Einleitung
Herzlich Willkommen zum dritten Teil der Python 3 Tutorial Reihe. Im letzten Beitrag (Link) haben wir uns mit der Einrichtung von Python 3 befasst und erste Schritte mit der Entwicklungsumgebung IDLE unternommen. Diese Umgebung kann im Skript Modus und im interaktiven Modus verwendet werden. Der interaktive Modus wird auch als Shell bezeichnet. In diesem Artikel werden wir die Shell als Taschenrechner nutzen.
Grundrechnungsarten
Für die Ausführung der folgenden Beispiele starten wir zuerst das Programm IDLE über das Startmenü. Beginnen wir zunächst mit den Grundrechnungsarten. Uns stehen die Operatoren +, -, *, / und % zur Verfügung. Die eingegebene Berechnung führen wir mit der Enter Taste aus.
>> 10+20
30
>>> 5+8*3-2/3
28.333333333333332
Beim zweiten Beispiel ist zu beachten, dass die Operatoren * und / Vorrang vor den Operatoren + und – haben. Wenn wir in unserem Beispiel die Reihenfolge verändern wollen, müssen wir an den entsprechenden Stellen Klammern setzten. Wir erhalten nun ein völlig anders Ergebnis.
>>> (5+8)*(3-2)/3
4.333333333333333
Wir können bei der sowohl ganze Zahlen als auch Fließkommazahlen eingeben. Dies geschieht mit Hilfe eines Punktes.
>> 10.5+18.26
28.76
Der Divisionsoperator gibt eine Fließkommazahl aus. Wollen wir eine Ganzzahldivision durchführen, können wir zwei Divisionszeichen hintereinander setzen.
>>> 5/2
2.5
>>> 5//2
2
>>>
Bei der Division von Zahlen gibt es einen weiteren Operator – den Modulo Operator (%). Diesen verwenden wir um den Rest einer Division zu ermitteln.
Wir erkennen in der zweiten Ausgabe, dass das Ergebnis nicht exakt 1,2 ist. Dies liegt daran, dass Fließkommazahlen im Computer nicht exakt dargestellt werden können. Es ist immer nur eine Annäherung an den gewünschten Wert möglich.
>>> 5%2
1
>>> 5.2%2
1.2000000000000002
Zum Schluss möchte ich noch auf Potenzen eingehen. In den meisten Programmiersprachen wird für die Berechnung von Potenzen ein Funktionsaufruf benötigt. In Python 3 kann die Berechnung unter Verwendung von zwei hintereinander gestellten Multiplikationszeichen durchgeführt werden.
>>> 2**4
16
Zahlensysteme
Die ersten Eingaben in der Shell haben wir im Dezimalsystem getätigt. Python 3 kann mit verschiedenen Zahlensystemen umgehen. Beim Rechnen können wir Zahlensysteme auch mischen. Im nachfolgenden Beispiel addieren wir drei mal die Zahl 10. Der zweite Wert stellt die Zahl 10 im Hexadezimal System dar. Der dritte Wert repräsentiert 10 im Binärsystem.
>>> 10+0xa+0b1010
30
Um die vorige Behauptung zu überprüfen, können wir die Funktionen hex() und bin() verwenden. Diese wandeln Zahlen aus beliebigen Zahlensystemen in Hexadezimal – und Binärwerte um.
>>> hex(10)
'0xa'
>>> bin(10)
'0b1010'
>> hex(0b1010)
'0xa'
Um eine Binär – oder Hexadezimalzahl im Dezimalformat anzuzeigen, geben wir diese einfach in die Shell ein und betätigen Enter.
>>> 0xf
15
>>> 0b10010
18
>>>
Das math Modul
Um die Shell zu einem vollwertigen Taschenrechner zu machen, sind mathematische Funktionen wie Sinus, Kosinus und der Logarithmus notwendig. Dieses Funktionen finden wir im Modul math (Link zur Beschreibung). Um ein Modul einzubinden, verwenden wir den Befehl import. Erhalten wir anschließend keine Textausgabe, dann wurde das Modul erfolgreich importiert. Diese Verhalten gilt für alle Module. Es gibt grundsätzlich drei verschiedene Möglichkeiten um ein Modul zu importieren. Der Einfachheit halber zeige ich in diesem Beitrag nur eine Methode. Mit dem Import von Modulen werden wir uns in einem späteren Beitrag ausführlich befassen.
>>> from math import *
>>>
Mit dem Befehl dir(math) können alle verfügbaren Funktionen und Konstanten aus dem math Modul aufgelistet werden. Wir testen nun mehrere trigonometrische Funktionen und den Logarithmus. Zusätzlich verwenden wir die Konstante π.
>>> sin(pi/2)
1.0
>>> sin(0.5)*sin(0.5)+cos(0.5)*cos(0.5)
1.0
>>> log10(1000)
3.0
Um den Funktionsumfang des math Moduls voll nutzen zu können, empfehle ich den zuvor angeführten Link aufzurufen und die Beschreibung auf der Python Webseite zu studieren.
Vorschau
Wir haben uns in diesem Beitrag angesehen, wie mit der Python 3 Shell einfache und komplexe Rechnungen durchgeführt werden können. Im nächsten Beitrag sehen wir uns an, welche Datentypen Python 3 zur Verfügung stellt und wie diese verwendet werden können.
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