Datentypen

Um verschiedene Arten von Daten korrekt zu erfassen, stellen uns Programmiersprachen verschiedene Datentypen zur Verfügung, damit wir diese richtig darstellen und mit ihnen arbeiten können. Jeder Fall, sei es das Sammeln von Beschleunigungswerten vom Beschleunigungsmesser, das Zählen, wie oft eine Taste gedrückt wurde, oder das Speichern eines Namens, muss auf jeweils ganz spezielle Art und Weise behandelt werden. Deshalb stellt Python so wie die meisten anderen Programmiersprachen mehrere Datentypen zur Darstellung von Werten zur Verfügung.

Die Wichtigsten sind:

Eine kleine Übersicht mit Beispielen:

Datentyp	Beschreibung	Beispiel
Integer	Ganze Zahlen	42
Float	Zahlen mit dem Dezimalpunkt (kein Komma!), Brüche	3.1415
Complex number	Zahlen mit einem Real und einem Imaginärteil	1 + 3j
String	Durch Anführungszeichen begrenzte Zeichenketten	"Hallo Welt!"
Boolean	Werte, die Wahr oder Falsch sein können	False

Auch in einem einfachen Programm wirst du die meisten dieser Datentypen verwenden. Hier sind zB. die Datentypen, die du in einem deiner Programme verwenden könntest, um Informationen über eines deiner micro:bit Spiele zu speichern:

Operationen

Jeder Datentyp unterstützt unterschiedliche Operationen. Wie wichtig es ist, dass Python weiß um welchen Datentypen es sich handelt, kann man zB an dem uns aus der Mathematik bekannten +-Operator erkennen, der, wie du gleich sehen wirst, ganz unterschiedliche Ergebnisse liefert, je nachdem ob Zahlen oder Strings „zusammengezählt“ werden.

Zahlen

Grundlegende arithmetische Operatoren: +, -, * und / werden auf die gleiche Art und Weise wie bei einem Taschenrechner verwendet. Wenn du zur REPL-Konsole wechselst, könntest du beispielsweise folgende Rechnungen nach der Eingabeaufforderung >>> oder, wenn du mehrere Zeilen verwendest, nach ... eintippen und berechnen lassen:

>>> 2 + 2
4
>>> # Dies ist ein Kommentar
... 2 + 2
4
>>> 2 + 2  # und dies ist ein Kommentar in derselben Zeile wie Code
4
>>> (50 - 5 * 6) / 4
5.0
>>> 8 / 5 # Brüche gehen nicht verloren, wenn man Ganzzahlen teilt
1.6

Schauen wir uns ein Beispiel an, bei dem mit den arithmetischen Operatoren die vom micro:bit gelesene Temperatur von Celsius in Fahrenheit umgerechnet wird:

celsiusTemp = temperature()
fahrenheitTemp = celsiusTemp * 9 / 5 + 32

Warnung

Python kennt zwei Divisionsoperatoren: / und //. Der erste gibt das Ergebnis aus, das du erwarten würdest, aber der zweite macht eine ganzzahlige Division: der Rückgabewert ist das Ergebnis ohne Rest. Das bedeutet, dass der Rückgabewert immer nach unten gerundet wird.

Um eine Ganzzahldivision auszuführen, die ein ganzzahliges Ergebnis liefert und den Bruchteil des Ergebnisses vernachlässigt, müsstest du also den Operator // anstatt / verwenden

>>> # Ganzzahldivision gibt ein abgerundetes Ergebnis zurück:
... 7 // 3
2
>>> 7 // -3
-3

Der Operator %, genannt mod wird benutzt, um den Rest zu berechnen, wenn ein Wert durch einen anderen geteilt wird. Zum Beispiel: wenn du wissen willst, ob eine Zahl ungerade oder gerade ist, könntest du versuchen, sie durch 2 zu dividieren. Wenn sie gerade ist, dann gibt es keinen Rest:

zahl = 3
if zahl % 2 == 0:
   print("Die Zahl ist gerade")
else:
   print("Die Zahl ist ungerade")

Wenn der Rest gleich 1 ist, dann wird dieses Programm Die Zahl ist ungerade ausgeben, andernfalls wird es Die Zahl ist gerade ausgeben. Du könntest dieses Programm auf eine andere Weise schreiben. Menschen denken über Aufgaben auf unterschiedliche Art und Weise und keine zwei Programme werden wahrscheinlich gleich sein.

Strings

Wie bereits erwähnt, sind Strings (str Typ in Python) Zeichenketten, deren Länge nur durch den Speicher deines Rechners begrenzt ist. Ein nützlicher Hinweis ist, dass sie mit dem + Symbol verkettet werden können!

name = "Hugo"
nachricht = "Gut gemacht " + name + ". Du hast gewonnen!"
print(nachricht)

In der letzten Zeile werden die Elemente auf der rechten Seite von = miteinander verkettet und das Ergebnis in die Variable namens nachricht geschrieben. Wenn du diese Zeilen auf der REPL-Konsole eingibst, sollte das so aussehen:

>>> name = "Hugo"
>>> nachricht= "Gut gemacht " + name + ". Du hast gewonnen!"
>>> print(nachricht)
Gut gemacht Hugo. Du hast gewonnen!
>>>

Was wird ausgegeben, wenn du die folgenden Anweisungen eingibst?

>>> a = "1"
>>> b = "2"
>>> summe = a + b
>>> print(summe)

Hier kannst du sehr gut sehen, dass es für Python einen großen Unterschied macht ob ich Zahlen als Zahlen oder als Strings abspeichere und verwende. Hier sind a und b Strings und werden dementsprechend aneinandergefügt und nicht addiert!

Um Zahlen und Strings miteinander zu verbinden, musst du, damit Python nicht durcheinanderkommt, zuerst die Zahl mit der Funktion str() in einen String umwandeln:

x = temperature
if temperature < 6:
   display.scroll("Kalt" + str(temperature))

Bemerkung

Python stellt von Haus aus eine Menge Methoden zur Verfügung, was den Umgang mit Strings sehr vereinfacht und viel Zeit spart (auch wenn die eigene Umsetzung anfangs eine gute Programmierübung sein kann).

Booleans

Ein boolescher Wert (boolean bzw. bool) ist ein Wert, der entweder True oder False ist, auch dargestellt durch 1 und 0. In Python gibt es eine Reihe von Operationen, die es dir erlauben, boolesche Ausdrücke zu erzeugen.

Vergleiche

Source: <http://www.bbc.co.uk/education/guides/zy9thyc/revision>

Vergleichsoperationen sind nützlich, um Variablenwerte in bedingten Anweisungen oder Schleifen zu testen. Hier sind einige Beispiele für Vergleiche, wie sie im Deutschen geschrieben werden:

der Punktestand ist größer als 100
der Name ist gleich "Hugo"
die Geschwindigkeit ist ungleich 0

Python hat eine Reihe von Vergleichsoperatoren, die es uns erlauben, Vergleiche einfach zu schreiben:

Vergleichsoperator	Bedeutung
==	ist gleich
<, <=	Kleiner als, kleiner als oder gleich
>, >=	Größer als, größer als oder gleich
!=	ist nicht gleich, ungleich

Das Umschreiben der obigen Vergleiche in Python würde lauten:

punktestand > 100
name ==  "Hugo"
geschwindigkeit  != 0

Logische Operationen

Logische Operatoren testen den Wahrheitswert ihrer Operanden.

Operator	Gibt ``True`` zurück, wenn	Example
and	beide Operanden Wahr sind	True and True
or	Mindestens ein Operand Wahr ist	True or False
not	der Operand Falsch ist	not False

Zugehörigkeitsoperatoren

Zugehörigkeitsoperatoren sind nützlich, um das Vorhandensein eines Elements in einer Sequenz zu bestimmen.

Operator	Gibt ``True`` zurück, wenn	Beispiel
in	sich ein Variablenwert in der angegebenen Reihe befindet	x in [1, 2, 3, 4]
not in	kein Variablenwert in der angegebenen Liste gefunden wird	x not in [1, 2, 3, 4]

Boolesche Operationen verwenden

Du hast vielleicht schon einige Beispiele verwendet, die so etwas machen. In diesem Beispiel wird der micro:bit einen Pfeil anzeigen, der seine Richtung entsprechend der Beschleunigung ändert:

from microbit import *

while True:
    x_richtung = accelerometer.get_x()

    if (x_richtung <= 100) and (x_richtung >= 50):
        display.show(Image.ARROW_N)

    elif x_richtung > 100:
        display.show(Image.ARROW_E)

    elif  x_richtung < 50:
        display.show(Image.ARROW_W)

    else:
        display.show(Image.ARROW_S)

Übungsfragen

1. Gib an, ob der Rückgabewert True oder False ist. Wenn False, erkläre warum.

   Überprüfe danach deine Vermutung auf der REPL-Konsole.

   1. "hello" == 'hello'

   2. 10 == 10.0

   3. 5/2 == 5//2

   4. 5 in [x for x in range(0,5)]

   5. 0 == False

   6. 1 == true

   7. 0.1 + 0.2 == 0.3