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Grundlagen und Wiederholung Programmierung
L1-4: Wiederholung Grundkonzepte Python
Ziele
- Du kannst elementare Programme schreiben und ausführen.
- Du kannst elementare Kontroll- und Schleifenstrukturen benennen und einsetzen.
- Du weisst was Funktionen sind und kannst eigene Funktionen definieren und ausführen.
Ziel dieser Lektion(en) wird sein, dass wir das Sieb des Eratosthenes implementieren. Vereinfacht gesagt, handelt es sich beim Sieb des Eratosthenes um eine (langsame) Methode, alle Primzahlen kleiner einer Zahl $n$ zu bestimmen.
Aufträge
- Wiederhole resp. lies die folgenden Konzepte nach
- ''for''-Schleifen. Schreibe ein Programm, welches die folgenden Ausgaben hat
- alle geraden Zahlen bis 200
- alle ungeraden Zahlen bis 200
- alle Vielfachen von 7 bis 300
- alle Quadratzahlen bis 10000. Um Zahlen zu exponentieren, verwendet man
* *
. Um also $3^2$ zu berechnen, gibt man3 2
ein.
- Kontroll-Strukturen. Schreibe ein Programm, welches die Ausgaben, des Fizz Buzz-Spiel ausgibt. Um die Teilbarkeit einer Zahl zu überprüfen, kannst du den Modulo-Operator verwenden:
7%3
z.B. ergibt den Rest der bei der Division von 7 durch 3 entsteht. -
- Schreibe ein Prorgamm, welches aus der Liste
[1,3,2,1,7,-1,7,2.1]
- den dritten Wert ausgibt
- den Durchschnitt des zweiten und dritten Wert ausgibt
- den Durchschnitt aller Werte ausgibt
- den höchsten Wert (ohne 7 fix zu nennen) mit 12 überschreibt.
- die Werte an der ersten und dritten Stelle tauscht.
- Ergänze das Programm unten so, dass dir die höchste Zahl (das Maximum) der Zufallsliste ausgegeben wird. Verwende dabei den Befehl
max
nicht sondern ausschliesslich die Vergleichsoperatoren<
und>
sowieif
o.ä.- findemaximum.py
from random import randint #Funkion zum Erzeugen von zufälligen Listen def zufallszahlen(n): zufallsliste = [randint(0, 1000) for i in range(n)] return zufallsliste liste = zufallszahlen(100) print(liste) print(len(liste)) print(range(len(liste))) for i in range(len(liste)): #ergänze den Code.
-
- Verwende deinen Code von oben, um eine Funktion zu schreiben, welche als Argument eine beliebige Liste hat und als Rückgabewert, den grössten Wert dieser Liste hat. Erweitere die Funktion mit einem zweiten Argument, so dass man spezifieren kann, ob man den grössten oder den kleinsten Wert zurückerhalten möchte. Verwende dazu die beiden Code-Skelette unten:
- function_skeleton.py
def maximumliste(liste): #Hier kommt dein Code return(maximalerwert)
- Schreibe eine Funktion, welche für ein Argument $i$ alle Werte bis (ohne) zu diesem Wert ausdruckt. Verwende dafür eine
for
-Schlaufe. Nenne deine FunktioninnereFunktion
. Der Output deiner Funktion sollte z.B. seininnereFunktion(4) 0 1 2 3
- Geschachtelte Schleifen. Schreibe eine Funktion, welche untenstehenden Output hat. Verwende dabei die Funktion
innereFunktion
von oben. Die horizontalen Abtrennungen kann man mitprint(“======”)
erreichen.0 ====== 0 1 ====== 0 1 2 ====== 0 1 2 3 ====== 0 1 2 3 4 ======
- Löse die obere Aufgabe ohne den Aufruf deiner Funktion
innereFunktion
.
- Lies dir den Artikel oben zum Sieb des Eratosthenes nochmals durch, falls noch unklar ist, wie es funktioniert. Besprich Fragen mit der Lehrperson.
- Starte mit einer Liste der Länge $n$, welche für jede Zahl von $1$ bis $n$ besagt, ob sie eine Primzahl ist oder nicht. Zuerst sind alle Elemente dieser Liste (alle Zahlen)
True
: Du kannst z.B.isprime = [True for i in range(n+1)]
verwenden1). An der $i$-ten Stelle der Liste, steht also die natürliche Zahl $i$. Die ersten beiden $i=0$ und $i=1$ «übergehen» wir in der Schlaufe einfach. - Nachher kannst du die entsprechenden Positionen in dieser Liste zu
False
ändern, wenn es keine Primzahl ist. Derrange
-Befehl, lässt beliebige Inkremente2) zu:print(range(min,max,delta))
listet alle Zahlen zwischenmin
undmax
mit Abstanddelta
auf. Kopiere diesen Code, ersetze die Variablen durch Werte, und stelle sicher, dass du den Befehl verstehst. - Kombiniere die beiden Punkte oben zu eine Programm, welches alle Primzahlen bis zur Zahl $n$ ausgibt.
- Weiterführend: Schreibe ein Programm, um die 100ste Primzahl ($n$-te) Primzahl zu bestimmen.
- Weiterführend: Stelle die Laufzeits deines Proramms ($y$-Achse) in Abhängigkeit der Zahl $n$ ($x$-Achse) dar. Die Laufzeit kann z.B. mit folgender Idee gemessen werden:
- runtime.py
import time start_time = time.time() # some code stop_time = time.time() print(stop_time-start_time)
Die Darstellung als Streudiagramm (Scatterplot) kann z.B. hier abgeschaut werden.
Simulationen
L1-6: Erarbeitung Skript
Bearbeite das Skript |Simulationen. Wenn du damit fertig bist, wähle ein Arbeitsblatt deiner Wahl: |Arbeitsblätter
Big Data: Datenanalyse und Datenschutz
L7-L8: Meine Daten
Wähle eine App / Firma / Tool deiner Wahl. Versuche herauszufinden, wie du deine Daten herunterladen kannst. Häufig sind Stichworte wie “data request” bei Google hilfreich.
- Wähle deine App und finde einen Weg, deine Daten herunterzuladen (“data request” als Stichwort bei der Suche ist hilfreich)
- Wenn du die Daten erhalten hast: Wie sehen diese aus? In welchem Format kommen die Daten daher? Kannst du sie lesen?
- Welche Fragen könntest du mit diesen Daten bzgl. deines Nutzungsverhalten beantworten?
Alternative Aufträge
- Evil Twin bauen. Konkrete Frage: Wie könnten damit Daten missbraucht werden?
- Tails o.ä. verwenden. Als Einführung ggf. CCC Tails anschauen. Konkrete Frage: Welche Daten fallen damit an? Welche nicht?
L9-L10: Datenanalyse
Ziel
Am Beispiel von Youtube-Daten (Watch-History) können die eigenen Verhaltensmuster mit Excel analysiert werden.
Aufträge
- Einführungsvideo schauen
- Daten bei Youtube herunterladen und mit diesem Programm Python-Programm (deutsche/ europäische) Formatierung in ein CSV konvertieren. Falls keine eigene Daten heruntergeladen werden können, bitte diese Datei verwenden.
- CSV in Excel öffnen
- Einführungsvideo Excel schauen
- Folgende Excel-Funktionen nachlesen resp. ausprobieren:
- Spalten erstellen mit den den notwendigen Informationen, z.B. Stunde am Tag, Wochentag, etc. (siehe oben) und diese dann als Excel-Datei speichern.
- Folgende Fragen mit Filter oder Pivot beantworten:
- Zu welcher Tageszeit schaue ich am meisten Videos?
- An welchem Wochentag schaue ich am meisten Videos?
- Wie viele Videos schaue ich durchschnittlich pro Tag?
- …
2. Note: Bewertete Analyse
Dokumentation der eigenen Analyse in einem PDF-Dokument, welches
- Eine Einleitung enthält, welche
- Beschreibt (Screenshot) woher die Daten kommen und wie diese aussehen
- Beschreibt, welche Daten erhoben werden.
- Eine Frage formuliert, welche auf Grund von Excel-Analysen der eigenen Daten beantwortet kann.
- Mindestens eine Analyse der eigenen Daten welche die Frage aus dem vorigen Punkt beantwortet. Z.B. Wann mache ich xxx am häufigsten?
- Einen Abschnitt, welcher Zusammenfasst, was du in diesem Teil der Informatik gelernt hast, bzgl.
- Excel
- Python
- BigData und sozialen Netzen im Allgemeinen.
Bewertungskriterien:
- Nachvollziehbarkeit der Ausführungen und Analysen
- Dokumentation der Analysen (Erklärungen, Screenshots, etc.)
- Darstellung des Berichts
Generelles Python
Module
Module können in diesen zwei Arten verwendet werden:
from random import * random()
oder
import random random.random()
Beide Varianten rufen am Schluss die Funktion random()
auf.
Wenn TigerJython abstürzt, hängt, sich nicht schliessen lässt...
Auf den Schulcomputern ist der Task-Manager für Sie leider gesperrt. Hier ist der Work-Around:
Öffnen Sie die Powershell Konsole (Win+Q; PowerShell) und geben dann das folgende ein:
- endtigerjython.ps1
stop-process -name javaw
Um TigerJython zu beenden, führen Sie obige Datei mit PowerShell aus: Rechtsklick → Ausführen mit PowerShell
Sie können aber auch einfach obige Zeile in PowerShell eingeben und ausführen (Enter).