BProgrammierenWiederholungen in Python mit for-Schleifen

Lernziele

  • Sie kennen das Konzept von Schleifen, die gewisse Zeilen Code wiederholen.
  • Sie kennen den Unterschied von for- und while-Schleifen.
  • Sie haben for-Schleifen genutzt, um regelmässige geometrische Formen mit der Turtle zu zeichnen.

Wir haben das letzte Mal gesehen, wie man eine Turtle namens eva erstellt und fernsteuert. Es gibt die Befehle:

  • eva.forward(10)
  • eva.back(10)
  • eva.right(50)
  • eva.left(50)

Heute schauen wir uns Wiederholungen an. In Python und anderen Programmiersprachen sind die häufigsten Arten von Wiederholungsschleifen die for- und while-Schleifen.

  • for-Schleifen wiederholen Codeblöcke eine gewisse Anzahl mal. Die Anzahl Wiederholungen muss also zu Beginn der Schleife bekannt sein.
  • while-Schleifen wiederholen Codeblöcke, solange eine Bedingung wahr ist. Die Anzahl Wiederholungen muss also zu Beginn nicht bekannt sein.

Einfacher Einsatz der for-Schleife

Schauen wir uns an, wie man eine for-Schleife in Python schreibt. Zur Erinnerung, unser Code für den Würfel aus der letzten Lektion.

import turtle
eva = turtle.Turtle()
 
eva.forward(100)
eva.right(90)
eva.forward(100)
eva.right(90)
eva.forward(100)
eva.right(90)
eva.forward(100)
eva.right(90)

Da wiederholen sich zwei Anweisungen einfach viermal. Das kann man sehr viel eleganter schreiben.

Alle diese Elemente werden in den nächsten Lektionen Sinn ergeben, aber hier eine Übersicht:

  • for ist ein für diese Schleife reservierter Begriff in Python.
  • i nennt man eine Laufvariable.
  • in ist ebenfalls ein reservierter Begriff.
  • range(4) erzeugt eine Art von Liste mit vier Elementen (genauer: einen Bereich).
  • Der Doppelpunkt : signalisiert, dass jetzt ein Codeblock beginnt. Alle Linien des Codeblocks werden als Block wiederholt. Die einzelnen Durchgänge der Wiederholung nennt man Iterationen.
  • Der linke Abstand der nächsten Linien (mit Tabulator oder Leerschlägen) bestimmt, welche Linien zum Körper des Codeblocks gehören und Teil der Wiederholung sind.

Eine einfache Wiederholung mit for für ein Quadrat hat also vier Iterationen. Für den Moment reicht es, zu wissen, dass wir die Zahl bei range(...) anpassen, um die Anzahl Iterationen zu ändern.

Hier eine Demonstration der Codes.

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Erklärvideo




Übungen


Rechteck


Ändern Sie den Code ab, um ein Rechteck mit einer for-Schleife zu zeichnen.






 Lösung


for i in range(2):
	eva.forward(100)
	eva.right(90)
	eva.forward(50)
	eva.right(90)




Dreieck


Ändern Sie den Code ab, um ein Dreieck mit einer for-Schleife zu zeichnen.






 Lösung


for i in range(3):
	eva.forward(50)
	eva.right(120)




Treppe


Zeichnen Sie eine Treppe mit sechs Stufen mit einer for-Schleife.






 Lösung


for i in range(6):
	eva.forward(10)
	eva.left(90)
	eva.forward(10)
	eva.right(90)




Rechnungen im Code


Tipp für die nächste Aufgabe: Die mathematischen Grundoperationen kann man beim Programmieren wir folgt schreiben:


    

  • Addition: +
    • 

  • Subtraktion: -
    • 

  • Multiplikation: *
    • 

  • Division: /
    • 



nn-Eck


Machen Sie ein Fünfeck, ein Sechseck und ein Siebeneck – diesmal indem Sie die Rechnung für den Winkel direkt in den Code schreiben.




 Lösung


Beispielsweise für ein Siebeneck:
for i in range(7):
	eva.forward(50)
	eva.right(360/7)






 Sie sind dran!


Die for-Schleifen für gleichmässige geometrische Figuren waren immer sehr ähnlich, seien es regelmässige Dreiecke, Quadrate, Fünfecke etc.
Erstellen Sie nun eine Variabel ecken, die die Anzahl der Ecken der Figur speichert, also z.B. ecken = 6. Schreiben Sie eine for-Schleife, die diese Variabel nutzt und ein entsprechendes nn-Eck zeichnet.






 Lösung für nn-Eck mit einer Variabel ecken


ecken = 7

for i in range(ecken):
	eva.forward(50)
	eva.right(360/ecken)




Kreis


Zeichnen Sie einen Kreis.




 Lösung


ecken = 360

for i in range(ecken):
	eva.forward(50)
	eva.right(360/ecken)
Wobei 360 ineffizient und unnötig ist – eine kleinere Zahl sieht ebenfalls kreisförmig aus.




Stern


Ändern Sie Ihren Code ab, damit ein Stern aus der Anzahl ecken Strahlen entsteht, z.B. hier mit ecken = 6.






 Lösung


ecken = 6

for i in range(ecken):
	eva.forward(50)
	eva.back(50)
	eva.right(360/ecken)




Variable Treppe


Schreiben Sie ein Programm, das eine Variable stufen definiert und dann eine entsprechend lange Treppe zeichnet.






 Lösung


stufen = 6

for i in range(stufen):
	eva.forward(20)
	eva.left(90)
	eva.forward(20)
	eva.right(90)




Zusammenfassung


Zu for-Schleife merken wir uns Folgendes:




 Zusammenfassung


Python und viele andere Programmiersprachen kennen zwei Schleifen, um Dinge zu wiederholen: die for- und while-Schleifen.
    

  • for-Schleifen wiederholen Codeblöcke eine gewisse Anzahl mal.
    • 

  • while-Schleifen wiederholen Codeblöcke, solange eine Bedingung wahr ist.
    • 

Jeden einzelnen Durchgang dieser Schleifen nennt man eine Iteration. Eine einfache Wiederholung mit for für ein Quadrat hat also vier Iterationen.
Wir passen die Zahl bei range(...) an, um die Anzahl Wiederholungen zu ändern. Dort kann man auch Variablen verwenden.


Erste Schritte mit Pythonfor-Schleifen verstehen