Letzte Woche haben wir folgende Themen behandelt:
for Befehle in Schleifen zu verpacken, die pro Element einer Sequenz einmal ausgeführt werdenif, elif, else Befehle nur unter bestimmten Bedingungen auszuführenFalls Sie Fragen zu diesen Themen oder zu den Übungsaufgaben haben, sprechen Sie uns bitte an!
Und so geht es weiter:
In VSCode können Sie mit der Tastenkombination Alt + ArrowUp/ArrowDown die Zeile, in der der Cursor sich befindet, nach oben bzw. unten verschieben! Probieren Sie es aus: Kopieren Sie die folgenden Zeilen in Ihren Editor und sortieren Sie sie aufsteigend, indem Sie nur Alt und die Pfeiltasten verwenden.
1
5
2
8
4Wenn Sie stattdessen Alt + Shift + ArrowUp/ArrowDown drücken, wird die Zeile, in der der Cursor sich befindet, verdoppelt. Probieren Sie es aus: Kopieren Sie die folgenden Zeilen und verwenden Sie das Tastenkürzel, um den vollständigen Liedtext zu erzeugen.
We're up all night 'til the sun
We're up all night to get some
We're up all night for good fun
We're up all night to get luckySowohl Strings als auch Listen sind Sequenzen, die aus einzelnen Elementen bestehen. Erinnern Sie sich an die for-Schleife, bei der wir jedes einzelne Element einer Liste verarbeitet haben. Auch durch Strings können wir mit so einer Schleife iterieren. Klicken Sie in das Kästchen unten und drücken Sie Ctrl + Enter, um das Beispiel auszuführen!
# Wir verwenden hier c als Namen für das Element, das
# in jedem Durchlauf der Schleife einen neuen Wert
# hat. Wofür könnte "c" stehen?
for c in "superlanger String mit mehreren Wörtern":
print(c)
Um ohne Schleife auf ein einzelnes Element der Sequenz zuzugreifen, können wir die Position in der Sequenz ansteuern. Dazu beginnen wir links beim ersten Element mit 0 und zählen nach rechts weiter. Den Index, den wir verwenden wollen, schreiben wir in eckige Klammern nach der Sequenz:
# Welches Zeichen steht an Index 5?
print("kurzer String"[5])
Wenn man vom Ende der Sequenz zählen möchte, verwendet man negative Zahlen: seq[-1] ist der letzte Index einer Sequenz, seq[-2] der vorletzte usw. Jedes Element der Sequenz kann also mit einem positiven Index oder mit einem negativen Index ausgewählt werden.
print("ABCDE"[0])
print("ABCDE"[-1])
print("ABCDE"[3])
print("ABCDE"[-2])
Noch nützlicher ist das Slicing, wobei wir Teilsequenzen aus der ursprünglichen Sequenz extrahieren können. Wir geben dazu den Startindex und den Endindex an, in der Form seq[start:end].
print("ABCDE"[0:1])
print("ABCDE"[0:3])
print("ABCDE"[0:0]) # leer :(
print("ABCDE"[-1:-3]) # leer :(
print("ABCDE"[-3:-1])
Der Startindex ist dabei Teil der extrahierten Sequenz, während der Endindex außerhalb der Teilsequenz liegt. Beachten Sie auch, dass Sie beim Verwenden negativer Indizes genau wie bei positiven Indizes die kleinere Zahl zuerst angeben müssen (siehe Beispiel oben).
Wenn die Teilsequenz am Anfang der ursprünglichen Sequenz beginnen oder am Ende der Sequenz enden soll, können Sie diesen Index einfach weglassen.
print("ABCDE"[:3])
print("ABCDE"[2:])
print("ABCDE"[:])
meine_liste = [1,2,3,4,5]
mein_string = "12345"
# Ihre Tests:
Zahlen und Strings sind in Python immutable (unveränderlich). Das bedeutet, dass bei den Methoden z.B. für Strings als Ergebnis immer eine Kopie des Strings erzeugt wird. Der ursprüngliche String bleibt immer so, wie er definiert wurde. Wir können aber den Wert einer Variable manuell überschreiben, damit der String, der in der Variable gespeichert ist, sich ändert:
my_string = "Wer jetzt kein Haus hat, baut sich keines mehr"
print(my_string)
print(type(my_string))
print("+++")
# split() zerteilt den String, aber das Ergebnis
# wird nicht ausgegeben oder gespeichert
my_string.split()
print(my_string)
print(type(my_string))
print("+++")
# Ergebnis der Operation in die Variable speichern
# ACHTUNG: der Datentyp ändert sich!
my_string = my_string.split()
print(my_string)
print(type(my_string))
# !!! Diese Veränderung des Typs ist schlechter Stil !!!
Im Gegensatz dazu können Listen verändert werden, ohne dass man extra eine Kopie erstellen muss. Achtung: Diese Operationen haben daher keinen Rückgabewert. Wir dürfen also nicht den Wert der Variable überschreiben!
my_list = [1,2,3]
print(my_list)
my_list.append(4) # das Element 4 an die Liste anhängen
print(my_list) # :)
my_list = my_list.append(5)
print(my_list) # :(
Die folgende Tabelle enthält einige Operationen für Listen, die für uns wichtig sind.
| Operation | Auswirkung |
|---|---|
l.append(element) |
Das element wird ans Ende der Liste angehängt. |
l1.extend(l2) |
Ergänzt die Liste l1 um alle Elemente von l2 in der originalen Reihenfolge. |
l.insert(i, element) |
An der Position i in der Liste wird das element eingefügt. |
l.remove(element) |
Entfernt das erste Vorkommen von element aus der Liste (schlägt fehl, falls das Element nicht in der Liste enthalten ist). |
l.reverse() |
Dreht die Liste um. |
l.sort() |
Sortiert die Liste. Schlägt fehl, wenn Sortierung nicht möglich ist (z.B. wenn unterschiedliche Datentypen in der Liste enthalten sind). |
l.pop() |
Entfernt das letzte Element der Liste. Außerdem Rückgabe des letzten Elements. Schlägt fehl, wenn die Liste leer ist. |
l.pop(i) |
Entfernt das Element an Position i aus der Liste und gibt es zurück; schlägt fehl, falls die Position i in der Liste nicht existiert. |
element in l |
Rückgabe: Bool - True, wenn das element in der Liste enthalten ist; sonst False. |
min(l), max(l) |
Rückgabe des kleinsten bzw. größten Elements in der Liste. |
len(l) |
Rückgabe der Anzahl von Elementen in der Liste. |
l.count(element) |
Rückgabe: Integer - Anzahl der Vorkommen von element in der Liste. |
l.index(element) |
Rückgabe: Integer - Position des ersten Vorkommens von element in der Liste. Schlägt fehl, wenn das Element nicht in der Liste vorkommt. |
Zum Schluss noch eine Operation, die als Stringoperation definiert ist, die wir aber meist in Kombination mit Listen verwenden: join(). So wird join verwendet:
einzelne_woerter = ["Eis", "Schokolade", "Chips", "Kuchen"]
verbindungs_string = " +++ "
print(verbindungs_string.join(einzelne_woerter))
Dictionarys ermöglichen es uns, Informationen zueinander in Beziehung zu setzen. Zum Beispiel interessiert uns in der Computerlinguistik oft, wie häufig bestimmte Wörter/Phrasen/Zeichen/... in einem Text vorkommen.
Dafür erstellen wir ein Dictionary, dessen Keys die Strings sind, die uns interessieren, und dessen Values die Häufigkeit jedes Strings im Text angeben.
frequencies = {"und": 12, "oder": 17, "nicht": 5}
print(frequencies)
Ab der Pythonversion 3.7 behalten Dictionarys immer die Reihenfolge, in der die Elemente eingefügt wurden. In früheren Pythonversionen können wir uns nicht darauf verlassen, dass das so ist. Das spielt dann eine Rolle, wenn wir z.B. mit einer for-Schleife durch das Dictionary iterieren wollen.
Hier sehen Sie, dass Python Dictionarys für identisch hält, wenn...
freq1 = {"dog": 3, "cat": 5}
freq2 = {"cat": 5, "dog": 3}
print(freq1 == freq2)
Die Informationen, die in einem Dictionary gespeichert sind, können wir abrufen, indem wir den Key angeben, der uns interessiert. Die Rückgabe ist dann der Wert, der zu diesem Key im Dictionary gespeichert ist. Die Syntax dafür ist <dictionary>[key].
frequencies = {"und": 12, "oder": 17, "nicht": 5}
print(frequencies["und"])
Ist ein Key nicht vorhanden, tritt ein Fehler auf:
frequencies = {"und": 12, "oder": 17, "nicht": 5}
print(frequencies["weil"])
Dictionarys sind, genau wie Listen, ein veränderlicher Datentyp (mutable). Um einen Wert ins Dictionary einzufügen, schreiben wir:
frequencies = {"und": 12, "oder": 17, "nicht": 5}
print(frequencies) # bisheriger Inhalt des Dictionarys
frequencies["weil"] = 15 # dem Schlüssel "weil" soll jetzt der Wert 15 zugeordnet
# werden
print(frequencies) # Dictionary mit zusätzlichem Schlüssel-Wert-Paar
Achtung: Jeder Schlüssel kann in einem Dictionary nur genau einmal vorkommen. Es gilt immer der zuletzt definierte Wert für den Schlüssel.
Und schließlich können wir auch durch Dictionarys iterieren. Die for-Schleife beginnt fast genauso wie bei Listen. Das aktuelle Element ist immer ein Schlüssel aus dem Dictionary. Wir können also beispielsweise alle Schlüssel-Wert-Paare nacheinander ausgeben:
frequencies = {"und": 12, "oder": 17, "nicht": 5, "weil": 15}
for word in frequencies:
print("Wort: " + word)
print("Häufigkeit: " + str(frequencies[word]))
Als Schlüssel für Dictionarys sind nur unveränderliche Datentypen erlaubt. Meistens benutzen wir Strings oder Zahlen. Listen sind als Werte möglich, aber nicht als Keys:
freq3 = {"yes": [1,2,3], "no": [4,5,6]}
print(freq3)
freq4 = { [1,2]: "yes", [4,5]: "no"} # :(
Für das Beispiel, in dem Worthäufigkeiten gezählt werden sollen, brauchen wir Strings für die Wörter und Integers für die Häufigkeiten. Als Schlüssel sollten wir die Wörter wählen.
Es gibt mehrere Möglichkeiten, die Inhalte eines Dictionarys explizit zu sortieren: Entweder nach der Default-Sortierreihenfolge der Keys, oder nach der Sortierreihenfolge der Values.
for-Schleifen aus und finden Sie heraus, welche Sortierung jedes Codebeispiel erzeugt.frequencies = {"und": 12, "oder": 17, "nicht": 5, "weil": 15}
print(frequencies)
for word in sorted(frequencies): # !!!
print(word + "\t" + str(frequencies[word]))
frequencies = {"und": 12, "oder": 17, "nicht": 5, "weil": 15}
print(frequencies)
for word in sorted(frequencies, key=frequencies.get): # !!!
print(word + "\t" + str(frequencies[word]))
frequencies = {"und": 12, "oder": 17, "nicht": 5, "weil": 15}
print(frequencies)
for word in sorted(frequencies, key=frequencies.get, reverse=True): # !!!
print(word + "\t" + str(frequencies[word]))
Wenn wir uns nur für die Keys oder nur für die Values in einem Dictionary interessieren, können wir darauf mit den folgenden Befehlen zugreifen.
frequencies = {"und": 12, "oder": 17, "nicht": 5, "weil": 15}
print(frequencies.keys())
print(frequencies.values())
Die Ergebnisse dieser Befehle können wir in Listen umwandeln, damit wir Listenoperationen darauf anwenden können (z.B. Indexing und Slicing).
frequencies = {"und": 12, "oder": 17, "nicht": 5, "weil": 15}
print(list(frequencies.keys())[:2])
Dabei müssen wir beachten, dass die Reihenfolge der Keys gegebenenfalls nicht vorhersehbar ist, weil Dictionarys ein unsortierter Datentyp sein können.
Manchmal wollen wir zufällige Elemente aus einer Kollektion auswählen, z.B. weil nach dem häufigsten Wort in einem Text gesucht wird, es aber mehrere Wörter gibt, die mit der gleichen höchsten Häufigkeit vorkommen. Die zufällige Auswahl wird vom Modul random übernommen.
Module sind externe Pythonprogramme, die wir in unseren Code importieren können, um auf die Funktionen dort zugreifen zu können. Dazu schreiben wir am Anfang unseres Codes: import <modulname>
Danach können wir die Funktionen aus dem Modul verwenden. Damit der Interpreter weiß, wo die Funktionen definiert sind, schreiben wir bei jeder Verwendung auch den Namen des Moduls dazu.
Zum Beispiel geben wir eine zufällige Zahl zwischen 1 und 10 (beide inklusive) aus. Führen Sie die Zelle mehrmals aus (mit Ctrl + Enter), um zu sehen, dass jedes Mal eine andere Zahl gewählt wird:
import random # Modul random importieren
zahl = random.randint(1,10) # Zufallszahl erzeugen
print(zahl)
Eine weitere Methode aus dem random-Modul, die wir benutzen, ist random.choice(). Damit wird ein zufälliges Element aus einer Kollektion gewählt. Führen Sie das Kästchen mehrfach aus und beobachten Sie, dass jedesmal ein anderes Element ausgegeben wird!
import random
words = ["Since", "I", "left", "you", "mine", "eye", "is", "in", "my", "mind"]
zufallswort = random.choice(words)
print(zufallswort)
Sie haben heute gelernt,
In der Übung am 23.10. werden Sie üben, mit Indexing und Slicing beliebige Teilsequenzen zu erzeugen. Sie werden sich außerdem intensiv mit Dictionarys beschäftigen.