Programmierung - Variablen, Datentypen und Operationen in Jupyter Notebook
This is a modal window.
The media could not be loaded, either because the server or network failed or because the format is not supported.
Formal Metadata
| Title |
| |
| Title of Series | ||
| Number of Parts | 79 | |
| Author | 0009-0005-7056-1932 (ORCID) | |
| License | CC Attribution 4.0 International: You are free to use, adapt and copy, distribute and transmit the work or content in adapted or unchanged form for any legal purpose as long as the work is attributed to the author in the manner specified by the author or licensor. | |
| Identifiers | 10.5446/65538 (DOI) | |
| Publisher | ||
| Release Date | ||
| Language | ||
| Production Year | 2023 | |
| Production Place | Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf |
Content Metadata
| Subject Area | ||
| Genre | ||
| Abstract |
| |
| Keywords |
12
17
18
34
36
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
56
58
59
61
63
66
67
68
69
71
74
75
78
79
00:00
Dependent and independent variablesNumberConstraint (mathematics)ZahlProgrammer (hardware)Variable (mathematics)Equals signJSONXMLComputer animation
01:37
View (database)Cellular automatonKernel (computing)Fixpunkt <Datensicherung>Structural loadCalculatorsZahlDependent and independent variablesVariable (mathematics)Print <4->Statement (computer science)String (computer science)Computer animation
02:56
TypDependent and independent variablesData typeMilitary operationJSONComputer animation
03:14
Cellular automatonKernel (computing)CalculatorsZahlPrint <4->ZahlTypPrint <4->Dependent and independent variablesIntegerData typeGlass floatFloating pointStatement (computer science)Computer animation
04:08
Structural loadKernel (computing)Cellular automatonVariable (mathematics)ZahlPrint <4->CalculatorsData typeZahlData typeGlass floatUMLComputer animation
04:39
String (computer science)Data typeString (computer science)Row (database)Special markJSON
04:58
Structural loadFixpunkt <Datensicherung>Kernel (computing)Cellular automatonPrint <4->Variable (mathematics)CalculatorsData typeZahlString (computer science)ZifferZahlData typeMilitary operationVariable (mathematics)Dependent and independent variablesComputer animation
05:55
String (computer science)Data typeComputer animation
06:13
Fixpunkt <Datensicherung>Structural loadCellular automatonKernel (computing)Print <4->Variable (mathematics)Data typeVariable (mathematics)Data typeString (computer science)Floating pointComputer animation
06:39
Structural loadFixpunkt <Datensicherung>Cellular automatonKernel (computing)ZahlVariable (mathematics)Print <4->Data typeMilitary operationDependent and independent variablesProgrammer (hardware)XMLComputer animation
07:03
NumberSummationOperatorJSONXMLUML
07:14
Structural loadFixpunkt <Datensicherung>Cellular automatonKernel (computing)ZahlPrint <4->Variable (mathematics)Data typeEquals signMathematicsZahlSummationDependent and independent variablesComputer animation
08:06
Multiplication sign
08:18
Cellular automatonKernel (computing)Structural loadFixpunkt <Datensicherung>ZahlPrint <4->Variable (mathematics)Data typeZahlVariable (mathematics)BerechnungDivision (mathematics)Floating pointOperator (mathematics)IntegerComputer animation
09:07
String (computer science)Operator (mathematics)NumberComputer animation
09:33
Structural loadFixpunkt <Datensicherung>Cellular automatonKernel (computing)ZahlPrint <4->Software developerSummationString (computer science)CodeZahlVariable (mathematics)NumberStatement (computer science)WordError messageDependent and independent variablesComputer animation
11:40
NumberMilitary operationCalculatorsString (computer science)Data typeDependent and independent variablesJSONComputer animation
12:07
Computer animationXML
Transcript: German(auto-generated)
00:05
Du weißt jetzt ja schon, was Variablen sind. Damit man die Bedeutung der Variablen beim Lesen des Programms kurz leichter verstehen kann, gibt man ihnen Aussagekräftigen Namen. Wenn man zum Beispiel ein Programm zur Zinsberechnung schreibt, geben die Variablen Namen wie Kapital und Zinssatz
00:22
mehr Auskunft über die Nutzung des Wertes als x und y. In Python können Variablen Namen aus Buchstaben, Zahlen, Sonderzeichen, Umlauten und nicht-lateinischen Buchstaben bestehen.
00:40
Die einzige Einschränkung ist, dass am Anfang des Variablen Namens keine Zahl stehen darf. In der Praxis haben sich aber Variablen Namen etabliert, die ausschließlich aus kleinen Buchstaben, Zahlen und Unterstrichen bestehen. Wenn man aber Großbuchstaben in Variablen Namen verwenden möchte, muss man aufpassen, da in Python zwischen Groß- und Kleinschreibung unterschieden wird.
01:04
So sind Variable und Variable zwei verschiedene Variablen in Python. Nachdem man sich auf einen Variablen Namen festgelegt hat, muss man ihr einen Wert zuweisen. In Python werden die Werte mit einem Gleichheitszeichen den Variablen zugewiesen.
01:21
So fungiert das Gleichheitszeichen unter anderem als Zuweisungsoperator in Python. Die Variablenwerte können z.B. Zahlen, Buchstaben, Wörter, Sätze oder auch Bilder sein. Wir fangen mit Zahlen und Texten an. Zuerst erzeugen wir eine Variable mit dem Namen Text.
01:42
Dieser weisen wir einen Wert Taschenrechner zu. Wie wir schon gesehen haben, werden in Python Texte in Anführungszeichen geschrieben. So schreiben wir Taschenrechner in Anführungszeichen. Unsere zweite Variable nennen wir Zahl. Dieser weisen wir den Wert 100 zu.
02:01
Um den Wert einer Variable in Python ausgeben zu lassen, kann man den Print-Befehl verwenden. Dafür setzt man einfach den Variablen Namen in die Klammern innerhalb des Befehls Print. Hier muss man darauf achten, keine Anführungszeichen zu verwenden, weil sonst der Variablen Name und nicht deren Wert ausgegeben wird.
02:20
Wenn man Werte mehrerer Variablen im Programm auf einmal ausgibt, ist es praktisch, in der Ausgabe vor jedem Variablenwert den entsprechenden Variablen Namen mit auszugeben. Das erreicht man, indem man in den Klammern des Print-Befehls in Anführungszeichen den Variablen Namen eventuell mit Begleitext eintippt, dann ein Komma setzt und dann den Variablen Namen eintippt.
02:43
Alles, was innerhalb der Anführungszeichen steht, wird als eine Zeichenkette interpretiert und genau so in der Ausgabe angezeigt. Auf diese Weise können wir die Werte unserer Variablen Text und Zahl ausgeben. Neben den Variablenwerten kann man mit dem Print-Befehl auch die Variablen Typen ausgeben.
03:02
Dafür wird der Befehl Type verwendet. Wie bereits erwähnt, braucht man in Python beim Anlegen einer Variablen ihren Datentypen nicht extra anzugeben. Dieser wird durch den zugewiesenen Wert bestimmt. Aber wenn wir Operationen auf den Variablen ausführen wollen, spielt der Datentyp eine wichtige Rolle, wie wir später an diesem Video noch sehen werden.
03:23
Um den Datentyp unserer Variable Zahl auszugeben, müssen wir die Befehle Print und Type folgendermaßen verschachteln. Da wir den Typ der Variable Zahl bestimmen wollen, tippen wir zuerst Type und in den Klammern den Variablen Namen, also Zahl, an. Da wir den Variablen Typ ausgeben möchten,
03:41
umschließen wir den berechneten Variablen Typ mit dem Befehl Print. Wir können noch den Ausgabetext Datentyp der Variable Zahl der Print-Anweisung hinzufügen. In der Ausgabe steht Class Int. Int ist eine Abkürzung für Integer und bedeutet ganze Zahl. Also ist der Wert der Variable Zahl eine ganze Zahl.
04:03
Neben der ganzen Zahl gibt es noch Dezimal- oder Fließkommazahl als Datentyp in Python. Dieser wird als Float abgekürzt und bedeutet Floating Point Number. Wir erzeugen eine Variable Zahl 2 und weisen ihr den Wert 2,5 zu. Hier ist zu beachten, dass angelehnt an die englische Schreibweise
04:22
ein Dezimal Punkt statt eines Kommas verwendet wird. Wir geben den Datentyp der Variable Zahl 2 aus. Dafür tippen wir die Anweisung wie oben ein und führen das Programm aus. Wie wir in der Ausgabe sehen können, ist der Datentyp der Variable Zahl 2 ein Float. Ein weiterer gängiger Datentyp in Python ist String bzw. Zeichenkette.
04:45
Zeichenketten werden mit str in Python abgekürzt und bestehen aus einer Abfolge von Buchstaben, Ziffern, Sonderzeichen und können sich zu Wörtern, Sätzen und ganzen Texten zusammensetzen. Zum Beispiel ist der Datentyp unserer Variable Text ein String.
05:02
Das können wir schnell mit dem Printbefehl prüfen. Dazu geben wir folgende Anweisung ein. Wie ich bereits gesagt habe, können Zeichenketten aus Ziffern bestehen. Auch eine einzelne Ziffer kann als eine Zeichenkette bzw. als ein String gespeichert werden. Wir erzeugen eine weitere Variable Text2.
05:22
Darin speichern wir die Zahl 100 als Zeichenkette. Damit die Zahl 100 als ein String und nicht als ein Integer gespeichert wird, müssen wir die Zahl 100 wie alle Zeichenketten in Anführungszeichen schreiben. Jetzt geben wir den Datentyp der Variable Text2 aus. Wie wir in der Ausgabe sehen können,
05:41
ist der Datentyp der Variable Text2 anders als der Datentyp der Variable Zahl, und zwar ein String und kein Integer. Welchen Unterschied das beim Anwenden von Operationen auf diesen beiden Variablen ausmacht, sehen wir später. Manchmal möchte man im Programmverlauf den Datentyp eines Variablenwertes explizit ändern.
06:02
Dazu bietet Python den Befehl int für die Integer-Umwandlung, den Befehl float für die Fließkommazahl-Umwandlung und den Befehl str für die Umwandlung in eine Zeichenkette an. So können wir zum Beispiel den Wert unserer Variable Text2, was bis jetzt ein String war, in eine Fließkommazahl umwandeln.
06:21
Dazu geben wir Folgendes ein. Text2 gleich float in Klammern Text2. Jetzt können wir den Datentyp von Text2 überprüfen. In der Ausgabe sieht man, dass der Wert der Variable Text2 nach der Umwandlung eine Fließkommazahl ist. Die Werte der Variablen können sich im Laufe des Programms durch verschiedene Operationen ändern.
06:44
Dies kann zum Beispiel eine Neuzuweisung sein. So können wir zum Beispiel unserer Variablenzahl einen neuen Wert von 10 zuweisen. Die Variablenwerte können sich auch durch Rechenoperation ändern. Python verfügt über eine Vielzahl von arithmetischen Operatoren,
07:00
von denen wir die wichtigsten gleich ausprobieren werden. Der erste Operator ist der Additionsoperator, mit dem man die Summe von Zahlen berechnet. Dieser Operator wird in Python mit einem Pluszeichen dargestellt. Mit dem Additionsoperator können wir unserer Variablenzahl die Summe zweier Zahlen, zum Beispiel 10 plus 10, zuweisen.
07:21
Wir können aber auch zu dem Wert einer Variablen eine Zahl hinzuaddieren. Das geht, indem wir einen Operanten durch den Namen der entsprechenden Variablen ersetzen. Also tippen wir Zahl gleich Zahl plus 10 ein. Aus mathematischer Sicht ist dieser Ausdruck nicht korrekt. Aber beim Gleichheitszeichen handelt es sich um einen Zuweisungsoperator in Python.
07:42
Deswegen ist dieser Ausdruck wie folgt zu verstehen. Der Variable Zahl weisen wir einen neuen Wert zu, der sich aus der Summe des alten Variablenwerts und der Zahl 10 zusammensetzt. Der alte Variablenwert war 20, deshalb sollte der neue Variablenwert 30 sein. Das können wir mit dem Printbefehl einfach überprüfen.
08:04
Natürlich kann man in Python auch subtrahieren, nämlich mit dem Subtraktionsoperator minus und multiplizieren, nämlich mit dem Multiplikationsoperator Sternchen. Der Divisionsoperator wird in Python mit einem Schrägstrich dargestellt. Wir teilen den Wert der Variable Zahl durch 2 und speichern das Ergebnis
08:23
in einer neuen Variable Zahl 2 ab. Der Wert der Variable Zahl hat sich nicht geändert, weil wir die Variable Zahl für die Berechnung zwar benutzt, diese aber keinen neuen Wert zugewiesen haben. Der Wert der Variable Zahl 2 ist 15,0. Das bedeutet, dass es sich um eine Fließkommazahl handelt.
08:44
In Python ist das Ergebnis einer Division immer eine Fließkommazahl, selbst wenn im Ergebnis eigentlich eine ganze Zahl rauskommt. Wenn man möchte, dass im Ergebnis eine ganze Zahl steht, so muss man entweder zusätzlich eine Typumwandlung durchführen oder eine Ganzzahl-Division statt einfacher Division durchführen.
09:03
Die Ganzzahl-Division lernst du in der Übung kennen. Neben den arithmetischen Operatoren verfügt Python über eine Vielzahl von Operatoren auf Zeichenketten. Dabei haben einige Operatoren die gleiche Darstellung, produzieren aber unterschiedliche Ergebnisse auf Zahlen und Zeichenketten.
09:21
Wir werden die wichtigsten von ihnen kennenlernen. Wenn wir den Plusoperator auf Zeichenketten anwenden, heißt dieser Verkettungsoperator und bewegt die hintereinander Schaltung bzw. Verkettung von Zeichenketten. Wir erzeugen zwei Zeichenketten, Text 1 Hallo und Text 2 zusammen. Wenn wir auf beiden Zeichenketten den Verkettungsoperator benutzen,
09:43
erhalten wir eine Ausgabe Hallo zusammen. Wenn man zwischen den Wörtern ein Leerzeichen und am Ende ein Ausrufezeichen schreiben möchte, kann man diese bei der Verknüpfung zwischen den beiden Variablen bzw. am Ende schalten.
10:06
Die Zahlen, die als Zeichenketten gespeichert werden, werden wie Zeichenketten miteinander verknüpft. Also werden diese nicht addiert, sondern verkettet. Wir erzeugen wieder zwei Zeichenketten, Text 4 gleich 20 und Text 5 gleich 23.
10:22
Wenn wir die beiden Zeichenketten mit dem Verkettungsoperator miteinander verknüpfen, erhalten wir in der Ausgabe 2023. Hätten wir die beiden Zahlen als Integer gespeichert, hätte der Plusoperator die Summe der beiden Zahlen, also 43, berechnet. Aber was passiert, wenn man eine Zeichenkette, die eine Zahl enthält,
10:43
mit einer Ganzzahl durch ein Plus verknüpft? Fungiert das Plus dann als Additions- oder als Verkettungsoperator? Das erfährst du, indem du es ausprobierst. Man lernt Programmieren am besten, wenn man viel ausprobiert. Selbst wenn du versuchst, Befehle auszuführen, die zu Fehlermeldungen führen,
11:01
kannst du den fehlerhaften Code entweder wieder löschen oder auskommentieren. Das heißt, du markierst den Codeabschnitt als Kommentar. Unsere Variable Text 6 enthält die Zahl 2023, die als Zeichenkette gespeichert ist. Diese verknüpfen wir mit 1 durch ein Plus und geben das Ergebnis aus.
11:20
Es kommt zu einer Fehlermeldung, die besagt, dass man eine Zeichenkette nur mit einer Zeichenkette verknüpfen kann. Du kannst selbst ausprobieren, was passiert, wenn du die Zeichenkette mit der Zahl tauschst. Vergiss danach nicht, den fehlerhaften Code zu löschen oder auszukommentieren, damit du ohne Probleme weiterarbeiten kannst.
11:41
In diesem Video hast du gelernt, wie man im Pfeifen Variablen anlegen kann. Du kannst jetzt ihre Werte und ihre Datentypen ausgeben. Außerdem kannst du jetzt die Datentypen der variablen Werte selbst ändern. Des Weiteren hast du gelernt, wie man unterschiedliche Operationen auf Zahlen und Zeichenketten ausführt. Eigentlich brauchst du keinen Taschenrechner mehr,
12:02
weil du Rechenoperationen ab jetzt auch in Pfeifen ausführen kannst.