Variablen und Werte

Eine Variable ist etwas, das sich an etwas erinnert (speichert).

Sagen wir, es ist ein Whiteboard.

Um dieses Whiteboard zu verwenden, müssen Sie es benennen. Nennen wir es zum Beispiel a .

Jetzt können Sie eine Information auf dieses Whiteboard schreiben. Schreiben wir zum Beispiel eine Zahl von 120 auf dieses Whiteboard.

Sie können diese Informationen ändern, aber dafür gehen die vorherigen Informationen verloren. Mit anderen Worten, sie kann nur überschrieben werden.

Wenn Sie z. B. die neuen Informationen 226 behalten möchten, werden die alten Informationen (automatisch) verschwinden (ähnlich dem Überschreiben einer Datei).

Sie können dies als Programm wie folgt schreiben:

a = 120    # setzt die Zahl 120 in 'a' ein
a = 226    # setzt die Zahl 226 in 'a' ein (überschreiben)

In Python wird eine Variable automatisch erstellt, wenn Sie zum ersten Mal einen Wert eingeben. Das obige Programm würde also lauten:

1. Zeile

eine Variable namens a zu erstellen und den Wert 120 hineinzuschreiben.

2. Zeile

die in der ersten Zeile erstellte Variable a mit dem Wert 226 zu überschreiben.

Aus # bis Ende der Zeile ist ein Kommentar. Sie müssen es nicht eintippen.

Um dieser Variablen a einen Wert zuzuweisen, verwenden Sie das Gleichheitszeichen =, wie in a = 120. Die Position der Variablen und der Wert stehen jeweils vor und nach =. Diese Reihenfolge kann nicht rückgängig gemacht werden. In Pseudoprogrammen (eine programmähnliche Notation zur Darstellung des Verarbeitungsablaufs) wird dies manchmal als a ← 120 geschrieben.

a ← 120    # Pseudocode

Wenn das obige Programm ausgeführt wird, geschieht nichts. Um genau zu sein, wird sie im Computer korrekt verarbeitet, aber es scheint nichts zu passieren, weil das Ergebnis nicht angezeigt wird.

Es ist daher schwer zu erkennen, was hier vor sich geht, also zeigen Sie die Werte an. Dazu verwendet man wie bisher print().

a = 120        # erstellt ein Whiteboard mit dem Namen 'a'
               # und setzt die Zahl 120 in 'a' ein
print(a)       # zeigt den Inhalt von (dem aktuellen) 'a' an

a = 226        # setzt die Zahl 226 in 'a' ein (überschreiben)
print(a)       # zeigt den Inhalt von (dem aktuellen) 'a' an

Es ist auch möglich, den Wert einer Variablen einer anderen zuzuweisen. Wenn Sie zum Beispiel den Wert von a zu b zuordnen möchten, können Sie wie folgt schreiben.

b = a        # setzt den Wert von a in b ein

Wiederum in dem Pseudo-Programm wird es beispielsweise wie folgt geschrieben.

b ← a    # Pseudocode

Beachten Sie, dass Sie die Reihenfolge von b und a nicht ändern können (dies würde die Bedeutung verändern).

a = 120
b = 10
print("before: a =", a, "b =", b)

b = a        # Was passiert, wenn es a = b statt b = a ist?
print("after:  a =", a, "b =", b)

Wie bereits erwähnt, kann der Wert einer Variablen geändert werden. Wenn Sie ein echtes Programm schreiben, möchten Sie vielleicht oft den Wert von a um 1 erhöhen. In diesem Fall können Sie Folgendes schreiben:

a = a + 1

Wenn man dies als mathematische Formel betrachtet, wäre es falsch , aber was es bedeutet, ist berechne das aktuelle a plus 1 (die rechte Seite) und speichere das Ergebnis in a . In Pseudoprogrammen wird dies manchmal als a ← a + 1 geschrieben.

a ← a + 1    # Pseudocode

a = 100
print(a)

a = a + 10
print(a)

a = a + 20
print(a)

Bisher haben wir uns mit Zahlen beschäftigt, aber Sie können auch Zeichenketten verwenden.

str = "Hello, world"

print(str)

In Python können Sie auch + für Zeichenketten verwenden, was eine Verknüpfung bedeutet.

str1 = "First string"
str2 = "Second string"

# verknüpft drei Zeichenketten (str1, Leerzeichen und str2)
str3 = str1 + " " + str2

print(str3)
print(str1 + " is first string.")

Die Berechnungsmethode ist ausführlich beschrieben in Arithmetische Operatoren und dort finden Sie weitere Informationen über die Durchführung von Berechnungen, aber probieren Sie zunächst, einige einfache Berechnungen durchzuführen.

a = 100
b = 50
c = a + b

print(c)

Das sollte eigentlich selbsterklärend sein, aber probieren Sie es doch einfach mal aus.

Die genauen Regeln werden hier nicht erläutert. Die folgenden Zeichen können in Variablennamen verwendet werden.

• lateinische Buchstaben

  • Bei den Buchstaben wird zwischen Groß- und Kleinschreibung unterschieden. Dies bedeutet, dass a und A unterschiedliche Variablen sind.

• Zahlen können nach dem zweiten Buchstaben verwendet werden.

  • Sie dürfen aber nicht mit einer Zahl beginnen. Zum Beispiel kann 1a nicht als Variablenname verwendet werden.

• Der Unterstrich _ ist ebenfalls erlaubt.

  • Es sollte jedoch vermieden werden, einen Variablennamen mit _ zu beginnen. (Normalerweise beginnt man mit _ nur, wenn es eine besondere Bedeutung hat.)

• Einige Namen sind nicht erlaubt: for, usw. (weil sie bereits in Python verwendet werden)

Obwohl auch andere Zeichen verwendet werden können, ist es am sichersten, Variablen nur mit alphanumerischen Zeichen zu benennen.

Variablennamen können jeden Namen haben, solange sie den Regeln entsprechen, aber es gibt gute und schlechte Variablennamen.

Es gibt keine absolute Regel und dies abhängt von der jeweiligen Situation. Jedoch ist die Folgende sind die Faustregeln:

• Für Schleifenvariablen (s. Iteration) ist es üblich, i, j, k usw. zu verwenden.

• Ganzzahlen sind oft n, m usw.

• Die oben genannten Fälle sind Ausnahmen, ansonsten ist ein langer, aber klarer Name besser.

• Namen sollten beschreibend sein.

• Verwenden Sie eine Variable nicht für mehr als einen Zweck.

Zum Beispiel sollte bei einer Iteration (Schleifen, darüber wir später mehr erfahren werden)

for loop1 in range(10):
    ...

vermieden werden, und i, j, k usw. (statt loop1 usw.) sollten konventionell verwendet werden, es sei denn, es gibt einen besonderen Grund, dies nicht zu tun.

string = 0        # Was? Keine Zeichenkette?

number = "Hello"  # Wie bitte?

funktioniert gut als Programm, aber es ist nicht gut, weil die Namen nicht zu den Inhalten passen.

In Python ist

a = 0
print(a)

a = "Hello, world"
print(a)

auch möglich, aber es ist eine schlechte Art, eine Variable zu verwenden, da sie für zwei völlig unverbundene Rollen verwendet wurde. Eine Variable sollte nur für einen Zweck verwendet werden.

Wie wir gesehen haben, können Zahlen als 0, 100, -10 und so weiter geschrieben werden. Dezimalzahlen können auch als 1.3, -0.15 usw. (aber nicht 1,3 oder -0,15) geschrieben werden. Eine besondere Art, Zahlen zu schreiben, ist die e-Notation. Zum Beispiel werden $3.0\cdot10^8$ und $1.38\cdot10^{-23}$ geschrieben als jeweils:

3.0e8
1.38e-23

Einige mathematische Konstanten können durch eine spezielle Vorbereitung verwendet werden. Konkret sollte die Anweisung import math an den Anfang des Programms¹ geschrieben werden.

Nach dem Schreiben dieser Zeile können die folgenden Konstanten verwendet werden.

Sie können diese zum Beispiel wie folgt verwenden.

import math

# Suche die Fläche eines Kreises mit dem Radius r
r = 10
area = r * r * math.pi
print(area)

Ohne auf Einzelheiten und genaue Werte einzugehen, können wir Zahlen zwischen ca. $\pm10^{-308}$ und ca. $\pm10^{+308}$ verwenden.

Umgekehrt können die Folgende nicht dargestellt werden:

• Werte größer als $10^{308}$, z. B. $10^{+1000}$.

• Werte kleiner als $-10^{308}$, z. B. $-10^{+1000}$.

• Werte zwischen $-10^{-308}$ und $10^{-308}$ (außer 0).

Sie brauchen sich diese Werte nicht zu merken, aber bedenken Sie, dass der Bereich der Werte, der ausgedrückt werden können, begrenzt ist.

Auf dieser Seite haben Sie über Variablen gelernt.

• Eine Variable ist ein Ort, an dem Zahlen und Zeichenketten gespeichert werden können. (Auf dieser Seite haben wir ein Whiteboard als Metapher verwendet.)

• In Python erzeugt die erste Zuweisung eine Variable.

• Variablen können mit neuen Informationen überschrieben werden.

• Sie sollten die Variablen entsprechend benennen.