Datentypen und Typkonvertierung

Zuletzt aktualisiert am 2025-10-30 | Diese Seite bearbeiten

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Übersicht

Fragen

  • Welche Arten von Daten werden in Programmen gespeichert?
  • Wie kann ich einen Typ in einen anderen umwandeln?

Ziele

  • Erläutern Sie die wichtigsten Unterschiede zwischen Ganzzahlen und Fließkommazahlen.
  • Erläutern Sie die wichtigsten Unterschiede zwischen Zahlen und Zeichenketten.
  • Verwenden Sie eingebaute Funktionen, um zwischen Ganzzahlen, Fließkommazahlen und Zeichenketten zu konvertieren.

Jeder Wert hat einen Typ.

  • Jeder Wert in einem Programm hat einen bestimmten Typ.
  • Integer (int): repräsentiert positive oder negative ganze Zahlen wie 3 oder -512.
  • Fließkommazahl (float): repräsentiert reelle Zahlen wie 3.14159 oder -2.5.
  • Zeichenkette (gewöhnlich “string” genannt, str): text.
    • Wird entweder in einfachen oder in doppelten Anführungszeichen geschrieben (solange sie übereinstimmen).
    • Die Anführungszeichen werden nicht gedruckt, wenn die Zeichenkette angezeigt wird.

Verwenden Sie die eingebaute Funktion type, um den Typ eines Wertes zu ermitteln.

  • Verwenden Sie die eingebaute Funktion type, um herauszufinden, welchen Typ ein Wert hat.
  • Funktioniert auch mit Variablen.
    • Aber denken Sie daran: der Wert hat den Typ — die Variable ist nur eine Bezeichnung.

PYTHON 

print(type(52))

AUSGABE 

<class 'int'>

PYTHON 

fitness = 'average'
print(type(fitness))

AUSGABE 

<class 'str'>

Typen steuern, welche Operationen (oder Methoden) mit einem bestimmten Wert durchgeführt werden können.

  • Der Typ eines Wertes bestimmt, was das Programm mit ihm machen kann.

PYTHON 

print(5 - 3)

AUSGABE 

2

PYTHON 

print('hello' - 'h')

FEHLER 

---------------------------------------------------------------------------
TypeError                                 Traceback (most recent call last)
<ipython-input-2-67f5626a1e07> in <module>()
----> 1 print('hello' - 'h')

TypeError: unsupported operand type(s) for -: 'str' and 'str'

Sie können die Operatoren “+” und “*” auf Zeichenketten anwenden.

  • “Hinzufügen” von Zeichenketten verkettet diese.

PYTHON 

full_name = 'Ahmed' + ' ' + 'Walsh'
print(full_name)

AUSGABE 

Ahmed Walsh
  • Die Multiplikation einer Zeichenkette mit einer ganzen Zahl N erzeugt eine neue Zeichenkette, die aus dieser Zeichenkette besteht, die N Mal wiederholt wird.
    • Da die Multiplikation eine wiederholte Addition ist.

PYTHON 

separator = '=' * 10
print(separator)

AUSGABE 

==========

Strings haben eine Länge (aber Zahlen nicht).

  • Die eingebaute Funktion len zählt die Anzahl der Zeichen in einer Zeichenkette.

PYTHON 

print(len(full_name))

AUSGABE 

11
  • Aber Zahlen haben keine Länge (nicht einmal Null).

PYTHON 

print(len(52))

FEHLER 

---------------------------------------------------------------------------
TypeError                                 Traceback (most recent call last)
<ipython-input-3-f769e8e8097d> in <module>()
----> 1 print(len(52))

TypeError: object of type 'int' has no len()

Bei der Verarbeitung von Zahlen müssen diese in Zeichenfolgen umgewandelt werden oder umgekehrt.

  • Kann keine Zahlen und Strings addieren.

PYTHON 

print(1 + '2')

FEHLER 

---------------------------------------------------------------------------
TypeError                                 Traceback (most recent call last)
<ipython-input-4-fe4f54a023c6> in <module>()
----> 1 print(1 + '2')

TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'int' and 'str'
  • Nicht erlaubt, weil mehrdeutig: sollte 1 + '2' 3 oder '12' sein?
  • Einige Typen können in andere Typen konvertiert werden, indem der Typname als Funktion verwendet wird.

PYTHON 

print(1 + int('2'))
print(str(1) + '2')

AUSGABE 

3
12

Kann Ganzzahlen und Fließkommazahlen in Operationen frei mischen.

  • Ganzzahlen und Fließkommazahlen können in der Arithmetik gemischt werden.
    • Python 3 wandelt ganze Zahlen bei Bedarf automatisch in Fließkommazahlen um.

PYTHON 

print('half is', 1 / 2.0)
print('three squared is', 3.0 ** 2)

AUSGABE 

half is 0.5
three squared is 9.0

Variablen ändern ihren Wert nur, wenn ihnen etwas zugewiesen wird.

  • Wenn wir eine Zelle in einem Arbeitsblatt von einer anderen abhängig machen und letztere aktualisieren, wird die erstere automatisch aktualisiert.
  • Dies geschieht nicht in Programmiersprachen.

PYTHON 

variable_one = 1
variable_two = 5 * variable_one
variable_one = 2
print('first is', variable_one, 'and second is', variable_two)

AUSGABE 

first is 2 and second is 5
  • Der Computer liest den Wert von variable_one, wenn er die Multiplikation durchführt, erzeugt einen neuen Wert und weist ihn variable_two zu.
  • Danach wird der Wert von variable_two auf den neuen Wert gesetzt und nicht abhängig von variable_one, so dass sich sein Wert nicht automatisch ändert, wenn sich variable_one ändert.
Aufgabe

Brüche

Was für ein Wert ist 3,4? Wie kann man das herausfinden?

Es handelt sich um eine Gleitkommazahl (oft mit “float” abgekürzt). Das kann man mit der eingebauten Funktion type() herausfinden.

PYTHON 

print(type(3.4))

AUSGABE 

<class 'float'>
Aufgabe

Automatische Typkonvertierung

Was für ein Wert ist 3,25 + 4?

Es handelt sich um eine Fließkommazahl: Ganzzahlen werden bei Bedarf automatisch in Fließkommazahlen umgewandelt.

PYTHON 

result = 3.25 + 4
print(result, 'is', type(result))

AUSGABE 

7.25 is <class 'float'>
Aufgabe

Wählen Sie einen Typ

Welche Art von Wert (Ganzzahl, Fließkommazahl oder Zeichenkette) würden Sie verwenden, um jede der folgenden Angaben darzustellen? Versuchen Sie, mehr als eine gute Antwort für jedes Problem zu finden. Wann wäre zum Beispiel in Frage 1 das Zählen von Tagen mit einer Fließkommazahl sinnvoller als mit einer ganzen Zahl?

  1. Anzahl der Tage seit Beginn des Jahres.
  2. Zeit, die vom Jahresanfang bis jetzt verstrichen ist, in Tagen.
  3. Seriennummer eines Laborgerätes.
  4. Das Alter einer Laborprobe
  5. Aktuelle Einwohnerzahl einer Stadt.
  6. Durchschnittliche Einwohnerzahl einer Stadt über die Zeit.

Die Antworten auf die Fragen lauten:

  1. Ganzzahl, da die Anzahl der Tage zwischen 1 und 365 liegen würde.
  2. Fließkomma, da gebrochene Tage benötigt werden
  3. Zeichenkette, wenn die Seriennummer Buchstaben und Zahlen enthält, andernfalls Ganzzahl, wenn die Seriennummer nur aus Ziffern besteht
  4. Dies wird variieren! Wie definiert man das Alter einer Probe? ganze Tage seit der Entnahme (Integer)? Datum und Uhrzeit (String)?
  5. Wählen Sie Fließkommazahlen, um die Bevölkerung als große Aggregate (z.B. Millionen) darzustellen, oder Ganzzahlen, um die Bevölkerung in Einheiten von Individuen darzustellen.
  6. Fließkommazahl, da ein Durchschnitt wahrscheinlich einen Bruchteil hat.
Aufgabe

Divisionstypen

In Python 3 führt der //-Operator Ganzzahldivisionen durch, der /-Operator führt Fließkommadivisionen durch, und der %-Operator (oder modulo) berechnet den Rest einer Ganzzahldivision und gibt ihn zurück:

PYTHON 

print('5 // 3:', 5 // 3)
print('5 / 3:', 5 / 3)
print('5 % 3:', 5 % 3)

AUSGABE 

5 // 3: 1
5 / 3: 1.6666666666666667
5 % 3: 2

Wenn num_subjects die Anzahl der Probanden ist, die an einer Studie teilnehmen, und num_per_survey die Anzahl, die an einer einzigen Umfrage teilnehmen kann, schreibe einen Ausdruck, der die Anzahl der Umfragen berechnet, die nötig sind, um alle einmal zu erreichen.

Wir wollen die minimale Anzahl von Umfragen, die jeden einmal erreicht, was der aufgerundete Wert von num_subjects/ num_per_survey ist. Dies ist gleichbedeutend mit der Durchführung einer Bodenteilung durch // und der Addition von 1. Vor der Division müssen wir 1 von der Anzahl der Probanden subtrahieren, um den Fall zu behandeln, dass num_subjects durch num_per_survey gleichmäßig teilbar ist.

PYTHON 

num_subjects = 600
num_per_survey = 42
num_surveys = (num_subjects - 1) // num_per_survey + 1

print(num_subjects, 'subjects,', num_per_survey, 'per survey:', num_surveys)

AUSGABE 

600 subjects, 42 per survey: 15
Aufgabe

Zeichenketten in Zahlen umwandeln

Wo es sinnvoll ist, konvertiert float() einen String in eine Fließkommazahl und int() konvertiert eine Fließkommazahl in eine Ganzzahl:

PYTHON 

print("string to float:", float("3.4"))
print("float to int:", int(3.4))

AUSGABE 

string to float: 3.4
float to int: 3

Wenn die Konvertierung jedoch keinen Sinn ergibt, wird eine Fehlermeldung ausgegeben.

PYTHON 

print("string to float:", float("Hello world!"))

FEHLER 

---------------------------------------------------------------------------
ValueError                                Traceback (most recent call last)
<ipython-input-5-df3b790bf0a2> in <module>
----> 1 print("string to float:", float("Hello world!"))

ValueError: could not convert string to float: 'Hello world!'

Was erwarten Sie angesichts dieser Informationen von dem folgenden Programm?

Was macht sie eigentlich?

Warum glauben Sie, dass es das tut?

PYTHON 

print("fractional string to int:", int("3.4"))

Was erwarten Sie von diesem Programm zu tun? Es wäre gar nicht so abwegig zu erwarten, dass der Python 3 int-Befehl die Zeichenkette “3.4” in 3.4 und eine zusätzliche Typkonvertierung in 3 umwandelt. Schließlich kann Python 3 noch eine Menge anderer Zaubereien - ist das nicht Teil seines Charmes?

PYTHON 

int("3.4")

AUSGABE 

---------------------------------------------------------------------------
ValueError                                Traceback (most recent call last)
<ipython-input-2-ec6729dfccdc> in <module>
----> 1 int("3.4")
ValueError: invalid literal for int() with base 10: '3.4'

Python 3 gibt jedoch einen Fehler aus. Warum eigentlich? Um konsistent zu sein, möglicherweise. Wenn Sie Python auffordern, zwei aufeinanderfolgende Typecasts durchzuführen, müssen Sie es explizit im Code umwandeln.

PYTHON 

int(float("3.4"))

AUSGABE 

3
Aufgabe

Arithmetik mit verschiedenen Typen

Welche der folgenden Möglichkeiten gibt die Fließkommazahl 2.0 zurück? Hinweis: Es kann mehr als eine richtige Antwort geben.

PYTHON 

first = 1.0
second = "1"
third = "1.1"
  1. first + float(second)
  2. float(second) + float(third)
  3. first + int(third)
  4. first + int(float(third))
  5. int(first) + int(float(third))
  6. 2.0 * second

Antwort: 1 und 4

Aufgabe

Komplexe Zahlen

Python bietet komplexe Zahlen, die als 1.0+2.0j geschrieben werden. Wenn val eine komplexe Zahl ist, können ihre realen und imaginären Teile mit der Punktnotation als val.real und val.imag angesprochen werden.

PYTHON 

a_complex_number = 6 + 2j
print(a_complex_number.real)
print(a_complex_number.imag)

AUSGABE 

6.0
2.0
  1. Warum, glaubst du, verwendet Python j statt i für den Imaginärteil?
  2. Was soll 1 + 2j + 3 ergeben?
  3. Was erwarten Sie von 4j? Was ist mit 4 j oder 4 + j?
  1. In der Standardmathematik wird üblicherweise i zur Bezeichnung einer imaginären Zahl verwendet. Medienberichten zufolge handelt es sich dabei jedoch um eine frühe Konvention aus der Elektrotechnik, deren Änderung nun einen technisch aufwendigen Bereich darstellt. Stack Overflow bietet zusätzliche Erklärungen und Diskussionen
  2. (4+2j)
  3. 4j und Syntax Error: invalid syntax. In den letztgenannten Fällen wird j als Variable betrachtet und die Aussage hängt davon ab, ob j definiert ist und wenn ja, welcher Wert ihm zugewiesen wurde.
Hauptpunkte
  • Jeder Wert hat einen Typ.
  • Verwenden Sie die eingebaute Funktion type, um den Typ eines Wertes zu ermitteln.
  • Typen steuern, welche Operationen mit Werten durchgeführt werden können.
  • Strings können addiert und multipliziert werden.
  • Zeichenketten haben eine Länge (Zahlen jedoch nicht).
  • Muss Zahlen in Zeichenketten umwandeln oder umgekehrt, wenn er mit ihnen operiert.
  • Kann Ganzzahlen und Fließkommazahlen in Operationen frei mischen.
  • Variablen ändern ihren Wert nur, wenn ihnen etwas zugewiesen wird.