from numpy import *
import datetime
import operator

def tabelle(name, verknuepfung, zeichen, basis):
    print(name)
    print('   ' + zeichen +' | ', end='')
    for i in range(basis + 1):
        print(f'{base_repr(i, basis):>4}', end='')
    print()
    print((basis + 2) * '---')
    for j in range(basis + 1):
        print(f'{base_repr(j, basis):>4} | ', end='')
        for i in range(basis + 1):
            print(f'{base_repr(verknuepfung(i, j), basis):>4}', end='')
        print()
    print()

def schriftlich(a, b, wort, verknuepfung, basis):
    x = int(a, basis)
    y = int(b, basis)
    print(f'{base_repr(x, basis)} {wort} {base_repr(y, basis)} ist {base_repr(verknuepfung(x, y), basis)}.')

def aufgabe(n):
    s = f'Aufgabe {n}'
    print()
    print(len(s) * '-')
    print(s)
    print(len(s) * '-')
    print()

aufgabe(1)

for i in range(32):
    print(base_repr(i, 5), end=', ')
print()

heute = datetime.date.today()
jahr = heute.year
print(f'dezimal {jahr} ist im Fünfersystem (pental?) {base_repr(heute.year, 5)}')

aufgabe(2)

tabelle('Addition', operator.add, '+', basis=5)
tabelle('Multiplikation', operator.mul, '*', basis=5)

aufgabe(3)

schriftlich('1423', '2011', 'plus', operator.add, basis=5)  
schriftlich('1443', '243', 'plus', operator.add, basis=5)  

aufgabe(4)
    
schriftlich('1402', '3', 'mal', operator.mul, basis=5)  
schriftlich('432', '123', 'mal', operator.mul, basis=5)  

aufgabe(5)

print(base_repr(194, 5))
print(base_repr(678, 5))
print(base_repr(2930, 5))

aufgabe(6)

print(f'{0b10011}:{0b110001}:{0b11001}')
print(f'{0b10110}:{0b110111}:{0b111011}')

aufgabe(7)

tabelle('Addition', operator.add, '+', basis=2)
tabelle('Multiplikation', operator.mul, '*', basis=2)

aufgabe(8)

schriftlich('10011', '1111', 'plus', operator.add, basis=2)  
schriftlich('11111', '11111', 'plus', operator.add, basis=2)  

aufgabe(9)
    
schriftlich('10011', '11001', 'mal', operator.mul, basis=2)  
schriftlich('11111', '11111', 'mal', operator.mul, basis=2)  

aufgabe(10)
    
schriftlich('11110000', '10', 'durch', operator.floordiv, basis=2)  
schriftlich('111100', '101', 'durch', operator.floordiv, basis=2)  

# print('\nDivision mit Rest')
# schriftlich('111111', '101', 'durch (Ganzzahlquotient)', operator.floordiv, basis=2)  
# schriftlich('111111', '101', 'modulo (Rest der Division)', operator.mod, basis=2)  

a = '111111'
b = '101'
x = int(a, 2)
y = int(b, 2)
print(f'{a} durch {b} ist {base_repr(x // y, 2)} Rest {base_repr(x % y, 2)}')


print('\nErgebnis als Kommazahl')
a = '1011'
b = '101'
x = int(a, 2)
y = int(b, 2)
# Achtung, von Hand zwei Nullen nach Komma eingefügt!
# Könnte 1/2 addieren, falls erste Nachkommastelle nicht 1, danach die erhaltene 1 zu einer Null machen...
print(f'{a} durch {b} ist {base_repr(x // y, 2)}.00{base_repr(x % y * 2**20 // y, 2)}... (Periodenlänge 4)')

aufgabe(11)

for i in range(34):
    print(base_repr(i, 16), end=', ')
print()

aufgabe(12)

print(int('FF', 16))
# Alternative:
# print(0xFF)
# print(0xff)
print(int('AFFE', 16))
print(int('cafe07', 16))

aufgabe(13)

x = 2024
print(f'{x} ist binär {base_repr(x, 2)} und hexadezimal {base_repr(x, 16)}')
x = 3386
print(f'{x} ist binär {base_repr(x, 2)} und hexadezimal {base_repr(x, 16)}')

aufgabe(14)

print(f'{0b111100000101:0x}')
print(f'{0b1100111101:0x}')
print(f'{0xff:0b}')
print(f'{0xcafe07:0b}')

aufgabe(15)

def konvertiere(x, b):
    # b sollte maximal 35 sein 
    s = ''
    while x > 0:
        r = x % b
        if r < 10:
            s = str(r) + s
        else:
            s = chr(ord('A') + r - 10) + s
        x = x // b
    return s

print('Die gesuchte Funktion "konvertiere" steht im Programm. Hier 2024 im 2er, 5er, 10er und 16er-System:')
print(konvertiere(2024, 2))
print(konvertiere(2024, 5))
print(konvertiere(2024, 10))
print(konvertiere(2024, 16))