gf1:programmieren4 [DokuWiki CSC]

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===== Die Schleife=====
{{ :gf1:karussell4.png?direct&400|}}

<code python countA.py>
#Programm 1
from microbit import *

display.scroll('Press A') #Text wird angezeigt.
sleep(3000) #3000ms Zeit,in welcher der Benutzer den Knopf A einige Male drücken muss.
knopfdruck=button_a.get_presses() #Es wirdgezählt, wie oft der Knopf gedrückt wurde. 
display.scroll(knopfdruck) #Es wird die Anzahl Betätigungen angezeigt.
</code>

Durch dieses kleine Programm 1 wird gezählt, wie oft der Knopf A gedrückt in 3000ms gedrückt wird. Es wird neben der vordefinierten Methode ''display.scroll'' auch ''button_a.get_presses'' genutzt, jene gibt zurück, wie oft der Knopf a gedrückt wird.
<accordion>
<panel title="Das EVA-Prinzip">
Das **<color #75B7F7>E</color><color #60C291>V</color><color #609D3D>A</color>**-Prinzip ist hier klar erkennbar, die Eingabe ist das Drücken des Knopfes und die Ausgabe, das Anzeigen der Anzahl Knopfbetätigungen.
\\ 
Das Programm ist sehr kurz und es fällt auf, dass es nur einen Durchlauf gibt. Durch ein erneutes Starten des Programms (die Stop- und Starttaste bei der Simulation oder dem Aus- und Einschalten des Micro:bits) kann ein weiteres Mal gezählt werden, wie oft A gedrückt wird.
Das Programm kann natürlich auch wie folgt erweitert werden. 
\\
<WRAP nicebox grey>
**Erinnerung**: 

== Das EVA-Prinzip ==

Grundlage für einen Algorithmus ist das <color #75B7F7>E</color><color #60C291>V</color><color #609D3D>A</color>-Prinzip.
{{ eva.png?direct&400|}} \\ 

**<color #75B7F7>E</color>** steht für **Eingabe**. Eingaben können über von Benutzern die Tasten, die Maus oder den Touchbildschirm direkt gemacht werden. Es können aber auch Eingaben über Sensoren oder andere Computersysteme erfolgen. Kurz kann eine Eingabe über Nutzerinteraktion, externe Informationen oder Sensoreingaben erfolgen.\\ 

**<color #60C291>V</color>** steht für **Verarbeitung**. Die Eingaben werden verarbeitet, meist durchlaufen Sie ein Programm. Das Programm ist oft ein in Computersprache niedergeschriebener Algorithmus.\\ 

**<color #609D3D>A</color>** für **Ausgabe**:  Die Ausgaben erfolgen über den Bildschirm, einen Drucker oder das Senden der Ausgabeinformation an ein anderes System. \\ 
</WRAP>
</panel>
</accordion>

<code python countB.py>
#Programm 2
from microbit import *

display.scroll('Press A') #Erster Durchlauf
sleep(3000) 
knopfdruck=button_a.get_presses()
display.scroll(knopfdruck)
sleep(2000)
display.scroll('Repress A') #Zweiter Durchlauf
sleep(3000) 
knopfdruck=button_a.get_presses()
display.scroll(knopfdruck)
sleep(2000)
display.scroll('Repress A') #Dritter Durchlauf
sleep(3000) 
knopfdruck=button_a.get_presses()
display.scroll(knopfdruck)
</code>

Im obigen Programm werden drei Zeilen wiederholt. Um dies effizienter zu programmieren, kann eine Schleife verwendet werden. Eine **Schleife** verhindert, dass Code-Blöcke mehrmals geschrieben werden müssen, und verbessert die Lesbarkeit. \\
Um das Programmieren zu kürzen aber das Programm nicht zu verändern, kann entweder die **while-Schleife** oder die **for-Schleife** verwendet werden. Wir lernen das Nutzen der **while-Schleife**, denn diese Schleifenart benötigt keine Listen und ist daher einfacher zu verstehen ist.


<WRAP nicebox grey>
===while-Schleife===
  * <color #000000>Was ist eine Schleifen-**Bedingung**?</color> : Jede Schleife hat eine **Bedingung** (eine "Schleifenfrage"), die entweder wahr (**True**) oder falsch (**False**) ist. Die Wiederholungen werden nur **so lange** ausgeführt, wie die **Bedingung erfüllt** ist, bzw. die Schleifenfrage mit Ja - Wahr- True beantworte werden kann. Sobald die Bedingung nicht mehr erfüllt ist (false), dann stoppt das Durchlaufen des Schleifenbodys und das Programm nach der Schleife wird weiter abgearbeitet.
  * <color #000000>Was wird wiederholt? Der **Body** </color>: Bei der Schleife wird der Body (die Programmzeile, die wiederholt wird) **eingerückt**, ansonsten erkennt Python nicht, was wiederholt werden soll. Auch ist am Ende der while-Zeile unbedingt ein **Doppelpunkt** nötig, um anzuzeigen, dass nun die sich wiederholenden Programmzeilen folgen. 
  * <color #000000>**Wann** sollte eine while-Schleife genutzt werden? </color>: Eine while-Schleife wird unter anderem dann verwendet, wenn:
    * ...man nicht weiss, wie oft eine Wiederholung einiger Programmzeilen ausgeführt werden muss und von einer Bedingung abhängt, die während der Ausführung überprüft wird.    
    * ...die Anzahl Wiederholungen bekannt ist und eine **Zähl-Variable** vorhanden ist. 
    * ... die Schleife auf Benutzereingaben wartet, z.B. in einem Programm, das Benutzereingaben verarbeitet, bis eine bestimmte Eingabe erfolgt. Dies gilt auch, wenn die Schleife auf das Eintreten eines Ereignisses wartet (wie z.B. das Drücken einer Taste oder das Empfangen von Daten).
   
</WRAP>

{{:planung:while_schleife_diagramm2.png?direct&400 |}}
<code python countC.py>
#Programm 3
from microbit import *

zaehler=1 #ein Zähler ist nötig, um eine Bedingung, ein Stop-Kriterium zu definieren
while (zaehler<4):
    display.scroll('Press A') 
    sleep(3000) 
    knopfdruck=button_a.get_presses()
    display.scroll(knopfdruck)
    zaehler=zaehler+1 #Der Zähler muss um eins erhöht werden!
</code> 


Hier ist ein Zähler nötig, denn dadurch kann die Anzahl Wiederholungen durch das Erhöhen in jedem Durchlauf (''zaehler = zaehler+1'')gezählt und somit auch festgelegt werden. Die while-Bedingung ist genau dreimal erfüllt.
<hidden>
<WRAP nicebox green>
**Aufgabe 6**\\ 
Für diese Aufgabe orientieren Sie sich am Programm Rechner 1  (wie Aufgabe 5). Schreiben Sie ein Programm mit folgenden Eigenschaften:
  * Der Variablenwert von a soll durch die Anzahl Bedienungen des Knopfs A bestimmbar sein. Dieser Wert soll per Scroll angezeigt werden. 
  * Gleiches für den Variablenwert b.
  * Danach soll das Produkt der beiden Werte angezeigt werden.

<code python>
from microbit import *
from math import *

#Variablen definieren und einen Wert zuweisen
a=3
b=5 
#Display.scroll dient zum Anzeigen 
display.scroll('a=')
display.scroll(a)
display.scroll('b=')
display.scroll(b)
display.scroll('sqrt(a**2+b**2')
display.scroll('c=')
display.scroll(sqrt(a**2+b**2))
</code>
</WRAP>

<WRAP nicebox green>
**Aufgabe 7**\\ 
{{ :gf1:sound_icon_classroom.png?direct&200|}}
Verändern Sie das Programm 3 so, dass der Knopfdruckwert von Startwert 20 subtrahiert wird, bei jedem Durchlauf der Wiederholung dann von diesem Zwischenresultat weiter subtrahiert wird. Wenn durch diese Subtraktion 0 erreicht wird, soll ein Ton abgespielt. 
</WRAP>
</hidden>
=== Die Endlosschleife ===
<hidden>{{ :gf1:endlos_schleife_scratch.png?direct&200|}}</hidden>
Die ''while''-Schleife kann auch als endlose Schleife genutzt werden. (Erinnern Sie sich bei Scratch: "wiederhole fortlaufend") 
Um diese Endlosschleife zu programmieren, kann 
''while (True=True):''  oder vereinfacht ''while True: '' genutzt werden.
Diese Schleife wird während immer ausgeführt, solange das Programm ausgeführt wird. Es gibt somit keine Stopp-Bedingung. Diese spezielle Schleifenart wird oft verwendet, um eine Methode immer überprüfen zu lassen, ob ein Knopf gedrückt oder ein Sensor aktiviert wird oder ähnlich. Dies ist die grosse Stärke einer ''while''-Schleife.
<hidden>
<WRAP nicebox green>
**Aufgabe 8**\\ 
Verändern Sie das Programm 3 so, dass es eine Endlosschleife enthält und nicht nach 3 Wiederholungen stoppt.
</WRAP>
</hidden>
<WRAP nicebox green>
**Aufgabe 9**\\ 
Ein Programm wurde geschrieben und sieht bei der Ausführung wie folgt aus:
{{youtube>I-4Rvg5KCmg}}

Schreiben Sie dieses Programm, dabei sollte eine ''while''-Schleife verwendet werden.

</WRAP>
<WRAP nicebox green>
**Aufgabe 10**\\ 
  - Lassen Sie den Micro:bit ein zufriedenes Smiley anzeigen. Hier hilft Ihnen das Menü Display. {{ :gf1:display_classroom.png?direct&200|}}
  - Verändern Sie Ihr kleines Programm so, dass zuerst das Smiley und danach ein anderes Symbol leuchtet, dabei sollten die LEDs nicht alle mit der selben Leuchtkraft leuchten und zwischen den beiden Elementen sollte es eine kurze Pause geben! 
  - Nutzen Sie nun eine ''while True'' Schleife, um immer zwischen dem Smiley und dem zweiten Symbol abzuwechseln, dabei sollte die Stärke der LED-Leuchtkraft des Smileys soll langsam zunehmen und dann löschen.

</WRAP>

<hidden>
<WRAP nicebox blue>
**Lernfragen**\\  
Beantworten Sie die drei Lernfragen ins OneNote - Cheatsheet :
  - Was ist der Unterschied zwischen ''scroll'' und ''display''? 
  - Was genau macht die Schleife ''while True''?
  - Warum sind Variablen nötig?
  - Worauf muss geachtet werden, wenn eine sich endlich wiederholende ''while''-Schleife programmiert werden soll.
  - Was passiert, wenn auf das Einrücken in der ''while''-Schleife verzichtet wird?
</WRAP>
</hidden>
[[gf1:programmieren5|weiter]]
----

<accordion>
<panel title="mögliche Lösungen">
<hidden>
Aufgabe 6
<code python>
from microbit import *
from math import *
 
#Variablen definieren und einen Wert zuweisen
knopfdruck_a=0
knopfdruck_b=0

#Knopfdruck zählen
while True:
    #Knopf A
    display.scroll('Press A') #Erster Durchlauf
    sleep(3000) 
    knopfdruck_a=button_a.get_presses()
    display.scroll(knopfdruck_a)
    #Knopf B
    display.scroll('Press B') #Erster Durchlauf
    sleep(3000) 
    knopfdruck_b=button_b.get_presses()
    display.scroll(knopfdruck_b)
    #Produkt A*B
    display.scroll('a*b')
    display.scroll(knopfdruck_a*knopfdruck_b)
</code>
oder anstelle von einer endlosen Schleife auch möglich mit der Schleife und mehreren Durchläufen.
<code python>
from microbit import *
from math import *
 
#Variablen definieren und einen Wert zuweisen
knopfdruck_a=0
knopfdruck_b=0
zaehler=0

#Knopfdruck zählen
while (zaehler<4):
    #Knopf A
    display.scroll('Press A') #Erster Durchlauf
    sleep(3000) 
    knopfdruck_a=button_a.get_presses()
    display.scroll(knopfdruck_a)
    #Knopf B
    display.scroll('Press B') #Erster Durchlauf
    sleep(3000) 
    knopfdruck_b=button_b.get_presses()
    display.scroll(knopfdruck_b)
    #Produkt A*B
    display.scroll('a*b')
    display.scroll(knopfdruck_a*knopfdruck_b)
    zaehler=zaehler+1
</code>


Aufgabe 7
<code python>
from microbit import *
import music
 
zaehler=20 #ein Zähler ist nötig, um eine Bedingung, ein Stop-Kriterium zu definieren
while (zaehler>0):
    display.scroll('Press A') 
    sleep(3000) 
    knopfdruck=button_a.get_presses()
    zaehler=zaehler-knopfdruck #hier wird vom aktuellen Wert der Knopfdruckwert abgezogen wird.
    display.scroll(zaehler)
music.play(music.BA_DING)
</code>
Aufgabe 8
<code python>
from microbit import *

zaehler=1 #ein Zähler ist nötig, um eine Bedingung, ein Stop-Kriterium zu definieren
while True:
    display.scroll('Press A') 
    sleep(3000) 
    knopfdruck=button_a.get_presses()
    display.scroll(knopfdruck)
</code>
</hidden>
Aufgabe 9
<code python>
from microbit import *

zaehler=1 #ein Zähler ist nötig, um eine Bedingung, ein Stop-Kriterium zu definieren
while (zaehler<5):
    display.scroll(2*zaehler)
    zaehler=zaehler+1
display.scroll('stop')
</code>
Aufgabe 10
<code python>
from microbit import *



while True:
    display.set_pixel(1,1,9)
    display.set_pixel(3,1,3)
    display.set_pixel(4,3,3)
    display.set_pixel(0,3,5)
    display.set_pixel(1,1,5)
    display.set_pixel(3,1,5)
    display.set_pixel(3,3,3)
    display.set_pixel(2,3,5)
    display.set_pixel(1,3,5)
    sleep(400)
    display.show(Image.HAPPY)
    sleep(400)
    display.clear()
</code>
</panel>
</accordion>