Besprechung der Hausaufgaben
Gemeinsam an Tafel
Wenn man ein Haus baut, welche Arbeiten müssen durchgeführt werden? Reihenfolge egal, denkt an die beteiligten Handwerker.
Das Aufteilen einer grösseren Vorhabens in Teilvorhaben, die sogenannten Module, nennt man Modularisierung, auch modularen Entwurf oder Baukastenprinzip.
In der Informatik wird dies oft durch Funktionen bewerkstelligt. “Funktionen sind die Spezialisten beim Programmieren.”
Wir haben schon viele Funktionen kennengelernt und verwendet, z. B. print
, input
, forward
, right
, penUp
, makeTurtle
, setPenColor
, random
.
Funktionen werden aufgerufen (Funktionsaufruf), indem man den jeweiligen Funktionsnamen angibt und danach in runden Klammern geeignete Parameter (= Übergabewerte) angibt.
Die runden Klammern sind beim Funktionsaufreu stets hinzuschreiben, auch wenn keine Parameter übergeben werden.
Beispiele:
setPenColor(“red”)
ist ein Aufruf der Funktion setPenColor
mit “red”
als Parameter.penUp()
ist ein Aufruf der Funktion penUp
; diese Funktion nimmt keine Parameter entgegen.Zum besseren Verständnis ist es sinnvoll, Funktionen in vier Arten einzuteilen, je nachdem, ob sie
In der folgenden Tabelle ist für jeder dieser vier Arten ein Beispiel angegeben und darunter ein Aufruf der Funktion.
Funktionen | ohne Parameter | mit Parameter(n) |
---|---|---|
ohne Rückgabewert | makeTurtle | penWidth |
makeTurtle() | penWidth(10) |
|
mit Rückgabewert | random | input |
random() | input(“Wie heisst du?”) |
Grob gesagt kann man Aufrufe (und Definitionen, siehe unten) von Funktionen daran erkennen, dass nach ihnen ein Paar runder Klammern (mit oder ohne Parameter dazwischen) auftaucht!
Beachte: Sogenannte Schlüsselworte wie repeat
, if
, else
, while
etc. sind keine Funktionen. Sie werden verwendet, um den Ablauf von Python-Programmen zu steuern.
Die Zusatzinformation, die sie entgegennehmen (etwa die 13
in repeat 13:
oder die Bedingung x == 2
in if x == 2:
) wird bei gutem Programmierstil NICHT in runde Klammern eingeschlossen.
Also bitte nicht repeat(13):
oder if(x==2):
schreiben (auch wenn es keine Fehlermeldung gibt).
In den folgenden Aufgaben lernst du durch Beispiele, wie du selbst neue Funktionen definieren kannst.
Die folgende Tabelle stellt dar, welche Aufgabe sich mit welcher Art von Funktion beschäftigt und welche Funktionen darin definiert werden.
Statt sofort mit Aufgabe 2 zu beginnen, programmieren wir zusammen.
Einzelarbeit, ca. 10 Minuten
Der folgende Code definiert eine Funktion quadrat100
(die keine Parameter entgegennimmt).
Das Schlüsselwort def
für englisch define leitet die Definition einer neuen Funktion ein, danach kommt der Funktionsname mit runden Klammern (hier ohne Parameter darin) und danach ein Doppelpunkt. Der eingerückte Code-Block beschreibt genau, was die Funktion macht.
from gturtle import * # In der folgenden Zeile beginnt die Definition der Funktion def quadrat100(): repeat 4: forward(100) right(90) # Hier ist die Definition der Funktion dreieck100 zu ergänzen. # In der folgenden Zeile beginnt das Hauptprogramm makeTurtle() # Ergänze den Code.
dreieck100
, die ein gleichseitiges Dreieck der Seitenlänge 100 zeichnet; dabei soll die Turtle jeweils “nach links abbiegen” und am Ende im selben Zustand wie am Anfang sein. dreieck100
, um die Figur unten links zu zeichnen (mit möglichst wenig Code-Zeilen). quadrat100
und dreieck100
, um die Figur unten rechts zu zeichnen. Einzelarbeit, ca. 10 Minuten
Zusätzliche mündliche Erklärung durch mich:
Der folgende Code definiert eine Funktion quadrat
mit einem Parameter s
, der die Seitenlänge des Quadrats angibt. Der Parameter s
wird innerhalb der Funktionsdefinition wie eine Variable verwendet. Welchen Wert diese Variable hat, wird bei jedem Funktionsaufruf angegeben. Zeige es im Einzelschrittverfahren!
from gturtle import * # In der folgenden Zeile beginnt die Definition der Funktion def quadrat(s): repeat 4: forward(s) right(90) # In der folgenden Zeile beginnt das Hauptprogramm makeTurtle() quadrat(100) # Aufruf der Funktion mit 100 als Parameter/Übergabewert # #x = 100 #repeat 7: # quadrat(x) # Aufruf der Funktion mit dem Wert von x als Parameter # x = x + 20
(Für das Folgende kannst du entweder ein neues Programm schreiben oder das obige Programm in eine neues Programmierfenster kopieren und modifizieren.)
Schreibe nun selbst eine Funktion vieleck
, die einen Parameter n
entgegennimmt und ein regelmässiges $n$-Eck der Seitenlänge 50 zeichnet; die Turtle soll am Ende im selben Zustand wie am Anfang sein. Nutze deine Funktion, um die folgende Figur zu zeichnen (ein Dreieck in einem Viereck in einem Fünfeck … undsoweiter … in einem 13-Eck).
Einzelarbeit, ca. 20 Minuten
Ziel ist, das linke Muster effizient zu zeichnen. Gewisse Teilstrukturen wiederholen sich: Das rote Ornament im Muster rechts kommt $8+5+8+5 = 26$ Mal vor, der grüne Pfad als “verbindende Eckbewegung” 4 Mal. Deshalb ist es sinnvoll, diese Teilstrukturen von Funktionen zeichnen zu lassen.
Schreibe wie folgt ein Programm dafür:
ornament
: Sie soll den roten Streckenzug im rechten Muster zeichnen (links oben beginnend, wobei wir annehmen, dass die Turtle aktuell nach rechts schaut; am Ende soll sie dieselbe Blickrichtung haben wie am Anfang). Hinweis: Die roten Teilstücke sind 60, 40 und 20 Pixel lang. ornament
.wiederholeOrnament
mit Parameter n
: Sie soll n
Mal die Funktion ornament
aufrufen. (Dabei lernst du, dass eine Funktion eine andere aufrufen kann!)eckBewegung
: Sie soll den grünen Streckenzug zeichnen (rechts unten beginnend, wobei wir annehmen, dass die aktuelle Blickrichtung rechts ist; die Turtle soll dann am Ende nach oben schauen).Abgabe bis spätestens Sonntagabend 23:59 Uhr vor der nächsten Doppellektion über den folgenden Link:
Python ist relativ tolerant, wo man Funktionen definiert. Trotzdem ist die folgende Reihenfolge zu empfehlen:
# Import von Bibliotheken from ... import ... # Definitionen von Funktionen def ...: def ...: # Beginn des Hauptprogramms, z. B. mit makeTurtle()
import
-Anweisungen – sie stellen Funktionen (aus sogenannten Bibliotheken) bereit, die andere Leute bereits definiert haben.1)def
eingeleitet); man nennt Funktionen auch Teil- oder Unterprogramme; gibt es mehrere Funktionsdefinitionen, so werden sie durch mindestens eine Leerzeile getrennt.makeTurtle()
)
Im Übrigen ist es guter Stil, Kommentare im Programm anzubringen (alles nach #
wird vom Computer ignoriert). Beispielsweise ist es zu empfehlen, bei jeder Funktion dazuzuschreiben, was sie tut und wie sie von eventuellen Parametern abhängt. Auch Leerzeilen machen ein längeres Programm oft übersichtlicher.