Python, PyTamaro und du

Eine Grafik erstellen lassen

Nimm an, du hast eine Freund, der die Figur unten nicht sieht:

Welche Beschreibung ist deiner Meinung nach die beste?

1. Ellipse
2. grüne Ellipse
3. grüne Ellipse, die senkrecht steht
4. grüne Ellipse, die 100 Pixel breit und 300 Pixel hoch ist

In Python müssen wir wie in jeder Programmiersprache eindeutig beschreiben, was wir wollen. Die vierte Beschreibung oben ist die vollständigste. Sie liefert die Informationen, die wir brauchen.

Python?

Für viele mag Python eine Schlange sein, doch für Programmierinnen und Programmierer ist es eine bedeutende Programmiersprache. Sie wurde Anfang der 1990er Jahre von Guido van Rossum entwickelt. Interessanterweise wurde Python nicht, wie das Logo vermuten lässt, nach der gleichnamigen Schlangengattung benannt, sondern nach der englischen Komikergruppe Monty Python.

(Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Python_(Programmiersprache)#/media/Datei:Python-logo-notext.svg)

Während sich die meisten Menschen bei dem Wort "Sprachen" auf natürliche Sprachen wie Englisch, Italienisch, Deutsch oder Französisch beziehen, denken Programmierinnen und Programmierer an Programmiersprachen wie Python, Java oder JavaScript.

Python zählt zu den meistverwendeten Programmiersprachen weltweit und wird häufig als erste textbasierte Sprache gelehrt. Aber Vorsicht: Python mag auf den ersten Blick einfach erscheinen, doch die Sprache birgt ihre Komplexitäten, und Fehler können leicht passieren. Daher führen dich diese und die weiteren Aktivitäten behutsam und sicher durch die Grundlagen der Sprache.

Also, zurück zur "grünen Ellipse"!

Wie genau sagen wir denn nun Python, dass wir „eine grüne Ellipse mit einer Breite von 100 und einer Höhe von 300" benötigen? Python hat eine ziemlich eigenartige Grammatik. Hier ist die obige Anfrage in Python-Code:

ellipse(100, 300, gruen)

Wir fragen nach einer Ellipse, indem wir die Funktion namens ellipse aufrufen. Du kannst mit der Maus über den farbigen Funktionsnamen fahren, um mehr über diese Funktion zu erfahren. Wenn du dies tust, stellst du fest, dass die Funktion drei Argumente erfordert: die Breite, Höhe und Farbe der Ellipse. Die Argumente müssen in Klammern angegeben werden. Sie müssen durch Kommas getrennt werden. Und sie müssen in genau dieser Reihenfolge bereitgestellt werden; auf diese Weise ist klar, dass die erste Zahl die Breite und die zweite die Höhe angibt.

Der Name gruen bezeichnet die Farbe. Bewege den Mauszeiger über den farbigen Namen, um dessen Dokumentation anzuzeigen. Ja, sie ist ziemlich kurz.

Eine Bibliothek verwenden

Python weiss sehr wenig. Es hat einen super kleinen Wortschatz. Und die Namen ellipse und gruen gehören nicht zum ursprünglichen Vokabular!

Wenn du Python also einfach anweist, eine ellipse(100, 300, gruen) zu erzeugen, weiss Python nicht, wie das geht, obwohl dies grammatikalisch korrekt ist. Es wird sich beschweren, dass es die Namen ellipse und gruen nicht kennt.

Wenn du möchtest, dass Python weiss, was diese Namen bedeuten, musst du es ihm beibringen! Keine Sorge, du musst es ihm nicht selbst beibringen. Das haben clevere Leute bereits für dich erledigt. Sie haben die Definitionen dieser und vieler weiterer Namen in einer Bibliothek abgelegt. Jeder, der Zugriff auf diese Bibliothek hat, kann sie verwenden. Diese spezielle Bibliothek mit vielen Namen, die mit Grafiken zu tun haben, heisst PyTamaro.

Hier ist eine Codezeile, die Python mitteilt, dass es in der PyTamaro-Bibliothek nach dem Namen ellipse suchen soll:

Klicke auf die blaue Schaltfläche, um die Codezelle auszuführen. Wenn alles gut geht, hat Python die Bibliothek konsultiert und erfahren, was der Name ellipse bedeutet. Die Schaltfläche wird grau und sagt „FERTIG“ und neben der Schaltfläche siehst du ein grünes Häkchen.

Du kannst den obigen Code bearbeiten. Du kannst Python also bitten, auch den Namen gruen aus der PyTamaro-Bibliothek zu importieren, indem du Folgendes schreibst:

from pytamaro.de import ellipse, gruen

Nehmen wir noch eine Bearbeitung vor, und dieses Mal machen wir einen Fehler. Gib in der obigen Codezelle Folgendes ein:

from pytamaro.de import ellipse, gruen, singe

Sobald du diesen Code ausführst, wird direkt unter der Codezelle eine Fehlermeldung angezeigt. Darin heisst es:

ImportError: cannot import name 'singe' from pytamaro.de'

Was ist schief gelaufen? Die PyTamaro-Bibliothek enthält keine Definition für den Namen singe. PyTamaro kann nicht singen!

Entferne den Namen singe und das abschliessende Komma aus der Importanweisung und führe die Codezelle noch einmal aus. Die Schaltfläche sollte grau sein und es sollte kein Fehler angezeigt werden.

Hinweis: Es ist völlig normal, dass man beim Programmieren immer wieder Fehler macht - und entsprechende Fehlermeldungen ausgegeben werden. Da das Lesen und Verstehen ebendieser Fehlermeldungen zu Beginn noch ungewohnt und schwierig ist, ist die nächste Aktivität diesem Thema gewidmet.

Ellipsen erstellen

Führe nun die folgende Codezelle aus. Es sollte eine 100 x 300 grosse, grüne Ellipse entstehen.

Die obige Codezelle ruft die ellipse Funktion auf, um eine Ellipse zu erstellen.

Allerdings steht nirgends im Code, dass dir diese Ellipse angezeigt werden soll!

Wenn du ein Programm ausführst, erzeugt dieses Programm möglicherweise einen Wert (z.B. eine Ellipse oder eine Zahl), aber wenn du nicht danach fragst, wird der Wert nicht ausgegeben.

Wenn du die Ellipse oder eine andere Grafik sehen möchtest, musst du Python anweisen, sie zu zeigen.

Grafiken zeigen mit zeige_grafik

Um die Ellipse tatsächlich zu sehen, müssen wir drei Dinge tun:

1. Importiere die Funktion zeige_grafik.
2. Rufe die ellipse Funktion auf, um die Ellipse zu erzeugen.
3. Rufe die Funktion zeige_grafik auf, um die Ellipse auf dem Bildschirm auszugeben.

Was macht zeige_grafik? Siehst du die farbigen Namen ganz oben in der Codezelle unten? Direkt nach dem Wort „Docs“? Oben in jeder Codezelle sind die Namen aufgeführt, die die Codezelle aus der PyTamaro-Bibliothek importiert. Du kannst also mit der Maus darüber fahren, um die Dokumentation anzuzeigen. Bewege den Mauszeiger über zeige_grafik. Siehst du, sie... zeigt eine Grafik.

Du kannst deine Ellipse also an die Funktion zeige_grafik übergeben und die Funktion gibt sie aus.

Führe den folgenden Code aus. Es sollte eine Ellipse erstellt und diese Ellipse dann direkt unter der Codezelle angezeigt werden.

Verschiedene Ellipsen

Erstelle in der folgenden Codezelle eine blaue Ellipse mit der Breite 350 und der Höhe 250 und zeige sie an.

Erstelle nun einen roten Kreis mit einem Durchmesser von 200 und zeige ihn an.

Speichere die Inhalte aller Codezellen dieser Aktivität, indem du unten auf die Schaltfläche "PYTHON-QUELLCODE HERUNTERLADEN" klickst. Es wird eine Datei mit dem Namen main.py heruntergeladen. Benenne diese Datei sinnvoll um und lege sie an einem Speicherort deiner Wahl ab.

Was du gelernt hast

Du hast gelernt, dass Python eine Programmiersprache ist und dass PyTamaro eine Codebibliothek zum Erstellen von Grafiken in Python ist.

Du weisst jetzt, wie du Ellipsen in verschiedenen Farben und Grössen erstellst.

Was die Programmierung betrifft, bist du zum ersten Mal mit einigen grundlegenden Konzepten in Berührung gekommen:

• numerische Literale (Zahlen wie 100 oder 300)
• Funktionen (wie ellipse und zeige_grafik)
• Namen (für Funktionen, aber auch für andere Arten von Werten, wie die Farben gruen, blau oder rot)
• Übergabe von Argumenten an Parameter von Funktionen (wie das Argument 100 an den Parameter breite)
• Funktionsaufrufe (um die Funktion dazu zu bringen, etwas zu tun, wie etwa ellipse(100, 300, gruen))
• Bibliotheken (die Definitionen für Namen enthalten, wie PyTamaro, die viele Namen zum Erstellen von Grafiken definiert)
• Importanweisungen (zum Importieren von Namen aus Bibliotheken, z.B. from pytamaro.de import gruen)
• Ausgabe (die Funktion zeige_grafik gibt die Grafik aus, die du als Argument übergibst)