darfst aber auch gerne eigenes ausprobieren.
print("Rechenmethoden")
# Addition
print(f"{4 + 2 = }")
print(f"{8 + 4 + 5 = }")
# Subtraction
print(f"{4 - 2 = }")
print(f"{5 - 8 = }")
# Multiplication
print(f"{4 * 2 = }")
print(f"{5 * 8 = }")
# Division
print(f"{4 / 2 = }")
print(f"{5 / 8 = }")
# Exponential
print(f"{4**2 = }")
print(f"{2**(-1) = }")
Diese Rechenmethoden sind dir sicherlich vertraut, für die folgenden beiden schauen wir uns erst den Code und die Ausgabe an und besprechen sie dann detaillierter.
# Modulo
print(f"{4 % 1 = }") # = 0
print(f"{4 % 2 = }") # = 0
print(f"{4 % 3 = }") # = 1
print(f"{4 % 4 = }") # = 0
print(f"{4 % 5 = }") # = 4
# Euclidian division / Division mit Rest
print(f"{3 // 1 = }") # = 3
print(f"{3 // 2 = }") # = 1
print(f"{3 // 4 = }") # = 0
Modulo (%) gibt an, welcher Rest bei der Division übrig bleibt.
4 ist ohne Rest durch 1, 2 und 4 teilbar, 3 passt einmal in die 4 und lässt den Rest 1 über.
Analog passt die 5 keinmal in die 4 und lässt damit den Rest 4 über.
Die Ganzzahldivision (//) gibt an, wie häufig der Divisor komplett in den Dividenden passt.
Wie bei der „normalen“ Division passt die 1 dreimal in die 3.
Die 2 nur einmal in die 3 und die 4 gar nicht.
Als Strings werden Variablen bezeichnet, die eine Reihe an Zeichen enthalten, in den meisten Fällen sind es Buchstaben. Das kann wie im Hello World! Beispiel „Hello World!“ sein, aber auch noch ganz viel mehr.
Vor dem nächsten Beispielcode wollen wir einmal String-Addition erwähnen und es nach dem Beispiel erklären. Schreib also wieder diesen Code ans Ende der Datei und führe sie aus.
print("Strings")
club_name = "PeP et al. e.V."
event = "Toolbox Workshop"
year = "2025"
print(event)
string_addition = club_name + event + year
print(string_addition)
Strings werden in python durch Anführungszeichen markiert, wie wörtliche Rede in Texten.
Die erste Zeile des neuen Ausgabeteils ist der Inhalt der Variablen event.
Die letzte ausgegebene Zeile ist das Ergebnis der String-Addition,
denn Zeichenketten werden in python so addiert, dass sie aneinander angehängt werden.
Da das Ergebnis nicht so gut aussieht, es fehlen Leerzeichen, fügen wir diese drei Zeilen ans Ende an.
Was fällt dir an Unterschieden in der Ausgabe auf?
string_addition = club_name + " " + event + " " + year
print(string_addition)
print(club_name, event, year)
Im Gegensatz zur ersten string_addition Ausgabe sind jetzt Leerzeichen zwischen
den einzelnen Variablen. Erreicht haben wir das durch die Leerzeichen-Strings " ".
Wir können also immer Strings kombinieren, egal ob die einen als Variablen kommen
und die anderen als Strings in der Zeile.
Die letzte Ausgabe sieht so aus wie die string_addition mit Leerzeichen,
das liegt daran, dass print standardmäßig Leerzeichen zwischen die Argumente setzt.
Die Argumente sind in diesem Fall die drei String-Variablen, getrennt durch Kommata.
Mit den bisher vorgestellten Variablen können wir einzelne Zahlen oder Zeichenketten
in unserem Programmcode verwenden.
Wenn wir nun aber etwas gemessen haben, wird es schon bei wenigen Messwerten lästig,
für jeden Messwert eine einzelne Variable zu erstellen und zu nutzen.
Deswegen führen wir hier Listen ein, diese können mehrere Werte speichern.
Wie bei allen anderen Variablen müssen wir auch einer Liste einen Namen geben,
wir nehmen hier an, dass wir die Namen von Elementen aus dem Versuch speichern wollen.
Daher nennen wir sie elements und speichern die Namen mehrerer Elemente.
elements = ["gold", "silver", "copper"]
Dass es sich bei elements um eine Liste handelt,
wird durch die eckigen Klammern [] gekennzeichnet.
Die einzelnen Elemente der Liste werden zwischen die Klammern gesetzt
und mit Kommata voneinander getrennt.
Geben wir nun die Liste aus, erhalten wir
print(f"{elements = }")
# elements = ['gold', 'silver', 'copper']
Da wir so nur die gesamte Liste ausgeben können, schauen wir uns jetzt an, wie wir einzelne Elemente aus der Liste bekommen. Dieses nennt man Indizieren und funktioniert, wie das Erstellen der Liste, mit eckigen Klammern. Folglich schreiben wir, um das erste Element der Liste zu bekommen
print(f"{elements[1] = }")
Wenn wir das ausführen, erhalten wir elements[1] = 'silver'.
Wenn du noch keine Programmiererfahrung hast, ist das sicherlich überraschend.
Das erste Element der Liste ist doch eigentlich gold,
warum gibt python dann silver aus?
In fast allen Programmiersprachen fängt das Zählen bei 0 an,
somit ist elements[1] das zweite Element in unserer „normalen“ Zählweise.
Für die Liste elements können wir die Indizes 0, 1, 2 verwenden,
aber auch -1, -2 und -3.
Mit folgendem Code können wir uns das erste und das letzte Element ausgeben lassen.
print(f"{elements[0] = }", f"{elements[-3] = }")
print(f"{elements[2] = }", f"{elements[-1] = }")
Aus einer Liste können wir nicht nur einzelne Elemente bekommen,
sondern auch Teillisten. Dafür schreiben wir nicht nur eine Zahl in die eckigen Klammern,
sondern [Anfangsindex:Endindex+1].
Folgende Zeilen geben drei Teillisten aus, schaffst du es vor dem Ausführen
herauszufinden, was die Ausgabe ist?
print(f"{elements[0:2] = }")
print(f"{elements[-3:-1] = }")
print(f"{elements[2:] = }")
Die erste Zeile gibt uns eine Liste mit den Elementen von Index 0 bis Index 2-1=1 aus.
Mit der zweiten Zeile erhalten wir die gleiche Teilliste,
da wir hier die Liste nur mit den negativen Indizes indizieren.
In der dritten Zeile sehen wir nur eine Zahl um den Doppelpunkt,
diese Schreibweise verkürzt Indizierungen, wenn wir vom Start oder bis zum Ende
der Liste gehen wollen. Die ganze Liste bekommen wir auch mittels elements[:].
Wie bei den anderen Variablen können wir einzelne Elemente der Liste überschreiben. Nehmen wir an, wir sollten im Versuch nicht mit Silber arbeiten, sondern mit Titan. Dann können wir den Eintrag ersetzen.
elements[1] = "titan"
print(f"{elements = }")
Fällt uns ein, dass wir doch noch eine Messung mit Silber gemacht haben,
können wir die Liste mit der Funktion .append() erweitern.
elements.append("silver")
print(f"{elements = }")
Wie bei Zahlen und Strings schauen wir uns auch für Listen an, was bei + und * passiert.
Mit + werden Listen zusammengeführt, die ursprünglichen Listen bleiben aber unverändert.
* vervielfacht Listen, auch ohne die Ursprungsliste zu verändern.
print(f"{elements+elements[:2] = }")
print(f"{elements * 2 = }")
print(f"{elements = }")
Weiter geht es in Lektion 3 - Kontrollstrukturen.
Am Ende jeder Lektion findest du den kompletten Code der entsprechenden Lektion.
"""
This file contains the code for the python introduction of the Toolbox Workshop.
site: https://toolbox.pep-dortmund.org/introduction/python/
The included section is: variables
"""
# Lection: Verschiedene Variablentypen
print("Lektion 2")
x = 5
print(x)
y = 3
thisisavariable = 4
hereIsAnother = 9.81
this_is_a_multiplicator = 2.1e12
print(f"{x = }")
print(f"{hereIsAnother = }")
print("Rechenmethoden")
# Addition
print(f"{4 + 2 = }")
print(f"{8 + 4 + 5 = }")
# Subtraction
print(f"{4 - 2 = }")
print(f"{5 - 8 = }")
# Multiplication
print(f"{4 * 2 = }")
print(f"{5 * 8 = }")
# Division
print(f"{4 / 2 = }")
print(f"{5 / 8 = }")
# Exponential
print(f"{4**2 = }")
print(f"{2**(-1) = }")
# Modulo
print(f"{4 % 1 = }") # = 0
print(f"{4 % 2 = }") # = 0
print(f"{4 % 3 = }") # = 1
print(f"{4 % 4 = }") # = 0
print(f"{4 % 5 = }") # = 4
# Euclidian division / Division mit Rest
print(f"{3 // 1 = }") # = 3
print(f"{3 // 2 = }") # = 1
print(f"{3 // 4 = }") # = 0
print("Strings")
club_name = "PeP et al. e.V."
event = "Toolbox Workshop"
year = "2025"
print(event)
string_addition = club_name + event + year
print(string_addition)
string_addition = club_name + " " + event + " " + year
print(string_addition)
print(club_name, event, year)
print("Lists")
elements = ["gold", "silver", "copper"]
print(f"{elements = }")
print(f"{elements[1] = }")
print(f"{elements[0] = }", f"{elements[-3] = }")
print(f"{elements[2] = }", f"{elements[-1] = }")
print(f"{elements[0:2] = }")
print(f"{elements[-3:-1] = }")
print(f"{elements[2:] = }")
elements[1] = "titan"
print(f"{elements = }")
elements.append("silver")
print(f"{elements = }")
print(f"{elements+elements[:2] = }")
print(f"{elements * 2 = }")
print(f"{elements = }")
