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      06kapitel/061 Set.ipynb
  2. 332
    0
      06kapitel/062 Dictionaries.ipynb
  3. 98
    0
      06kapitel/062a Uebung.ipynb
  4. 22
    0
      06kapitel/rise.css

+ 360
- 0
06kapitel/061 Set.ipynb View File

{
"cells": [
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {
"slideshow": {
"slide_type": "slide"
}
},
"source": [
"# Software Entwicklung \n",
"\n",
"## Kapitel 6: Mengen und Dictionaries"
]
},
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {
"slideshow": {
"slide_type": "slide"
}
},
"source": [
"### 6.1 Mengen\n",
"\n",
"*Listen* sind keine *Mengen* im mathematischen Sinne, weil\n",
"\n",
"* die Elemente eine Reihenfolge besitzen (was bei Mengen im Allgeinen nicht der Fall ist)\n",
"* Elemente mehrfach in der Liste vorkommen können (was bei Mengen nicht möglich ist)\n",
"\n",
"Eine Liste kann mit Hilfe der Built-In-Funktion\n",
"<code>set</code> in eine Menge umgewandelt werden."
]
},
{
"cell_type": "code",
"execution_count": null,
"metadata": {
"pycharm": {
"name": "#%%\n"
}
},
"outputs": [],
"source": [
"menge = set([1, 2, 3])\n",
"print(type(menge))"
]
},
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {
"pycharm": {
"name": "#%% md\n"
},
"slideshow": {
"slide_type": "slide"
}
},
"source": [
"Duplikate werden bereinigt, d.h. identische Werte sind anschließend nur einmal enthalten."
]
},
{
"cell_type": "code",
"execution_count": null,
"metadata": {
"pycharm": {
"name": "#%%\n"
}
},
"outputs": [],
"source": [
"menge = set([1, 1, 3])\n",
"print(len(menge))\n",
"print(menge)"
]
},
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {
"slideshow": {
"slide_type": "slide"
}
},
"source": [
"Da die Elemente in einer Menge keine Reihenfolge besitzen, ist der Zugriff mit Hilfe\n",
"eines Index nicht möglich."
]
},
{
"cell_type": "code",
"execution_count": null,
"metadata": {
"pycharm": {
"name": "#%%\n"
}
},
"outputs": [],
"source": [
"menge = set([1, 2, 3])\n",
"print(menge[1])"
]
},
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {
"slideshow": {
"slide_type": "slide"
}
},
"source": [
"Allerdings kann in der bekannten Form über eine Menge iteriert werden. Die Reihenfolge ist\n",
"nicht festgelegt und kann sich ggf. von Rechner zu Rechner unterscheiden."
]
},
{
"cell_type": "code",
"execution_count": null,
"metadata": {
"pycharm": {
"name": "#%%\n"
}
},
"outputs": [],
"source": [
"menge = set([1, 2, 3])\n",
"for zahl in menge:\n",
" print(zahl)"
]
},
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {
"slideshow": {
"slide_type": "slide"
}
},
"source": [
"Die Elemente in einem Set müssen einen unveränderlichen Datentyp besitzen, d.h. Listen\n",
"sind z.B. keine zulässigen Elemente eines Sets."
]
},
{
"cell_type": "code",
"execution_count": null,
"metadata": {
"pycharm": {
"name": "#%%\n"
}
},
"outputs": [],
"source": [
"liste1 = [1, 2]\n",
"liste2 = [3, 4]\n",
"\n",
"liste_der_listen = [liste1, liste2]\n",
"\n",
"menge = set(liste_der_listen)\n",
"print(len(menge))"
]
},
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {
"slideshow": {
"slide_type": "slide"
}
},
"source": [
"Bei Mengen in Python unterscheiden sich Gleichheit und Identität, d.h.\n",
"Mengen sind selbst auch veränderliche Datentypen."
]
},
{
"cell_type": "code",
"execution_count": null,
"metadata": {
"pycharm": {
"name": "#%%\n"
}
},
"outputs": [],
"source": [
"menge1 = set([])\n",
"menge2 = set([])\n",
"\n",
"if menge1 == menge2:\n",
" print(\"Gleich!\")\n",
"\n",
"if menge1 is menge2:\n",
" print(\"Identisch!\")"
]
},
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {
"slideshow": {
"slide_type": "slide"
}
},
"source": [
"Elemente können mit <code>add</code> hinzugefügt und mit <code>remove</code> entfernt werden."
]
},
{
"cell_type": "code",
"execution_count": null,
"metadata": {
"pycharm": {
"name": "#%%\n"
}
},
"outputs": [],
"source": [
"menge = set([1, 2, 3])\n",
"menge.add(2)\n",
"menge.remove(3)\n",
"for zahl in menge:\n",
" print(zahl)"
]
},
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {
"slideshow": {
"slide_type": "slide"
}
},
"source": [
"Die Überprüfung, ob ein Element in einer Menge ist, erfolgt wieder mit dem Operator <code>in</code>."
]
},
{
"cell_type": "code",
"execution_count": null,
"metadata": {
"pycharm": {
"name": "#%%\n"
}
},
"outputs": [],
"source": [
"menge = set([1, 2, 3])\n",
"if 4 in menge:\n",
" print(\"Enthalten!\")\n",
"liste = [1, 2, 3]\n",
"if 3 in liste:\n",
" print(\"E\")"
]
},
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {
"slideshow": {
"slide_type": "slide"
}
},
"source": [
"Aufgrund der Einschränkungen, die mit einer Menge verbunden sind (keine Reihenfolge,\n",
"jedes Element max. einmal enthalten), kann Python einige Operationen performanter ausführen\n",
"als bei einer Liste.\n",
"\n",
"Im nachfolgenden Beispiel erwartet <code>timeit</code> als erstes Argument eine\n",
"Funktion, die dann <code>number</code>-mal ausgeführt wird. Zurückgegeben wird die\n",
"Ausführungszeit.\n"
]
},
{
"cell_type": "code",
"execution_count": null,
"metadata": {
"pycharm": {
"name": "#%%\n"
},
"slideshow": {
"slide_type": "subslide"
}
},
"outputs": [],
"source": [
"import timeit\n",
"\n",
"liste = list(range(100000))\n",
"menge = set(liste)\n",
"\n",
"dauer_bei_liste = timeit.timeit(lambda:50000 in liste, number=10000)\n",
"print(f\"Liste {dauer_bei_liste}\")\n",
"\n",
"dauer_bei_menge = timeit.timeit(lambda:50000 in menge, number=10000)\n",
"print(f\"Menge {dauer_bei_menge}\")"
]
},
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {
"slideshow": {
"slide_type": "slide"
}
},
"source": [
"Darüber hinaus bietet eine Menge einige Mengenoperationen mittels Infix-Operator:\n",
"\n",
"* <code>&</code> liefert die Schnittmenge zweier Mengen\n",
"* <code>|</code> liefert die Vereinigungsmenge zweier Mengen\n",
"* <code>-</code> liefert die Differnzmenge, d.h. die erste Menge ohne die Elemente der zweiten Menge"
]
},
{
"cell_type": "code",
"execution_count": null,
"metadata": {
"pycharm": {
"name": "#%%\n"
},
"slideshow": {
"slide_type": "subslide"
}
},
"outputs": [],
"source": [
"menge1 = set([1, 2, 3])\n",
"menge2 = set([2, 4, 6])\n",
"\n",
"schnittmenge = menge1 & menge2\n",
"vereinigungsmenge = menge1 | menge2\n",
"differenzmenge = menge1 - menge2\n",
"\n",
"print(f\"Schnittmenge {schnittmenge}\")\n",
"print(f\"Vereinigungsmenge {vereinigungsmenge}\")\n",
"print(f\"Differenzmenge {differenzmenge}\")\n",
"print(f\"dd{1+2}dd\")\n",
"\n",
"text = \"dd{1+2}dd\"\n",
"print(len(text))\n"
]
}
],
"metadata": {
"celltoolbar": "Slideshow",
"kernelspec": {
"display_name": "Python 3 (ipykernel)",
"language": "python",
"name": "python3"
},
"language_info": {
"codemirror_mode": {
"name": "ipython",
"version": 3
},
"file_extension": ".py",
"mimetype": "text/x-python",
"name": "python",
"nbconvert_exporter": "python",
"pygments_lexer": "ipython3",
"version": "3.9.9"
}
},
"nbformat": 4,
"nbformat_minor": 1
}

+ 332
- 0
06kapitel/062 Dictionaries.ipynb View File

{
"cells": [
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {
"slideshow": {
"slide_type": "slide"
}
},
"source": [
"# Software Entwicklung \n",
"\n",
"## Kapitel 6: Mengen und Dictionaries"
]
},
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {
"slideshow": {
"slide_type": "slide"
}
},
"source": [
"### 6.2 Dictionaries\n",
"\n",
"Die bereits behandelten *Listen* sind bekanntlich eine Möglichkeit, beliebige\n",
"Werte mit Hilfe eines numerischen Zugriffsschlüssels, dem Index, zu verwalten.\n",
"Die Werte besitzen bei Listen damit eine Reihenfolge, d.h. mathematisch gesehen ist eine\n",
"Liste eine Abbildung $f$ von ganzzahligen Indexwerten auf eine beliebige Wertemenge $W$:\n",
"\n",
"$$f: N_0 \\rightarrow W$$\n",
"\n",
"\n",
"Dictionaries sind nun eine weitere Möglichkeit, beliebige Werte zu verwalten. Allerdings\n",
"verzichtet man auf die Reihenfolge zugunsten auch nicht-numerischer\n",
"Zugriffsschlüssel aus einer Schlüsselmenge $D$:\n",
"\n",
"$$f: D \\rightarrow W$$"
]
},
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {
"slideshow": {
"slide_type": "slide"
}
},
"source": [
"Im Gegensatz zu Listen, die mit eckigen Klammern (<code>[</code> und <code>]</code>) eingefasst\n",
"wurden, werden Dictionaries mit geschweiften Klammern (<code>{</code> und <code>}</code>) notiert.\n",
"\n",
"Da sich der Zugriffsschlüssel nicht mehr aus der Reihenfolge ergibt, muss er explizit angegeben\n",
"werden. Man spricht hier von *key*-*value* Paaren. In Python werden die Paare mit einem Doppelpunkt\n",
"getrennt, wobei *key* vor, und *value* nach dem Doppelpunkt angegeben wird.\n",
"\n",
"<code> \\< key \\> : \\< value \\> </code>\n"
]
},
{
"cell_type": "code",
"execution_count": null,
"metadata": {
"pycharm": {
"name": "#%%\n"
}
},
"outputs": [],
"source": [
"dict = { \"BMEI\" : \"Bachelor Medizintechnik Vertiefung EI\",\n",
" \"BMMF\" : \"Bachelor Medizintechnik Vertiefung MF\",\n",
" 17 : \"Hallo\",\n",
" True : \"Wahr\"}"
]
},
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {
"slideshow": {
"slide_type": "slide"
}
},
"source": [
"Der Zugriff auf die Elemente des Dictionaries erfolgt - wie auch bei der Liste - durch\n",
"Angabe des Zugriffsschlüssels in eckigen Klammern."
]
},
{
"cell_type": "code",
"execution_count": null,
"metadata": {
"pycharm": {
"name": "#%%\n"
}
},
"outputs": [],
"source": [
"print(dict[True])"
]
},
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {
"pycharm": {
"name": "#%% md\n"
},
"slideshow": {
"slide_type": "slide"
}
},
"source": [
"Als Schlüssel sind nur unveränderliche Datentypen erlaubt. Listen oder Mengen sind\n",
"demnach keine zulässigen Schlüssel."
]
},
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {},
"source": [
"Der <code>in</code>-Operator überprüft bei einem Dictionary, ob der angefragte Wert als\n",
"*Schlüssel* im Dictionary enthalten ist."
]
},
{
"cell_type": "code",
"execution_count": null,
"metadata": {
"pycharm": {
"name": "#%%\n"
}
},
"outputs": [],
"source": [
"if \"BMEI\" in dict:\n",
" print(\"Als Schlüssel enthalten\")\n",
"if \"Bachelor Medizintechnik Vertiefung MF\" in dict:\n",
" print(\"Die Werte werden nicht durchsucht, daher sollte dieser Text nicht erscheinen\")\n"
]
},
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {
"pycharm": {
"name": "#%% md\n"
},
"slideshow": {
"slide_type": "slide"
}
},
"source": [
"Mittels\n",
"\n",
"* <code>keys</code> kann eine Liste der Schlüssel\n",
"* <code>values</code> kann eine Liste der Werte\n",
"* <code>items</code> kann eine Liste von *key*-*value*-Tupeln\n",
"\n",
"extrahiert werden."
]
},
{
"cell_type": "code",
"execution_count": null,
"metadata": {
"pycharm": {
"name": "#%%\n"
},
"slideshow": {
"slide_type": "subslide"
}
},
"outputs": [],
"source": [
"print(list(dict.keys()))\n",
"print(list(dict.values()))\n",
"print(list(dict.items()))\n",
" "
]
},
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {
"pycharm": {
"name": "#%% md\n"
},
"slideshow": {
"slide_type": "slide"
}
},
"source": [
"Beim Iterieren über ein Dictionary wird die Schlüsselmenge durchlaufen."
]
},
{
"cell_type": "code",
"execution_count": null,
"metadata": {
"pycharm": {
"name": "#%%\n"
}
},
"outputs": [],
"source": [
"for element in dict:\n",
" print(element)"
]
},
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {
"pycharm": {
"name": "#%% md\n"
},
"slideshow": {
"slide_type": "slide"
}
},
"source": [
"Der Zugriff auf die Werte kann dann über den Schlüssel erfolgen."
]
},
{
"cell_type": "code",
"execution_count": null,
"metadata": {
"pycharm": {
"name": "#%%\n"
}
},
"outputs": [],
"source": [
"for element in dict:\n",
" print(dict[element])"
]
},
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {
"slideshow": {
"slide_type": "slide"
}
},
"source": [
"Oder man iteriert gleich über die Wertemenge."
]
},
{
"cell_type": "code",
"execution_count": null,
"metadata": {
"pycharm": {
"name": "#%%\n"
}
},
"outputs": [],
"source": [
"for wert in dict.values():\n",
" print(wert)"
]
},
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {
"slideshow": {
"slide_type": "slide"
}
},
"source": [
"Das Löschen eines Eintrags in einem Dictionary erfolgt mit <code>del</code>."
]
},
{
"cell_type": "code",
"execution_count": null,
"metadata": {
"pycharm": {
"name": "#%%\n"
}
},
"outputs": [],
"source": [
"del(dict[\"BMEI\"])\n",
"print(dict)"
]
},
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {
"slideshow": {
"slide_type": "slide"
}
},
"source": [
"Das gesamte Dictionary wird mit <code>clear</code> geleert."
]
},
{
"cell_type": "code",
"execution_count": null,
"metadata": {
"pycharm": {
"name": "#%%\n"
}
},
"outputs": [],
"source": [
"dict.clear()\n",
"print(dict)"
]
}
],
"metadata": {
"celltoolbar": "Slideshow",
"kernelspec": {
"display_name": "Python 3 (ipykernel)",
"language": "python",
"name": "python3"
},
"language_info": {
"codemirror_mode": {
"name": "ipython",
"version": 3
},
"file_extension": ".py",
"mimetype": "text/x-python",
"name": "python",
"nbconvert_exporter": "python",
"pygments_lexer": "ipython3",
"version": "3.9.9"
}
},
"nbformat": 4,
"nbformat_minor": 1
}

+ 98
- 0
06kapitel/062a Uebung.ipynb View File

{
"cells": [
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {
"collapsed": true,
"pycharm": {
"name": "#%% md\n"
},
"slideshow": {
"slide_type": "slide"
}
},
"source": [
"_Aufgabe 1_\n",
"\n",
"Schreiben Sie ein Python-Skript, das Studierende in einem Dictionary verwaltet. Schlüssel soll\n",
"die ganzzahlige Matrikelnummer sein, der Wert der Name des Studierenden.\n",
"\n",
"Ihr Skript soll dabei zunächst eine Matrikelnummer einlesen. Ist sie im Dictionary vorhanden,\n",
"soll der gespeicherte Name ausgegeben werden. Anschließend soll das Programm mit dem\n",
"Einlesen der nächsten Matrikelnummer fortgesetzt werden.\n",
"\n",
"Ist die Matrikelnummer nicht vorhanden, soll der Name eingelesen und im Dictionary gespeichert\n",
"werden. Anschließend geht es weiter mit der nächsten Matrikelnummer.\n",
"\n",
"Bei der Eingabe einer negativen Matrikelnummer soll der Studierende aus dem Dictionary\n",
"entfernt werden.\n",
"\n",
"Wird 0 eingegeben, endet das Programm."
]
},
{
"cell_type": "code",
"execution_count": null,
"metadata": {
"slideshow": {
"slide_type": "slide"
}
},
"outputs": [],
"source": []
},
{
"cell_type": "code",
"execution_count": null,
"metadata": {
"pycharm": {
"is_executing": false,
"name": "#%%\n"
},
"slideshow": {
"slide_type": "slide"
}
},
"outputs": [],
"source": [
"dict = {}\n",
"matrikel = None\n",
"\n",
"while matrikel != 0:\n",
" matrikel = int(input(\"Matrikelnummer: \"))\n",
" \n",
" if matrikel < 0:\n",
" del(dict[-matrikel])\n",
" elif matrikel in dict:\n",
" print(dict[matrikel])\n",
" elif matrikel > 0:\n",
" name = input(\"Name: \")\n",
" dict[matrikel] = name\n",
" \n",
"print(dict)"
]
}
],
"metadata": {
"celltoolbar": "Slideshow",
"kernelspec": {
"display_name": "Python 3 (ipykernel)",
"language": "python",
"name": "python3"
},
"language_info": {
"codemirror_mode": {
"name": "ipython",
"version": 3
},
"file_extension": ".py",
"mimetype": "text/x-python",
"name": "python",
"nbconvert_exporter": "python",
"pygments_lexer": "ipython3",
"version": "3.9.9"
}
},
"nbformat": 4,
"nbformat_minor": 1
}

+ 22
- 0
06kapitel/rise.css View File

body.rise-enabled div.inner_cell>div.input_area {
font-size: 150%;
}

body.rise-enabled div.output_subarea.output_text.output_result {
font-size: 150%;
}
body.rise-enabled div.output_subarea.output_text.output_stream.output_stdout {
font-size: 150%;
}

body.rise-enabled div.output_subarea.output_html.rendered_html.output_result {
font-size: 150%;
}

body.rise-enabled td {
font-size: 120%;
}

body.rise-enabled th {
font-size: 120%;
}

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