Python Datentypen und Operatoren

Einführung

Willkommen in der Welt von Python! In diesem Lab lernst du die grundlegenden Bausteine der Python-Programmierung kennen: Datentypen und Operatoren. Wir werden Zahlen, Text sowie Wahrheitswerte (wahr/falsch) erkunden. Außerdem lernst du, wie man Berechnungen durchführt und Vergleiche anstellt. Dieses Lab ist für Anfänger konzipiert, daher gehen wir Schritt für Schritt vor. Keine Sorge, wenn das alles neu für dich ist – wir begleiten dich dabei. Fangen wir an!

Zahlen in Python verstehen

In diesem Schritt betrachten wir die zwei wichtigsten Zahlentypen in Python: Integers (ganze Zahlen) und Floats (Zahlen mit Dezimalstellen).

Öffne zunächst den Python-Interpreter. Dies ist ein Werkzeug, mit dem du Python-Code Zeile für Zeile ausführen kannst. Für Anfänger ist die Desktop-Oberfläche benutzerfreundlicher. Wenn du dich mit dem Terminal wohlfühlst, kannst du für eine flüssigere Bedienung oben links auf den separaten Terminal-Tab wechseln. Beide Ansätze führen zum gleichen Ergebnis.

Gib Folgendes in dein Terminal ein:

python

Du solltest >>> sehen. Das bedeutet, dass Python bereit für deine Befehle ist.

Beginnen wir mit Integers. Integers sind ganze Zahlen, wie -1, 0 und 100.

books = 5
print(f"I have {books} books.")
type(books)

Ausgabe:

I have 5 books.
<class 'int'>

Hier haben wir eine Variable namens books erstellt und ihr den Wert 5 zugewiesen. Eine Variable ist wie eine Box, in der du Informationen speichern kannst. Die Funktion print() zeigt die Ausgabe auf dem Bildschirm an. Wir haben einen f-string verwendet (beachte das f vor den Anführungszeichen), um den Wert unserer books-Variable einfach in den Text einzubinden. Die Funktion type() zeigt uns, dass books einen int (Integer) enthält.

Lass uns nun Gleitkommazahlen, oder Floats, erkunden. Das sind Zahlen mit einem Dezimalpunkt.

price = 19.99
print(f"This book costs ${price}.")
type(price)

Ausgabe:

This book costs $19.99.
<class 'float'>

Die Variable price ist ein float, da sie einen Dezimalpunkt enthält.

Lass uns nun eine einfache Berechnung durchführen. Python kann wie ein Taschenrechner verwendet werden!

quantity = 3
total_cost = price * quantity  ## Let's calculate the total cost
print(f"The total cost for {quantity} books is ${total_cost:.2f}.")

Ausgabe:

The total cost for 3 books is $59.97.

Wir haben den *-Operator verwendet, um price und quantity zu multiplizieren. Das .2f im f-string formatiert die Zahl auf zwei Dezimalstellen. Das #-Symbol leitet einen Kommentar ein. Kommentare sind Notizen für Menschen, die von Python ignoriert werden.

Probiere gerne deine eigenen Berechnungen aus! Du kannst Variablen mit neuen Werten überschreiben und sehen, was passiert.

Arbeiten mit Text (Strings)

In diesem Schritt lernst du Strings kennen, die in Python zur Darstellung von Text verwendet werden.

Erstellen wir eine String-Variable im Python-Interpreter. Strings werden immer von einfachen (') oder doppelten (") Anführungszeichen umschlossen.

name = "Alice"
print(f"Hello, {name}!")
type(name)

Ausgabe:

Hello, Alice!
<class 'str'>

Der Datentyp str repräsentiert eine Zeichenkette in Python.

Strings können auf viele Arten kombiniert oder manipuliert werden. Probieren wir einige gängige Operationen aus.

## Joining two strings together (concatenation)
first_name = "John"
last_name = "Doe"
full_name = first_name + " " + last_name
print(full_name)

Ausgabe:

John Doe

## Repeating a string
cheer = "Go! " * 3
print(cheer)

Ausgabe:

Go! Go! Go!

## Finding the length of a string
print(len(full_name))

Ausgabe:

8

## Accessing individual characters
print(full_name[0])  ## Get the first character
print(full_name[-1]) ## Get the last character

Ausgabe:

J
e

Wichtig: Python beginnt bei 0 zu zählen. Das erste Zeichen befindet sich also am Index 0. Der Index -1 ist eine praktische Abkürzung für das letzte Zeichen.

Strings in Python sind immutable (unveränderlich), was bedeutet, dass sie nach ihrer Erstellung nicht mehr geändert werden können. Du kannst kein einzelnes Zeichen in einem String ändern. Du kannst jedoch neue Strings aus einem bestehenden erstellen.

message = "Hello World"
uppercase_message = message.upper()
print(uppercase_message)

Ausgabe:

HELLO WORLD

lowercase_message = message.lower()
print(lowercase_message)

Ausgabe:

hello world

Die Methoden .upper() und .lower() erstellen neue Strings. Die ursprüngliche Variable message bleibt unverändert.

Wahr oder Falsch? (Booleans)

In diesem Schritt lernst du boolesche Werte kennen, die nur True oder False sein können. Sie sind entscheidend, um Entscheidungen in deinem Code zu treffen.

Erstellen wir einige boolesche Variablen. Beachte, dass True und False in Python mit einem Großbuchstaben beginnen.

is_learning = True
is_finished = False
print(f"Are we learning Python? {is_learning}")
type(is_learning)

Ausgabe:

Are we learning Python? True
<class 'bool'>

Der Datentyp bool repräsentiert boolesche Werte.

Vergleichsoperatoren werden verwendet, um zwei Werte zu vergleichen, und sie ergeben immer einen booleschen Wert (True oder False).

x = 5
y = 10
print(x < y)   ## Is x less than y?
print(x == y)  ## Is x equal to y?
print(x != y)  ## Is x not equal to y?

Ausgabe:

True
False
True

Hier sind die gängigen Vergleichsoperatoren: == (gleich), != (ungleich), < (kleiner als), > (größer als), <= (kleiner oder gleich), >= (größer oder gleich).

Du kannst auch Strings vergleichen. Python vergleicht sie alphabetisch.

name1 = "Alice"
name2 = "Bob"
print(name1 < name2)  ## "Alice" comes before "Bob" alphabetically

Ausgabe:

True

Boolesche Operatoren (and, or, not) werden verwendet, um boolesche Ausdrücke zu kombinieren.

a = True
b = False
print(a and b)  ## True only if both a AND b are True
print(a or b)   ## True if either a OR b (or both) are True
print(not a)    ## The opposite of a

Ausgabe:

False
True
False

Diese Operatoren helfen dir, komplexere Bedingungen für deine Programme zu erstellen.

Konvertierung zwischen Datentypen

Manchmal musst du einen Wert von einem Datentyp in einen anderen umwandeln. Dies nennt man Typumwandlung oder "Casting".

Lass uns einen String in eine Zahl umwandeln. Dies ist sehr häufig der Fall, wenn du Eingaben von einem Benutzer erhältst, da Eingaben immer als String gelesen werden.

age_string = "25"
age_number = int(age_string) ## Convert string to integer
print(age_number + 5)

Ausgabe:

30

price_string = "1.99"
price_float = float(price_string) ## Convert string to float
print(price_float * 2)

Ausgabe:

3.98

Wir verwenden int(), um in einen Integer umzuwandeln, und float(), um in einen Float umzuwandeln. Sei vorsichtig! Wenn du versuchst, einen String umzuwandeln, der nicht wie eine Zahl aussieht (z. B. int("hello")), zeigt Python einen Fehler an.

Du kannst Zahlen auch mit der Funktion str() in Strings umwandeln.

count = 50
count_string = str(count)
print("The count is " + count_string)

Ausgabe:

The count is 50

Schließlich kannst du Werte mit bool() in Booleans umwandeln. Die Regeln sind einfach:

• 0, leere Strings ("") und einige spezielle leere Objekte sind False.
• Fast alles andere ist True (jede Zahl ungleich Null, jeder nicht leere String).

print(bool(100))      ## Non-zero number
print(bool(0))        ## Zero
print(bool("Hello"))  ## Non-empty string
print(bool(""))       ## Empty string

Ausgabe:

True
False
True
False

Typumwandlung ist ein mächtiges Werkzeug, damit verschiedene Datentypen zusammenarbeiten können.

Alles zusammenfügen

In diesem letzten Schritt schreiben wir ein kleines Programm, das alles verwendet, was wir gelernt haben.

Wechsle zum WebIDE-Tab in der LabEx VM. Die WebIDE ist ein Online-Code-Editor, in dem du deine Python-Skripte schreiben und speichern kannst.

Weitere detaillierte Informationen zur WebIDE-Oberfläche findest du in der LabEx VM WebIDE Dokumentation.

Erstelle eine neue Datei namens user_info.py im Verzeichnis ~/project mit diesem Befehl:

touch ~/project/user_info.py

Klicke auf die neue Datei im Datei-Explorer auf der linken Seite, um sie im Editor zu öffnen.

Kopiere den folgenden Code und füge ihn in die Datei ein:

## A simple program to practice data types

## Get user input (input is always a string)
name = input("Enter your name: ")
age_str = input("Enter your age: ")

## Convert age to an integer
age = int(age_str)

## Perform a simple calculation
years_to_100 = 100 - age
is_adult = age >= 18

## Create an output message using an f-string
output = f"""
--- User Information ---
Hello, {name}!
You are {age} years old.
You will be 100 years old in {years_to_100} years.
Are you an adult? {is_adult}
--- End of Report ---
"""

## Print the final result
print(output)

Dieses Skript verwendet die Funktion input(), um nach einem Namen und einem Alter zu fragen. input() gibt uns die Eingabe des Benutzers immer als String zurück, weshalb wir das Alter mit int() in eine Zahl umwandeln müssen. Das Skript erstellt dann einen mehrzeiligen f-string für die Ausgabe, wobei dreifache Anführungszeichen (""") verwendet werden. Dies ist eine saubere Methode, um Text zu formatieren, der sich über mehrere Zeilen erstreckt. Schließlich führt es einige Berechnungen durch und gibt die formatierte Zusammenfassung aus.

Speichere die Datei (sie sollte automatisch gespeichert werden) und führe sie über das Terminal mit diesem Befehl aus:

python ~/project/user_info.py

Das Programm wird nach deinem Namen und Alter fragen. Nachdem du diese eingegeben hast, wird es die Zusammenfassung ausdrucken.

Enter your name: Alice
Enter your age: 25

--- User Information ---
Hello, Alice!
You are 25 years old.
You will be 100 years old in 75 years.
Are you an adult? True
--- End of Report ---

Fühle dich frei, das Skript mehrmals mit verschiedenen Eingaben auszuführen, um zu sehen, wie sich die Ausgabe ändert!

Zusammenfassung

Herzlichen Glückwunsch zum Abschluss dieses Labs! Du hast einen großen ersten Schritt in die Welt der Python-Programmierung gemacht.

In diesem Lab hast du die grundlegenden Bausteine von Python kennengelernt:

• Numerische Typen: Du hast mit Integers (int) für ganze Zahlen und Floats (float) für Dezimalzahlen gearbeitet.
• Strings (str): Du hast gelernt, wie man Text erstellt und manipuliert.
• Booleans (bool): Du hast True- und False-Werte erkundet und sie für Vergleiche verwendet.
• Operatoren: Du hast arithmetische (*), Vergleichs- (==, <) und boolesche (and, or) Operatoren verwendet.
• Typumwandlung: Du hast das Konvertieren zwischen verschiedenen Datentypen geübt, wie z. B. das Umwandeln eines Strings in eine Zahl.

Diese Konzepte sind das Fundament für alles, was du in Python tun wirst. Übe weiter und hab keine Angst, im Python-Interpreter zu experimentieren – das ist einer der besten Wege zu lernen. Gut gemacht und viel Spaß beim Programmieren!