Slides Thema 6

Funktionen und Flowchart

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📖 Kapitel 9 Funktionen

Lernziele

Ich kann ...

• neue Python-Funktionen schreiben und wiederverwenden.
• Parameter für Funktionen gemäss Anforderungen definieren.
• Den unterschied von lokalen und globalen Variablen erklären.
• Code mit einem Flowchart visualisieren.
• anhand eines Flowchart Code ableiten.

Was sind Funktionen?

Eine Funktion ist ein erstellter Programmcode, der aus dem „von-oben-nach-unten“-Ablauf des Programmes genommen wird und gezielt aufgerufen werden muss.

Wir haben bereits einige Funktionen verwendet, beispielsweise len.

Funktionen helfen uns:

• Rendundanz zu vermeiden
• Code in Unterprogramme aufteilen
• Programm zu strukturieren

Aufbau einer Funktion

Eine Funktion hat einen Input (Parameter) einen Output (Ergebnis).

Syntax einer Funktion

Die Syntax einer Funktion sieht wie folgt aus:

def funktionsname(para1, para2, para3):
    code
    mehr code
    noch mehr code

Achtung bei Funktionen!

Bei der Anwendung von Funktionen gelten einige Regeln:

• Zuerst definieren dann verwenden
• Funktionen ohne Parameter sind erlaubt
• Alle Datentypen sind als Rückgabewerte erlaubt
• Funktionen können verschachtelt werden
• Mehrere Funktionen dürfen nicht den gleichen Namen haben

IDE starten und einrichten

🎬 Führen Sie diese Aktionen aus:

• Neuer Ordner Thema6 erstellen
• Neue Datei in Ordner Funktion.py erstellen

Funktion mit Ergebnis

Wir starten mit einer einfachen Funktion Summe.

🎬 Diesen Code anfügen:

def summe(x, y):
  return x+y

print(summe(4,5))
print(summe(7,5))
print(summe(11,9))

Funktion ohne Ergebnis

Die Rückgabe eines Ergebnis ist nicht zwingend.

🎬 Diesen Code eingeben:

def print_summe(x, y):
    print(x+y)

print_summe(4,5)
print_summe(7,5)
print_summe(11,9)

Egebnis zur Weiterverarbeitung

Das Ergebnis einer Funktion kann weiter verarbeitet werden.

🎬 Diesen Code anfügen:

n = summe(4, 5)
print(summe)

Gültigkeitsbereiche

Lokale und globale Variablen

Variablen haben unterschiediche Gültigkeitsbereiche: Lokal und Global.

Variablen können innerhalb und ausserhalb einer Funktion deklariert werden.

Variable Ausserhalb

🎬 Datei Ausserhalb.py erstellen und ausführen:

def f1():
    print(x)

x=3
f1() # Ausgabe 3

Lokale Variablen

🎬 Datei Lokal.py erstellen und ausführen:

def f1():
    z=5
    print(z)

z=3
f1() # Ausgabe 5
print(z) # Ausgabe 3

Globale Variable

Variablen mit der Kennzeichung global sind ausserhalb der Funktion verfügbar.

def f1():
    global z
    z=z+3
    print(z) # Ausgabe 6

z=3
f1()
print(z) # Ausgabe 6

ℹ️ Das ist nice-to-know. In der Praxis gilt es globale Variablen zu vermeiden

Parameter und Argumente

Parameter

• Mit Prameter können Daten an eine Funktion übergeben werden
• Bei der Parameterdefinition besteht viel Gestaltungsraum

Funktion mit Parameter

🎬 Datei Parameter.py erstellen und ausführen:

def f1(x):
    print(x)

f1([1, 2]) # Ausgabe [1, 2]

Aufruf ohne Parameter

Ein Aufruf ohne Parameter ist nicht möglich.

def f1(x):
    print(x)

f1()

Standardwert Parameter

Mit para=default definieren Sie für einen Parameter einen Standardwert. Dieser ist damit gleichzeitig optional.

def f1(x=1):
    print(x)

f1()

Zur Definition der Parameter gibt noch weitere Aspekte.

Aufgaben 1

Lösen Sie die Aufgaben 6.1 bis 6.4.

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Parameter überprüfen

Im Vergleich zu anderen Programmiersprachen kann bei Python der Typ einer Variable nicht explizit festgelegt werden.

Parameter in der Funktion prüfen

🎬 Datei Ungültig.py mit diesem Code erstellen:

def f(n):
    if isinstance(n, int):
        return 2*n
    else:
        print('Ungültig')

print(f(1))

Rekursive Funktionen

Funktionen können sich selber aufrufen.

🎬 Datei Rekursion.py mit diesem Code erstellen:

def f(n):
    if n < 20:
        print(n)
        n += 1
        f(n)

f(0)

Lambda-Funktionen

Lambda-Funktionen sind ganz spezielle Funktionen:

• Sie haben keinen Funktionsnamen.
• Parameter und Ausdruck müssen auf einer Zeile Platz haben.

Dazu die Syntax:

lambda var1, var2, var3, ...: ausdruck

Deklaration Lambda-Funktion

Eine Kurzschreibweise für Funktionen.

🎬 Datei Lambda.py mit diesem Code erstellen:

x = lambda a : a + 10 # Lambda Funktion wird einer Variable zugewiesen
y = x(5) # Lambda Funktion wird aufgerufen
print(y) # Ausgabe: 15

ℹ️ Die Lambda-Funktion macht das gleiche wie:

def x(a):
	return a + 10
y = x(5)
print(y)

Filter mit Lambda

Lambda Funktionen sind ausgezeichnet um Daten zu filtern.

Wir erinnern uns an die filter-Funktion filter(function,list)?

🎬 Datei Lambda.py mit diesem Code erweitern:

data = [1, 2, 3, 9, 345, 36, 33]

filtered = list(filter(lambda x: x > 9, data))
print(filtered) # Ausgabe [345, 36, 33]

Aufgaben 2

Lösen Sie die Aufgaben 6.5 und 6.6.

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Flowcharts

Mit Flowcharts kann man einen Vorgang oder Prozess visualisieren.

Zur Darstellung gibt es verschiedene Symbole. Hier die wichtigsten:

diagrams.net

🎬 Öffnen Sie die Website https://app.diagrams.net und erstellen Sie ein ein Diagramm mit den Element aus dem Bereich General.

Symbol Pfeil

Zeigt den logischen Fluss mit der Verbindung der Symbole.

Symbol Start/Stop

Start und Ende des Prozesses.

Symbol Eingabe/Ausgabe

Ein- und Ausgabe von Daten.

Symbol Prozess

Arithmetische Operationen und Datenverarbeitung.

Symbol Enscheidung

Enscheidungsfindung für ein oder mehrere Alternativen.

Symbol Vorddefinierte Funktion/Prozess

Repräsentiert eine andere Funktion/Prozess.

Flowchart Anwendung

• Mit Flowcharts kann man einen Algorithmus dokumentieren
• Mit Flowcharts kann man Pseudo-Code visualisieren

ℹ️ Pseudocode ist schriftliche Beschreibung eines Algorithmus

Aufgaben 4

Lösen Sie die Aufgaben 6.10 und 6.11.

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Review

🎯 Wurden die Lernziele erreicht?

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