Algorithmen

Vor einiger Zeit hast Du dich schon intensiv mit Algorithmen hier im Informatikunterricht beschäftigt. Hier noch einmal eine Definition, auf die wir uns einigen.

Definition: Algorithmus

Ein Algorithmus ist eine Handlungsanweisung zum Lösen einer Aufgabe bzw. einer Menge von Aufgaben.

Eigenschaften von Algorithmen

Nicht jede Handlungsanweisung ist ein Algorithmus. Damit wir von einem Algorithmus sprechen können, muss die Handlungsanweisung folgende Eigenschaften erfüllen:

Eigenschaften

• Ausführbarkeit: Der Algorithmus sollte fehlerfrei ausführbar sein.
• Endlichkeit: Der Algorithmus hat endliche Länge.
• Wiederholbarkeit: Bei jeder Wiederholung erhält man für gleiche Eingaben gleiche Ausgaben.
• Eindeutigkeit: Für jeden Schritt gibt es genau einen festgelegten Folgeschritt.

🤖 Von RobotKarol zu PyTurtle 🐢

Den Roboter Karol kennst du bereits. In der Vergangenheit hast Du ihr genau gesagt, was sie zu tun hatte.

Aufgabe

Sammle gemeinsam mit deinem Partner Anweisungen, die ihr Karol geben konntet. Überlegt euch dazu, was Karol alles tun konnte. Öffnet anschließend den folgenden Link und schaut euch die Welt an, in der sich Karol befindet. Werft nun einen Blick auf den Code und überlegt, was Karol beim Ausführen wohl anstellt. Hinweis: schalte auf der Carol Website den Toogle-Button in der oberen Zeile von "Blöcken" auf "Text" um den Code effektiv zu kopieren.

wiederhole 4 mal
  Schritt(3)
  Hinlegen
  Schritt
  LinksDrehen
endewiederhole

Karol hat leider ein kleines Problem. Obwohl sie sich sehr gut in ihrer Umgebung zurechtfinden, hat sie große Schwierigkeiten, sich Dinge zu merken. Um größere und komplexere Probleme zu lösen, müssen wir uns jedoch verschiedenste Daten merken und abrufen können. Ein Glück, dass Karol einen guten Freund hat: Tobi die Schildkröte, der sich so manches merken kann 🐢

Ziele

• Wie du mit PyTurtle arbeitest
• Wie Befehle aus Karol in Python aussehen
• Was Variablen sind und
• Wozu man Variablen in der Informatik (und PyTurtle) verwendet

PyTurtle: Kontext

"Python ([ˈpʰaɪθn̩] oder [ˈpʰyːtɔn]) ist eine universell nutzbare [...] Programmiersprache. Sie hat den Anspruch, einen gut lesbaren, knappen Programmierstil zu fördern." (offizielle Python Website) Mit Hilfe Pythons werden wir unsere Fähigkeiten und unser Wissen rund um Algorithmen erweitern und vertiefen. Nun gut, aber war nicht gerade noch die Rede von einer Schildkröte?

PyTurtle erweitert die Programmiersprache Python um einige Funktionen. Neben unserem Code wird ein Bildschirm angezeigt, der eine kleine "Schildkröte" wandern und zeichnen lässt. Das ist praktisch, denn so können wir den ausgeführten Code wunderbar visualisieren.

Erste Schritte

Während wir für Karol ein eigenes Programm hatten, bietet sich für die Schildkröte Tobi eine Website an, die speziell für die kleine Schildkröte gebaut wurde: pythonsandbox.com/turtle

Sobald Du die Website öffnest bekommst du den folgenden Code, der dir in Teilen schon sehr bekannt vorkommen könnte. Wir wollen uns den Code gemeinsam anschauen.

import turtle 
t = turtle.Turtle()  
t.speed(5) # 1:slowest, 3:slow, 5:normal, 10:fast, 0:fastest
t.forward(100)

Zu Beginn eines jeden Programmes müssen wir unsere Schildkröte Tobi erst rufen. Dazu nutzen wir den Befehl import turtle. Den Begriff "importieren" kennst du bereits aus anderen Fächern und er hält in den meisten Programmiersprachen eine sehr ähnliche Bedeutetung (etwas zu sich holen). Mit t = turtle.Turtle() erstellen wir nun ein Objekt, das wir t nennen, und das vom Typ Turtle() ist. Wer mehr schreiben möchte, kann die Schildkröte anstellen von t auch tobi nennen, doch mit t vermeidet man Schreibarbeit.

import turtle
t = turtle.Turtle()  
t.speed(5) # 1:slowest, 3:slow, 5:normal, 10:fast, 0:fastest
t.forward(100) 

Nun können wir Tobi (t.) herumkommandieren. Wir geben ihm erst eine Geschwindigkeit mit t.speed(5) und lassen ihn dann mit t.forward(100) eine Linie mit 100 Einheiten zeichnen. Führe das Programm aus und beobachte was passiert!

Es gibt noch weitere Befehle, die sich als sehr nützlich erweisen: mit t.right(180) und t.left(90) dreht sich Tobi um den jeweiligen Grad (man denke an einen Kreis mit 360 Grad), t.circle(10) zeichnet einen Kreis der Größe 10, t.penup() und t.pendown() heben bzw. senken den Stift und t.goto(x, y) teleportieren Tobi an die Koordinate, die du für x und y eingibst. Mit t.pos() erfragst du Tobis Position im Koordinatensystem. Lass sie dir mit t.write(t.pos()) an den Bildschirm schreiben.

Aufgabe

Schreibe ein Programm, das den ersten Buchstaben deines Namens zeichnet. Schon fertig? Zeichne die Zahl 9 hinter deinen Buchstaben.

Speichern

Speichere dein Programm oder lade es herunter. Es wird eine Datei im .py Format heruntergeladen. Das ist das Kürzel für Python-Dateien.