Variablen und Zuweisungen

Zuletzt aktualisiert am 2025-03-02 | Diese Seite bearbeiten

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Übersicht

Fragen

  • Wie kann ich Daten in Programmen speichern?

Ziele

  • Schreibe Programme, die Variablen skalare Werte zuweisen und mit diesen Werten Berechnungen durchführen.
  • Korrektes Verfolgen von Wertänderungen in Programmen, die skalare Zuweisungen verwenden.

Verwenden Sie Variablen, um Werte zu speichern.

  • Variablen sind Namen für Werte.

  • Variablennamen

    • kann nur Buchstaben, Ziffern und den Unterstrich _ enthalten (typischerweise verwendet, um Wörter in langen Variablennamen zu trennen)
    • darf nicht mit einer Ziffer beginnen
    • sind groß-klein-klein (Alter, Alter und AGE sind drei verschiedene Variablen)

  • Der Name sollte auch aussagekräftig sein, damit Sie oder ein anderer Programmierer wissen, worum es sich handelt

  • Variablennamen, die mit Unterstrichen beginnen, wie z.B. __alistairs_real_age, haben eine besondere Bedeutung, also werden wir das nicht tun, bis wir die Konvention verstanden haben.

  • In Python ordnet das Symbol = den Wert auf der rechten Seite dem Namen auf der linken Seite zu.

  • Die Variable wird erstellt, wenn ihr ein Wert zugewiesen wird.

  • Hier ordnet Python der Variablen age ein Alter und der Variablen first_name einen Namen in Anführungszeichen zu.

    PYTHON 

    age = 42
first_name = 'Ahmed'

Verwenden Sie print, um Werte anzuzeigen.

  • Python hat eine eingebaute Funktion namens print, die Dinge als Text ausgibt.
  • Rufen Sie die Funktion auf (d.h. sagen Sie Python, dass es sie ausführen soll), indem Sie ihren Namen verwenden.
  • Übergeben Sie der Funktion Werte (d.h. die zu druckenden Dinge) in Klammern.
  • Um eine Zeichenkette zum Ausdruck hinzuzufügen, schließen Sie die Zeichenkette in einfache oder doppelte Anführungszeichen ein.
  • Die Werte, die an die Funktion übergeben werden, heißen arguments

PYTHON 

print(first_name, 'is', age, 'years old')

AUSGABE 

Ahmed is 42 years old
  • print setzt automatisch ein einzelnes Leerzeichen zwischen die Elemente, um sie zu trennen.
  • Und bricht am Ende in eine neue Zeile um.

Variablen müssen erstellt werden, bevor sie verwendet werden.

  • Wenn eine Variable noch nicht existiert, oder wenn der Name falsch geschrieben wurde, meldet Python einen Fehler. (Im Gegensatz zu einigen Sprachen, die einen Standardwert “erraten”.)

PYTHON 

print(last_name)

FEHLER 

---------------------------------------------------------------------------
NameError                                 Traceback (most recent call last)
<ipython-input-1-c1fbb4e96102> in <module>()
----> 1 print(last_name)

NameError: name 'last_name' is not defined
  • Die letzte Zeile einer Fehlermeldung ist normalerweise die informativste.
  • Wir werden uns Fehlermeldungen im Detail [später] ansehen (17-scope.md#reading-error-messages).
Wichtig

Variablen bleiben zwischen Zellen bestehen

Beachten Sie, dass die Reihenfolge der Ausführung von Zellen in einem Jupyter-Notizbuch wichtig ist, nicht die Reihenfolge, in der sie erscheinen. Python merkt sich den gesamten Code, der zuvor ausgeführt wurde, einschließlich aller Variablen, die Sie definiert haben, unabhängig von der Reihenfolge im Notizbuch. Wenn Sie also Variablen weiter unten im Notizbuch definieren und dann Zellen weiter oben (erneut) ausführen, sind die weiter unten definierten Variablen weiterhin vorhanden. Erstellen Sie zum Beispiel zwei Zellen mit dem folgenden Inhalt in dieser Reihenfolge:

PYTHON 

print(myval)

PYTHON 

myval = 1

Wenn Sie dies der Reihe nach ausführen, wird die erste Zelle einen Fehler ergeben. Wenn Sie jedoch die erste Zelle nach der zweiten Zelle ausführen, wird sie 1 ausgeben. Um Verwirrung zu vermeiden, kann es hilfreich sein, die Option Kernel -> Restart & Run All zu verwenden, die den Interpreter löscht und alles von oben nach unten durchführt.

Variablen können in Berechnungen verwendet werden.

  • Wir können Variablen in Berechnungen so verwenden, als wären sie Werte.
    • Erinnern Sie sich daran, dass wir vor ein paar Zeilen den Wert 42 an age zugewiesen haben.

PYTHON 

age = age + 3
print('Age in three years:', age)

AUSGABE 

Age in three years: 45

Verwenden Sie einen Index, um ein einzelnes Zeichen aus einer Zeichenkette zu erhalten.

  • Die Zeichen (einzelne Buchstaben, Zahlen und so weiter) in einer Zeichenkette sind geordnet. Zum Beispiel ist die Zeichenkette 'AB' nicht dasselbe wie 'BA'. Aufgrund dieser Ordnung können wir die Zeichenfolge als eine Liste von Zeichen behandeln.
  • Jede Position in der Zeichenkette (erste, zweite usw.) erhält eine Nummer. Diese Zahl wird als Index oder manchmal auch als tiefgestellt bezeichnet.
  • Indizes sind nummeriert von 0.
  • Verwenden Sie den Index der Position in eckigen Klammern, um das Zeichen an dieser Position zu erhalten.
Erläutern Sie die Indizierung, indem Sie Teilmengen der Zeichenkette drucken
Eine Python-Codezeile, print(atom_name[0]), demonstriert, dass bei Verwendung des Null-Index nur der Anfangsbuchstabe ausgegeben wird, in diesem Fall ‘h’ für Helium.

PYTHON 

atom_name = 'helium'
print(atom_name[0])

AUSGABE 

h

Verwenden Sie ein Slice, um eine Teilzeichenkette zu erhalten.

  • Ein Teil einer Zeichenkette wird Substring genannt. Ein Teilstring kann so kurz wie ein einzelnes Zeichen sein.
  • Ein Element in einer Liste wird Element genannt. Wenn wir eine Zeichenkette wie eine Liste behandeln, sind die Elemente der Zeichenkette ihre einzelnen Zeichen.
  • Ein Slice ist ein Teil einer Zeichenkette (oder, allgemeiner, ein Teil einer beliebigen listähnlichen Sache).
  • Wir nehmen ein Slice mit der Notation [start:stop], wobei start der ganzzahlige Index des ersten Elements ist, das wir wollen, und stop der ganzzahlige Index des Elements gerade nach dem letzten Element ist, das wir wollen.
  • Der Unterschied zwischen stop und start ist die Länge des Slice.
  • Die Entnahme eines Slice verändert nicht den Inhalt der ursprünglichen Zeichenkette. Stattdessen wird eine Kopie eines Teils der ursprünglichen Zeichenkette zurückgegeben.

PYTHON 

atom_name = 'sodium'
print(atom_name[0:3])

AUSGABE 

sod

Verwenden Sie die eingebaute Funktion len, um die Länge einer Zeichenkette zu ermitteln.

PYTHON 

print(len('helium'))

AUSGABE 

6
  • Verschachtelte Funktionen werden von innen nach außen ausgewertet, wie in der Mathematik.

Python unterscheidet Groß- und Kleinschreibung.

  • Python denkt, dass Groß- und Kleinbuchstaben unterschiedlich sind, also sind Name und name unterschiedliche Variablen.
  • Es gibt Konventionen für die Verwendung von Großbuchstaben am Anfang von Variablennamen, daher werden wir für den Moment Kleinbuchstaben verwenden.

Verwenden Sie aussagekräftige Variablennamen.

  • Python kümmert sich nicht darum, wie Sie Variablen nennen, solange sie die Regeln befolgen (alphanumerische Zeichen und der Unterstrich).

PYTHON 

flabadab = 42
ewr_422_yY = 'Ahmed'
print(ewr_422_yY, 'is', flabadab, 'years old')
  • Verwende aussagekräftige Variablennamen, damit andere Leute verstehen, was das Programm macht.
  • Die wichtigste “andere Person” ist dein zukünftiges Ich.
Aufgabe

Vertauschen von Werten

Füllen Sie die Tabelle mit den Werten der Variablen in diesem Programm aus, nach dem jede Anweisung ausgeführt wurde.

PYTHON 

# Command  # Value of x   # Value of y   # Value of swap #
x = 1.0    #              #              #               #
y = 3.0    #              #              #               #
swap = x   #              #              #               #
x = y      #              #              #               #
y = swap   #              #              #               #

AUSGABE 

# Command  # Value of x   # Value of y   # Value of swap #
x = 1.0    # 1.0          # not defined  # not defined   #
y = 3.0    # 1.0          # 3.0          # not defined   #
swap = x   # 1.0          # 3.0          # 1.0           #
x = y      # 3.0          # 3.0          # 1.0           #
y = swap   # 3.0          # 1.0          # 1.0           #

Diese drei Zeilen tauschen die Werte in x und y aus, indem sie die Variable swap zur temporären Speicherung verwenden. Dies ist eine ziemlich übliche Programmiersprache.

Aufgabe

Vorhersage von Werten

Was ist der endgültige Wert von position in dem untenstehenden Programm? (Versuchen Sie, den Wert vorherzusagen, ohne das Programm auszuführen, und überprüfen Sie dann Ihre Vorhersage)

PYTHON 

initial = 'left'
position = initial
initial = 'right'

PYTHON 

print(position)

AUSGABE 

left

Der Variablen initial wird der Wert 'left' zugewiesen. In der zweiten Zeile erhält die Variable position ebenfalls den Stringwert 'left'. In der dritten Zeile erhält die Variable initial den Wert 'right', aber die Variable position behält ihren String-Wert 'left'.

Aufgabe

Herausforderung

Wenn Sie a = 123 zuweisen, was passiert, wenn Sie versuchen, die zweite Ziffer von a über a[1] zu erhalten?

Zahlen sind keine Zeichenketten oder Sequenzen und Python gibt einen Fehler aus, wenn Sie versuchen, eine Index-Operation mit einer Zahl durchzuführen. In der nächsten Lektion über Typen und Typkonvertierung werden wir mehr über Typen lernen und wie man zwischen verschiedenen Typen konvertiert. Wenn man die N-te Stelle einer Zahl sucht, kann man sie mit der eingebauten Funktion str in eine Zeichenkette umwandeln und dann eine Indexoperation mit dieser Zeichenkette durchführen.

PYTHON 

a = 123
print(a[1])

FEHLER 

TypeError: 'int' object is not subscriptable

PYTHON 

a = str(123)
print(a[1])

AUSGABE 

2
Aufgabe

Auswahl eines Namens

Welcher ist ein besserer Variablenname, m, min oder minutes? Tipp: Überlegen Sie, welchen Code Sie lieber von jemandem erben würden, der das Labor verlässt:

  1. ts = m * 60 + s
  2. tot_sec = min * 60 + sec
  3. total_seconds = minutes * 60 + seconds

minutes ist besser, weil min so etwas wie “Minimum” bedeuten könnte (und eigentlich eine eingebaute Funktion in Python ist, die wir später behandeln werden).

Aufgabe

Slicing Praxis

Was gibt das folgende Programm aus?

PYTHON 

atom_name = 'carbon'
print('atom_name[1:3] is:', atom_name[1:3])

AUSGABE 

atom_name[1:3] is: ar
Aufgabe

Slicing-Konzepte

Gegeben sei die folgende Zeichenkette:

PYTHON 

species_name = "Acacia buxifolia"

Was würden diese Ausdrücke zurückgeben?

  1. species_name[2:8]
  2. species_name[11:] (ohne einen Wert nach dem Doppelpunkt)
  3. species_name[:4] (ohne einen Wert vor dem Doppelpunkt)
  4. species_name[:] (nur ein Doppelpunkt)
  5. species_name[11:-3]
  6. species_name[-5:-3]
  7. Was passiert, wenn man einen stop Wert wählt, der außerhalb des Bereichs liegt? (d.h., versuchen Sie species_name[0:20] oder species_name[:103])
  1. species_name[2:8] gibt die Teilzeichenkette 'acia b' zurück
  2. species_name[11:] gibt die Teilzeichenkette 'folia' zurück, von Position 11 bis zum Ende
  3. species_name[:4] gibt die Teilzeichenkette 'Acac' zurück, vom Anfang bis zur Position 4, aber ohne diese
  4. species_name[:] gibt die gesamte Zeichenkette 'Acacia buxifolia' zurück
  5. species_name[11:-3] gibt die Teilzeichenkette 'fo' zurück, von der 11. bis zur drittletzten Position
  6. species_name[-5:-3] gibt auch die Teilzeichenkette 'fo' zurück, von der fünftletzten bis zur drittletzten Position
  7. Wenn ein Teil des Slice außerhalb des Bereichs liegt, schlägt die Operation nicht fehl.species_name[0:20] liefert das gleiche Ergebnis wie species_name[0:], und species_name[:103] liefert das gleiche Ergebnis wie species_name[:]
Hauptpunkte
  • Verwende Variablen, um Werte zu speichern.
  • Verwenden Sie print, um Werte anzuzeigen.
  • Variablen bleiben zwischen Zellen bestehen.
  • Variablen müssen erstellt werden, bevor sie verwendet werden.
  • Variablen können in Berechnungen verwendet werden.
  • Verwenden Sie einen Index, um ein einzelnes Zeichen aus einer Zeichenkette zu erhalten.
  • Verwenden Sie ein Slice, um eine Teilzeichenkette zu erhalten.
  • Verwenden Sie die eingebaute Funktion len, um die Länge einer Zeichenkette zu ermitteln.
  • Python unterscheidet Groß- und Kleinschreibung.
  • Verwenden Sie aussagekräftige Variablennamen.