Python und Scratch by Jens-Thomas Meyer

Python

jtmeyer — 2022-01-17 09:06:13 UTC

Python ist eine sehr bekannte textbasierte Programmiersprache, die in vielen Bereichen (Industrie, Wissenschaft, Spieleentwicklung u.s.w.) zur Erstellung von Programmen eingesetzt wird. Die Sprache ist objektorientiert, d.h. es gibt dort 'Module", die bestimmte Aufgaben erledigen. Python ist in diesem Punkt ähnlich aufgebaut, wie C/C++, Java. Python ist eine OpenSource Software.
Der Name Python bezieht sich nicht auf die bekannte Schlange, sondern wurde vom Entwickler Guido von Rossum in Anlehnung an die britische Komikergruppe Monty Python ("Das Leben des Brian") gewählt.

Python

jtmeyer — 2022-01-17 09:10:29 UTC

Python kann von der offiziellen Python Website heruntergeladen werden.

Scratch

jtmeyer — 2022-01-17 09:16:24 UTC

Scratch ist eine grafische Programmiersprache, die vom Massachusetts Institute of Technology entwickelt wurde. Die Version 3 kann online oder per Download benutzt werden.

Aufgabe Figuren Zeichnen

jtmeyer — 2022-01-17 09:22:58 UTC

In der Aufgabe a) wird ein einfaches Quadrat gezeichnet.

Erklärvideo zum Zeichnen von Figuren mit Scratch

jtmeyer — 2022-01-17 09:23:19 UTC

Python 10

jtmeyer — 2022-01-17 09:32:32 UTC

Öffne den Python 10 Editor (alle Programme -> Python 10 -> idle) und wähle unter File -Y New File.

Figuren zeichnen mit Python

jtmeyer — 2022-01-17 09:51:37 UTC

Zum Zeichnen der Figuren benutzen wir in Python das Modul turtle. Der erste Befehl lautet:

import turtle

Nun ist das Modul geladen. Um einen geraden Strich zu zeichnen, gibst du den Befehl

turtle.forward(100)

ein. Jetzt unbedingt speichern und dann auf Run-> Run Module gehen. Für eine Drehung nach rechts gibst du

turtle.right(90)

ein, gefolgt von:

turtle.forward(100)

Das Ergebnis sollte so aussehen wie das Bild oben.

Nützliche Befehle

jtmeyer — 2022-01-17 10:00:17 UTC

Hintergrundfarbe: turtle.bgcolor("black")
Stiftfarbe: turtle.color("yellow")
Stftbreite: turtle.width(5)
Geschwindigkeit: turtle.speed(3)
Anfangspunkt: turtle.goto(100, 100)
Stift anheben: turtle.up()
Stift absenken: turtle.down()

Schleifen (Wiederholungen)

jtmeyer — 2022-01-17 10:06:46 UTC

Für 5 Wiederholungen lautet der Befehl:

for i in range(1,6):
turtle.forward(100)

Wichtig: Den Doppelpunkt nicht vergessen! Dann werden die nachfolgenden Befehle eingerückt.

Aufgabenstellung

jtmeyer — 2022-01-22 18:26:58 UTC

Erstelle ein Programm für ein Spiel, in dem eine geheime zufällige Zahl geraten werden soll. In dem Programm soll die Anzahl der Versuche begrenzt sein (z.B. 7). Der Zahlenbereich soll größer als 100 sein. Das Programm soll Hinweise für die Spielerin oder den Spieler geben, ob die Benutzereingabe größer oder kleiner als die Ratezahl ist.

Hinweise zum Scratch Programm

jtmeyer — 2022-01-22 18:28:59 UTC

Aufgabenstellung Python

jtmeyer — 2022-01-22 18:34:44 UTC

Schreibe ein Programm für das Zahlen raten in Python. Schreibe das Programm mit dem Idle Editor von Python 10 bzw. in Visual Code Studio.

Variablen

jtmeyer — 2022-01-22 18:36:02 UTC

durchgang
aktiv
ratezahl
bentzereingabe

Zufallszahl

jtmeyer — 2022-01-22 18:37:53 UTC

import random

ratezahl = random.randint(0, 128)

(Der Zahlenbereich kann verändert werden)

Schleifen in Python

jtmeyer — 2022-01-22 18:49:29 UTC

while aktiv == True (führt die Schleife aus bis aktiv=False wird)

if benutzereingabe == ratezahl :
(vergleicht die benutzereingabe mit der ratezahl)

elif benutzereingabe > ratezahl :
(ist eine Verzweigung unter der if-Anweisung)

else :
(ist die Verzweigung, wenn die vorherige Bedingung nicht erfüllt ist

Das Programm soll auch stoppen, wenn die maximale Anzahl der Versuche erreicht worden ist..

jtmeyer — 2022-01-22 18:55:01 UTC

jtmeyer — 2022-01-22 19:00:25 UTC

Aufgabenstellung

jtmeyer — 2022-02-02 16:53:18 UTC

Mit dem Programm Scratch soll ein Umrechner für Celsius in Kelvin erstellt werden. Die Formel lautet:
Kelvin = 273,15 + Celsius
Der Benutzer soll die Zahl in Grad Celsius eingeben und dann das Ergebnis in Grad Kelvin erhalten.

Aufgabenstellung Python

jtmeyer — 2022-02-02 16:57:00 UTC

Schreibe ein Programm für die Umrechnung von Celsius in Python. Benutze für die Eingabemaske das Modul tkinter.

tkinter

jtmeyer — 2022-02-02 17:06:36 UTC

Das Modul tkinter stellt eine grafische Benutzeroberfläche für die Ein- und Ausgabe zur Verfügung. Der Fachbegriff lautet "graphical user interface" oder GUI. Das Modul wird durch:
import tkinter as tk
(hier wird gleich das Kurzwort "tk" für tkinter aktiviert.

Werkzeuge in tkinter

jtmeyer — 2022-02-02 17:10:57 UTC

tkinter bietet Steuererlemente für:

Textlabels
Textboxen
Inputboxen
Schaltflächen (Buttons)
Radiobuttons
Checkbottons
Menüs

Bildschirm root

jtmeyer — 2022-02-02 17:22:27 UTC

Nach dem Import müssen wir unser Fenster initialisieren. Dazu wird ein Konstruktor aufgerufen, der in die Variable root den Bildschirm setzt:

import tkinter as tk
root = tk.Tk()
root.mainloop()

root.mainloop() wird an das Ende des Programms gesetzt.

Ausgabe mit dem Label-Widget (Text)

jtmeyer — 2022-02-02 17:27:42 UTC

Eine einfache Ausgabe kannst du mit dem Label-Widget realisieren:

import tkinter as tk
root = tk.Tk()
# Textausgabe erzeugen
label1 = tk.Label(root, text="Hallo Welt")
# in GUI Elemente einbetten
label1.pack()
root.mainloop()

Farben

jtmeyer — 2022-02-02 17:34:08 UTC

Im Label-Widget können die Farben über die Befehle "bg" für den Hintergrund (bg("orange")) und für den Vordergrund fg eingegeben werden.

Button/Schaltfläche

jtmeyer — 2022-02-02 17:50:08 UTC

Zum Ausführen einer Aktion führen wir eine Schaltfläche (Button Widget) ein, die Aktion wird über das def Kommando definiert.

Hauptteil Celsius in Grad

jtmeyer — 2022-02-02 17:54:11 UTC

Eingabe in Scratch

jtmeyer — 2022-02-02 18:00:39 UTC

Unter Fühlen findest du den Befehl "frage". In der "antwort" wird der Eingabewert gespeichert.
Die Rechenoperationen findest du unter "Operationen".
Die Ausgabe erfolgt über das Modul "sage" unter Aussehen.

Methoden grid() und pack()

jtmeyer — 2022-02-06 11:59:23 UTC

Mit den Methoden grid() und pack() können Elemente in der GUI platziert werden. Die Methode grid() bietet über die Zeile und die Spalte zusätzliche Möglichkeiten.

Aufgabenstellung

jtmeyer — 2022-02-06 12:17:42 UTC

Es sollen unterschiedliche Textelemente in der GUI positioniert werden. Dafür soll die Methode grid() verwendet werden.

Methode grid()

jtmeyer — 2022-02-06 12:23:17 UTC

Die Methode grid() kannst du durch:

label.grid(row="zeilennummer",column="spaltennummer")

aufrufen.

Label Text zuweisen

jtmeyer — 2022-02-06 12:29:41 UTC

Die Zuweisung des Textes erfolgt über:

label1 = tk.Label(root, text="deintext", bg="deinetextfarbe")

Du kannst den Namen für die Variable frei wählen.

Attribut sticky

jtmeyer — 2022-02-06 12:38:13 UTC

Über das Attribut sticky= kann der Inhalt ausgerichtet werden. Mögliche Attribute sind die Himmelsrichtungen n, s, w, e, sw, se ... (e: east).

label.grid(row="deinezeile", column="deinespalte", sticky="e")

Der Text wird am Ostrand ausgerichtet. Die unterschiedlichen Postionen können einfach ausprobiert werden.

Einen Stern mit Scratch

jtmeyer — 2022-02-09 17:57:30 UTC

Versuche diesen einfachen Stern mit Scratch zu zeichnen.

Die Richtungsänderung ist jeweils 144 Grad.

Einen Stern mit Python

jtmeyer — 2022-02-09 18:03:50 UTC

Versuche einen Stern mit Python zu zeichnen.

Die Richtungsänderung ist 144 Grad.

GUI erstellen

jtmeyer — 2022-02-10 11:33:40 UTC

Die GUI wird mit tkinter erstellt.

import tkinter as tk
root = tk.Tk()

Glückratgeber in Python

jtmeyer — 2022-02-13 12:30:30 UTC

Mit dem Turtle Modul soll ein Glücksratgeber programmiert werden. Per Zufall wird eine Antwort auf deine Frage ermittelt. Vier Antworten stehen zur Verfügung (z.B. "Ja, Vielleicht, Auf gar keinen Fall, Ja, aber in 50 Jahren).

Import von Modulen in Python

jtmeyer — 2022-02-13 12:36:25 UTC

import turtle

import random

Wir erzeugen einen Pointer durch Vererben der Eigenschaften des Turtle Moduls. Dadurch verwendet der Pointer die gleichen Befehle wie das Turtle Modul.

pointer = turtle.Turtle()

pointer.turtlesize(3, 3, 2)

Mit dem Befehl turtlesize bestimmen wir die Größe des Pointers.

Vererben der Turtle Eigenschaften auf das Modul pen.

jtmeyer — 2022-02-13 12:46:50 UTC

Wir generieren nun ein pen und vererben ebenfalls die Turtle Eigenschaften.

pen = turtle.Turtle()

Jetzt können wir alle Turtle Befehle auch für den pen benutzen:

pen.up()
pen.down()
pen.goto(x,y)
pen.write("dein text", font=('dein font', Schriftgröße)

Pointerrichtung

jtmeyer — 2022-02-13 14:02:49 UTC

Die Richtung des Pointers wird über eine Zufallszahl eingestellt:

spin_amount = random.randint(1 ,360)

Der Pointer wird durch:

pointer.left(spin_amount)

ausgerichtet.

jtmeyer — 2022-02-13 14:07:21 UTC

Glückratgeber mit Scratch

jtmeyer — 2022-02-23 17:03:57 UTC

Mit Scratch lässt sich der Glückratgeber sehr einfach programmieren. Du benötigst dich den Zufallsgenerator aus dem Bereich Operatoren. Die Drehung der Figur (Pfeil) wird über den Befehl "drehe dich 🤬 Grad" erreicht. Der Text wird auf dem Bühnenbild dargestellt. So können einfach unterschiedliche Generatoren hergestellt werden.

Befehle für Scratch

jtmeyer — 2022-02-23 17:18:13 UTC

Die Drehung des Pfeils wird etwas interessanter, wenn sich dieser in einer Wiederholungsschleife dreht, z.B. "wiederhole 10 mal".

Bühne

jtmeyer — 2022-02-23 17:20:29 UTC

Urlaub

jtmeyer — 2022-02-23 17:25:14 UTC

Bundesliga

jtmeyer — 2022-02-23 17:28:01 UTC

Wörter raten programmieren

jtmeyer — 2022-05-15 14:40:07 UTC

Erstelle ein Programm, mit dem du Wörteraus einer Liste raten kannst (z.B. Hangmann). Die Wörter, die geraten werden sollen, werden in einer Liste notiert :

word = ["Geheimnis", "Himmel" ...]

Die Liste soll mindestens 10 Einträge umfassen.

Die Auswahl aus der Liste soll über

random.choice(word)

erfolgen. Zu Beginn des Programms musst du

import random
import time

für den Zufallsgenerator und die Zeit laden. Wir benötigen:

time.sleep()

Zwischen den Klammern wird die Wartezeit eingetragen.

Gesuchtes Wort ausgeben

jtmeyer — 2022-05-15 16:18:15 UTC

Wenn die maximale Anzahl von Versuchen erreicht ist, kannst du das gesuchte Wort über den Befehl:

print("Das Wort war:", word)

ausgeben.

Code Schnipsel Teil 1

jtmeyer — 2022-05-15 16:18:38 UTC

Dieses ist die Initialisierung des Programms im oberen Drittel.

Code Schnipsel Teil 2

jtmeyer — 2022-05-15 16:18:55 UTC

Dieses ist die Wörterliste. Erweitere diese, so dass du ca. 10 Wörter zu raten hast.

Code Schnipsel Teil 3

jtmeyer — 2022-05-15 16:19:11 UTC

Dieses ist der eigentliche Abschnitt, der das Wörterraten organisiert.

Master-Mind / Superhirn

jtmeyer — 2022-05-22 12:31:05 UTC

In dem Spiel Master-Mind oder Superhirn geht es darum eine Kombination aus Farben und Positionen zu raten.
Sechs Farben werden an vier Positionen versteckt angeordnet. Es gibt 1296 unterschiedliche Kombinationen. Dabei können Farben mehrfach vorkommen.
Der Spieler erhält nach jedem Zug eine Rückmeldung, aus der er ersehen kann, ob die Farbe (o) oder Farbe und Position (+) richtig sind. Die Rückmeldung (o+) bedeutet, dass eine Position die richtige Farbe und eine Position die richtige Farbe und die richtige Position aufweist. Der Spieler weiß allerdings nicht, um welche Farben und Positionen es sich handelt.

Programmierung in Python

jtmeyer — 2022-05-22 12:46:35 UTC

Wir programmieren das Spiel mit Python. Anstelle von Farben benutzen wir im ersten Schritt die Zahlen von 1 bis 6 und wählen 4 Positionen, so dass wir 1296 Kombinationen haben.

Mit dem Modul itertools können wir alle Kombinationen aus Zahl und Position ermitteln. Dazu verwenden wir die enthaltene Funktion product:

from itertools import product

Weiterhin benötigen wir den random Generator:

import random as rnd

Schritt 1: Geheimkombination

jtmeyer — 2022-05-22 12:58:41 UTC

Alle vierer Kombination aus Zahl und Position werden mit dem Befehl:

geheim = list(product(range(1,7), repeat=4)

erzeugt. Wir wählen dann eine Kombination mit dem Befehl:

geheim = rnd.choice(geheim)

aus dieser Liste aus und können diese mit

print(geheim)

ausgeben. Wenn du das Programm jetzt wiederholt startest, kannst du sehen, dass sich die Kombination verändert.

Während des Spiels sollte dieser Befehl mit # auskommentiert werden.

Schritt 2: Raten

jtmeyer — 2022-05-22 13:52:27 UTC

Du gibst jetzt deine Kombination ein und speicherst diese in der Variablen Versuch:

versuch = input('dein Versuch: ')

Mit diesem Befehl erhälts du jetzt als Ergebnis einen String mit Zahlen und keine Liste. Du musst diesen String mit dem Befehl .split() aufspalten. Dann erhältst du eine Liste mit String Elementen. Diese Elemente musst du jetzt in Integer umwandeln, mit dem Befehl map kannst dieses für alle Elemente erledigen und hinterher die Liste ausgeben:

versuch = list(map(int, input('dein Versuch: ').split()))

Jetzt kannst du deinen Versuch als Liste ausgeben:

print(versuch)

Schritt 3: Auswertung - Teil 1

jtmeyer — 2022-05-22 17:03:53 UTC

Zur Auswertung müssen wir die beiden Listen versuch und geheim miteinander vergleichen. Dabei müssen wir ermitteln, ob Elemente in beiden Listen vorhanden sind und, ob es Übereinstimmungen bei den Positionen gibt. Dazu definieren wir eine Funktion:

def treffer(v,g):

In diese Funktion werden unsere beiden Listen versuch und geheim übergeben.

Um herauszufinden, ob Position und Farbe identisch sind werden beide Listen über den Befehl zip(v,g) wie ein Reißverschluss zusammengefügt und geprüft, ob an den Stellen der Liste beide übereinstimmen. Der Befehl lautet:

farbe_position = sum(a == b for a,b in zip(v,g)

Bei Übereinstimmung ist der Rückgabewert True also 1. Diese Rückgabewerte werden dann summiert.

Die Überprüfung der Farbübereinstimmung ist etwas komplizierter. Mit dem Befehl:

farbe = sum(min(v.count(a), g.count(a)) for a in set(g)

wird die Anzahl der übereinstimmenden Farben zwischen beiden Listen ermittelt. Davon wird jetzt noch die Anzahl der richtigen Positionen abgezogen:

farbe = farbe - farbe_position

Der Befehl set(g) entfernt aus der Liste g alle doppelten Farben. Der Rückgabewert ist die Menge der gleichen Farben(geschweifte Klammern). Mit dem ersten Teil wird die Häufigkeit des Vorkommens einer Farbe in den Listen v und g über count ermittelt.

Der Rückgabewert der Funktion ist dann:

return '+'*farbe_position + 'o'*farbe

Die richtige Farbe und Position wird mit '+' multipliziert, die richtige Farbe mit 'o'. Wir erhalten dann einen String.

Schritt 4: Auswertung Teil 2

jtmeyer — 2022-05-23 06:39:56 UTC

Im letzten Schritt wird die Auswertung abgeschlossen und das Ergebnis angezeigt. Die Anzahl der Versuche wird definiert durch:

anz = 0

Die Anzahl wird bei jedem Versuch hochgezählt. Sie könnte durch eine weitere while Schleife begrenzt werden.

Die erste while Schleife wird so lange durchlaufen bis das Ergebnis '++++' (alle Farben an der richtigen Position) erreicht wird:

while erg != '++++' :

Die Anzahl der Versuche wird um 1 erhöht und der Versuch wird über das Terminal eingegeben:

anz +=1
versuch = list(map(int, input('Dein Versuch :').split()))

Erläuterung:

der Input Befehl gibt einen String zurück.
mit dem Befehl .split() wird dieser String in eine Liste von Strings umgewandelt.
diese wird mit int in Zahlen umgewandelt. map hat die Aufgabe die Umwandlung auf alle Elemente anzuwenden.
mit list() wird dann die Liste der Zahlen erzeugt, die dann mit der geheim Liste verglichen werden kann.

Das Ergebnis erhältst du durch den Aufruf der Funktion treffer:

erg = treffer(versuch, geheim)

Die Übergabewerte sind die beiden Listen. Dann wird das Ergebnis ausgegeben:

print(anz, "Versuch: ", erg)

Die while Schleife wird so lange durchlaufen bis alle Farben und Positionen gefunden wurden. Wenn diese beendet ist, wird die Anzahl der benötigten Versuche ausgegeben:

print(f'Lösung in {anz} Versuchen gefunden!')

Das "f" steht hier für die format Funktion.

Code Schnipsel 1

jtmeyer — 2022-05-23 06:50:18 UTC

Code Schnipsel 2

jtmeyer — 2022-05-23 06:51:21 UTC

Code Schnipsel 3

jtmeyer — 2022-05-23 06:52:06 UTC

Chatbot mit Python

jtmeyer — 2022-05-29 10:44:12 UTC

Wir erstellen mit Python einen Chat Roboter, der dann auch in Internetseiten integriert werden kann. Dazu muss dieser jedoch in JavaScript konvertiert werden, weil die meisten Hoster Python nicht anbieten.
Zur Programmierung benutzen wir das Modul "dictionary", das eine assoziative Liste zur Verfügung stellt, d.h. wir können Antworten vorgeben, die sich auf bestimmte Wörter in der Frage beziehen. Dadurch wird der Chatbot etwas "intelligenter" und es macht mehr Spaß.

Chatbot Ablaufplan

jtmeyer — 2022-05-29 11:19:54 UTC

der Benutzer wird vom Chatbot begrüßt
es wird überprüft, ob die einzelnen Wörter in der Datenbasis vorkommen
wenn eine passende Antwort vorliegt, wird diese ausgegeben
ansonsten wird eine Zufallsantwort ausgegeben

Schritt 1 : Begrüßung

jtmeyer — 2022-05-29 13:37:00 UTC

Die Begrüßung erfolgt über eine Reihe von print("") Anweisungen, z.B.

print("Willkommen beim Chatbot")
print("Worüber möchtest du sprechen?")

Hier können beliebige Texte eingefügt werden.

Schritt 2 : Zufallsantworten

jtmeyer — 2022-05-29 13:49:03 UTC

Die Zufallsantworten werden in Form einer Liste erstellt und dann über den Befehl random.choice ausgewählt:

zufallsantworten = ["wer weiß" ... ]

random.choice(zufallsantworten)

Je länger die Liste der Zufallsantworten ist, desto interessanter wird die Unterhaltung.

Schritt 3 : Reaktionsantworten

jtmeyer — 2022-05-29 13:59:55 UTC

Die Reaktionsantworten werden in Form eines "Dictionaries", ein spezieller Python Datentyp, eingegeben. Hier wird jedem Wort (key) eine Bedeutung zugeordnet. Menge wird mit geschweiften Klammern geschrieben. Die einzelnen Paare werden mit "," getrennt.

reaktionsantworten = {"hallo": "aber Hallo", ...}

Je mehr Antwortpaare hier notiert werden, desto interessanter wird die Unterhaltung mit dem Bot.

Schritt 4: Nutzereingabe

jtmeyer — 2022-05-29 14:11:17 UTC

Die Nutzereingabe erfolgt über die input Anweisung:

nutzereingabe = input("Welche Frage hast du?")

Die nutzereingabe ist eine Liste, die mit dem Befehl split() in die einzelnen Wörter aufgeteilt wird und mit dem Befehl lower() komplett in Kleinbuchstaben umgewandelt wird:

nutzereingabe.split()
nutzereingabe.lower()

Dann muss verglichen werden, ob im Dictionary der Reaktionsantworten ein Wort aus der Nutzereingabe enthalten ist.

Abfrageschleife

jtmeyer — 2022-05-29 14:19:22 UTC

Die Abfrageschleife wird so lange durchlaufen, bis der Benutzer "bye" eingibt. Es wird überprüft, ob in der nutzereingabe ein Wort aus den reaktionsantworten enthalten ist. Wenn dieses nicht der Fall ist, wird eine Antwort aus den zufallsantworten ausgewählt.

Codeschnipsel 1

jtmeyer — 2022-05-29 15:10:31 UTC

Codeschnipsel 2

jtmeyer — 2022-05-29 15:11:17 UTC

Codeschnipsel 3

jtmeyer — 2022-05-29 15:11:52 UTC