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{
"cells": [
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {},
"source": [
"[Chapter 4: Case Study: interface design](http://greenteapress.com/thinkpython/html/thinkpython005.html)\n",
"\n",
"In diesem Kapitel lernen wir anhand einer Fallstudie, wie wir Funktionen entwerfen können, die gut zusammenarbeiten.\n",
"\n",
"Wir lernen außerdem das `turtle`-Modul kennen, mit dessen Hilfe wir Graphiken erzeugen können.\n",
"\n",
"\n",
"**Auch hier gilt wieder: Stellen Sie sicher, dass Sie die Konzepte der vorherigen Notebooks verstanden haben bevor Sie fortfahren.**"
]
},
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"cell_type": "markdown",
"metadata": {},
"source": [
"<h1>Inhaltsverzeichnis<span class=\"tocSkip\"></span></h1>\n",
"<div class=\"toc\"><ul class=\"toc-item\"><li><span><a href=\"#Ihre-Lernziele\" data-toc-modified-id=\"Ihre-Lernziele-1\"><span class=\"toc-item-num\">1 </span>Ihre Lernziele</a></span></li><li><span><a href=\"#Exkurs:-Was-mir-an-Python-gefällt\" data-toc-modified-id=\"Exkurs:-Was-mir-an-Python-gefällt-2\"><span class=\"toc-item-num\">2 </span>Exkurs: Was mir an Python gefällt</a></span></li><li><span><a href=\"#Python-für-das-turtle-Modul\" data-toc-modified-id=\"Python-für-das-turtle-Modul-3\"><span class=\"toc-item-num\">3 </span>Python für das <code>turtle</code>-Modul</a></span></li><li><span><a href=\"#Das-turtle-Modul\" data-toc-modified-id=\"Das-turtle-Modul-4\"><span class=\"toc-item-num\">4 </span>Das <code>turtle</code>-Modul</a></span></li><li><span><a href=\"#Einfache-Wiederholung\" data-toc-modified-id=\"Einfache-Wiederholung-5\"><span class=\"toc-item-num\">5 </span>Einfache Wiederholung</a></span></li><li><span><a href=\"#4-Übungen\" data-toc-modified-id=\"4-Übungen-6\"><span class=\"toc-item-num\">6 </span>4 Übungen</a></span><ul class=\"toc-item\"><li><span><a href=\"#Verkapselung\" data-toc-modified-id=\"Verkapselung-6.1\"><span class=\"toc-item-num\">6.1 </span>Verkapselung</a></span></li><li><span><a href=\"#Verallgemeinerung\" data-toc-modified-id=\"Verallgemeinerung-6.2\"><span class=\"toc-item-num\">6.2 </span>Verallgemeinerung</a></span></li><li><span><a href=\"#Schnittstellenentwurf\" data-toc-modified-id=\"Schnittstellenentwurf-6.3\"><span class=\"toc-item-num\">6.3 </span>Schnittstellenentwurf</a></span></li><li><span><a href=\"#Refactoring\" data-toc-modified-id=\"Refactoring-6.4\"><span class=\"toc-item-num\">6.4 </span>Refactoring</a></span></li></ul></li><li><span><a href=\"#Ein-Entwicklungsplan\" data-toc-modified-id=\"Ein-Entwicklungsplan-7\"><span class=\"toc-item-num\">7 </span>Ein Entwicklungsplan</a></span></li><li><span><a href=\"#Docstring\" data-toc-modified-id=\"Docstring-8\"><span class=\"toc-item-num\">8 </span>Docstring</a></span></li><li><span><a href=\"#Debugging\" data-toc-modified-id=\"Debugging-9\"><span class=\"toc-item-num\">9 </span>Debugging</a></span></li><li><span><a href=\"#Glossar\" data-toc-modified-id=\"Glossar-10\"><span class=\"toc-item-num\">10 </span>Glossar</a></span></li><li><span><a href=\"#Übung\" data-toc-modified-id=\"Übung-11\"><span class=\"toc-item-num\">11 </span>Übung</a></span><ul class=\"toc-item\"><li><span><a href=\"#Aufgabe-1\" data-toc-modified-id=\"Aufgabe-1-11.1\"><span class=\"toc-item-num\">11.1 </span>Aufgabe 1</a></span></li><li><span><a href=\"#Aufgabe-2\" data-toc-modified-id=\"Aufgabe-2-11.2\"><span class=\"toc-item-num\">11.2 </span>Aufgabe 2</a></span></li><li><span><a href=\"#Aufgabe-3\" data-toc-modified-id=\"Aufgabe-3-11.3\"><span class=\"toc-item-num\">11.3 </span>Aufgabe 3</a></span></li><li><span><a href=\"#Aufgabe-4\" data-toc-modified-id=\"Aufgabe-4-11.4\"><span class=\"toc-item-num\">11.4 </span>Aufgabe 4</a></span></li><li><span><a href=\"#Aufgabe-5\" data-toc-modified-id=\"Aufgabe-5-11.5\"><span class=\"toc-item-num\">11.5 </span>Aufgabe 5</a></span></li></ul></li></ul></div>"
]
},
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {},
"source": [
"## Ihre Lernziele\n",
"\n",
"Beschreiben Sie in 2-3 Stichpunkten kurz was Sie im Seminar heute lernen wollen. Klicken Sie dazu doppelt auf diesen Text und bearbeiten Sie dann den Text:\n",
"\n",
"- \n",
"- \n",
"- \n",
"\n",
"\n",
"\n",
"Man kann schnell und einfach ein Programm aufschreiben und testen. Man muss es weder kompilieren, noch viel \"unnötige\" Syntax kennen:"
]
},
{
"cell_type": "code",
"execution_count": null,
"metadata": {},
"outputs": [],
"source": [
"def factorial(n):\n",
" if n < 2:\n",
" return 1\n",
" else:\n",
" return n * factorial(n - 1)\n",
"\n",
"print(factorial(5))"
]
},
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {},
"source": [
"Führen Sie den folgenden Code aus, um zu testen, ob das `turtle`-Modul installiert ist.\n",
"\n",
"Es sollte sich ein Fenster öffnen, in dem ein kleiner Pfeil zu sehen ist -- dieser repräsentiert die Schildkröte (\"turtle\"). Schließen Sie das Fenster. (Danach erscheint ggf. eine Fehlermeldung -- nicht erschrecken, diese ist im Allgemeinen harmlos.) "
]
},
{
"cell_type": "code",
"execution_count": null,
"metadata": {},
"outputs": [],
"source": [
"import turtle\n",
"bob = turtle.Turtle()\n",
"turtle.mainloop()\n",
"turtle.bye()"
]
},
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {},
"source": [
"**WICHTIGER HINWEIS:**\n",
" \n",
"In Jupyter gibt es manchmal Probleme mit dem `turtle`-Modul. **Wichtig ist, dass Sie stets das Turtle-Fenster schließen.** Manchmal hilft es, den Code nochmal auszuführen oder im Kernel-Menü den Punkt \"Restart & Clear Output\" aufzurufen. Wenn es gar nicht klappt, dann nutzen Sie für die Turtle-Programmierung bitte nicht Jupyter-Notebooks, sondern Python-Dateien und führen diese direkt mit Python aus. \n",
"Manchmal vergisst Jupyter Notebooks auch, dass bereits eine Schildkröte existiert, in diesem Fall initialisieren Sie diese bitte einfach am Anfang des gewünschten Code-Blocks. \n",
"\n",
"Probieren Sie nun Folgendes (kopieren Sie den Code in den folgenden Block):"
"metadata": {},
"source": [
"import turtle\n",
"bob = turtle.Turtle()\n",
"print(bob)\n",
{
"cell_type": "code",
"execution_count": null,
"metadata": {},
"outputs": [],
"source": []
},
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {},
"source": [
"Das `turtle`-Modul (mit kleinem `t`) stellt eine Funktion `Turtle` (mit großem `T`) bereit, die ein Turtle-Objekt erzeugt -- dieses weisen wir einer Variable mit dem Namen `bob` zu. Wenn wir `bob` mit `print` ausgeben, erhalten wir eine Ausgabe ähnlich\n",
"\n",
"```\n",
"<turtle.Turtle object at 0xb7bfbf4c>\n",
"```\n",
"\n",
"Das bedeutet, dass `bob` auf ein Objekt vom Typ `Turtle` verweist, wie es im `turtle`-Modul definiert wird.\n",
"Der Aufruf von `mainloop` weist das Fenster an, auf Nutzeraktivität zu warten. In diesem Fall kann man als NutzerIn allerdings kaum mehr tun, als das Fenster zu schließen.\n",
"Sobald wir eine Schildkröte erzeugt haben, können wir eine **Methode** aufrufen, um die Schildkröte im Fenster zu bewegen. Eine Methode ist einer Funktion ähnlich, aber die Syntax ist etwas anders. Zum Beispiel können wir die Schildkröte mit dem Aufruf von \n",
"\n",
"```python\n",
"bob.fd(100)\n",
"```\n",
"\n",
"nach vorne bewegen. Die Methode `fd` gehört zu dem Turtle-Objekt welches wir `bob` nennen. Wenn wir die Methode aufrufen, bitten wir `bob` nach vorne zu gehen (**f**orwar**d**).\n",
"\n",
"Das Argument von `fd` ist eine Strecke in Pixeln (den Bildpunkten auf dem Monitor), daher hängt die Entfernung, die `bob` geht, von unserer Monitorauflösung ab.\n",
"\n",
"Andere Methoden, die wir auf einer Schildkröte aufrufen können, sind `bk` für eine Rückwärtsbewegung (**b**ac**k**ward), `lt` für eine Linksdrehung (**l**eft **t**urn) und `rt` für eine Rechtsdrehung (**r**ight **t**urn). Das Argument für `lt` und `rt` ist ein Winkel in Grad.\n",
"Jede Schildkröte hat außerdem einen \"Stift\", der entweder \"oben\" oder \"unten\" ist. Wenn der Stift unten ist, berührt der Stift sozusagen das Papier und die Schildkröte hinterlässt eine Spur wenn sie sich bewegt. Die Methoden `pu` und `pd` stehen für \"Stift hoch\" (**p**en **u**p) und \"Stift herunter\" (**p**en **d**own). Diese beiden Methoden brauchen kein Argument als Input.\n",
"\n",
"Fügen Sie die folgenden Zeilen zu Ihrem Programm hinzu, um einen rechten Winkel zu zeichnen (nachdem Sie `bob` erzeugt haben und bevor Sie `mainloop` aufrufen):\n",
"\n",
"```python\n",
"bob.fd(100)\n",
"bob.lt(90)\n",
"bob.fd(100)\n",
"```\n",
"\n",
"Wenn Sie dieses Programm ausführen, sollte sich `bob` zunächst nach Osten und dann nach Norden bewegen und dabei zwei Strecken zeichnen.\n",
"\n",
"Verändern Sie ihr Programm jetzt, so dass `bob` ein Quadrat zeichnet. Fahren Sie erst mit dem Kurs fort, wenn es funktioniert.\n",
"\n",
"\n",
"<a data-flickr-embed=\"true\" href=\"https://www.flickr.com/photos/jasoneppink/4964471335\" title=\"Spoiler Alert\"><img src=\"https://farm5.staticflickr.com/4110/4964471335_1f86a923f3_n.jpg\" width=\"320\" height=\"213\" alt=\"Spoiler Alert\"></a><script async src=\"//embedr.flickr.com/assets/client-code.js\" charset=\"utf-8\"></script>\n",
"\n",
"(Quelle: Jason Eppink, Flickr)"
]
},
{
"cell_type": "markdown",
"metadata": {},
"source": [
"\n",
"```python\n",
"bob.fd(100)\n",
"bob.lt(90)\n",
"\n",
"bob.fd(100)\n",
"bob.lt(90)\n",
"\n",
"bob.fd(100)\n",
"bob.lt(90)\n",
"\n",
"bob.fd(100)\n",
"```\n",
"\n",
"Wir können das gleiche deutlich knapper mit einer `for`-Schleife formulieren. Testen Sie folgendes: "
]
},
{
"cell_type": "code",
"execution_count": null,
"metadata": {},
"outputs": [],
"source": [
"for i in range(4):\n",
]
},
{
"cell_type": "markdown",
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"source": [
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