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--- lehrkraefte:snr:informatik:glf22:python:while [2022/10/25 09:12] – [Aufgabe: for-loop durch while-loop ersetzen] Olaf Schnürer
+++ lehrkraefte:snr:informatik:glf22:python:while [2022/10/25 10:05] (current) – [Sehr nette Bonus-Aufgabe: Game loop oder: Mein erstes Spiel] Olaf Schnürer
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+~~NOTOC~~
+====== while-loops (while-Schleifen) ======
+<WRAP center round todo>
+Schau dir das folgende Video zu while-loops an und löse die darin enthaltenen kleinen Aufgaben!
+[[https://fginfo.ksbg.ch/~olaf/videos-glf22/while-loops.mp4|Video "while-loops"]]
+<hidden Lösung der ersten Aufgabe aus dem Video>
+<code python zahlen-aufsummieren.py>
+summe = 0
+eingabe = -1
+while eingabe != 0:
+    eingabe = int(input("Gib eine Zahl ein: "))
+    summe = summe + eingabe
+print(f"Die Summe der eingegebenen Zahlen ist {summe}.")
+</code>
+</hidden>
+<hidden Lösung der zweiten Aufgabe aus dem Video>
+<code python string-mit-mindestlaenge-10-einlesen.py>
+eingabe = ""
+while len(eingabe) < 10:
+    eingabe = input("Gib einen String der Länge mindestens 10 ein: ")
+print(f"Die Eingabe war: {eingabe}")
+</code>
+</hidden>
+<hidden Lösung der dritten Aufgabe aus dem Video>
+<code python drei-potenzieren.py>
+produkt = 1
+zaehler = 0
+while produkt <= 1000000:
+    produkt = 3 * produkt
+    zaehler = zaehler + 1
+print(f"3 hoch {zaehler} ist das erste Mal groesser als 1000000.")
+</code>
+</hidden>
+</WRAP>
+<WRAP center round info>
+Die Syntax von while-Schleifen ist ähnlich zu der von if-statements:
+<code python>
+while <Ausführungsbedingung der Schleife>:
+    Code-Block (auch Rumpf der Schleife genannt)
+</code>
+Der eingerückte Code-Block wird solange wieder und wieder durchgeführt, wie die Ausführungsbedingung gilt.
+Die Ausführungsbedingung einer while-Schleife hängt fast immer von Variablen ab. Diese müssen am Anfang initialisiert werden (oft so, dass die Schleife mindestens einmal ausgeführt wird) und im Rumpf der Schleife so verändert werden, dass die Schleife irgendwann verlassen wird.
+</WRAP>
+<WRAP center round alert>
+Vermeide Endlosschleifen! Falls das doch passiert: Abbruch der Programms im Terminal mit ''Ctrl+c''.
+</WRAP>
+===== Aufgabe: for-loop durch while-loop ersetzen =====
+<WRAP center round todo>
+Jede for-loop kann durch eine while-loop ersetzt werden:
+(1) Schreibe ein Programm mit einer while-Schleife und ohne for-Schleife, das dasselbe tut wie das folgende Programm:
+<code python einfache-for-schleife.py>
+for i in range(5, 20):
+    print(i)
+</code>
+<hidden Hinweis>
+Verwende eine Variable ''i'', die vor der while-Schleife zu initialisieren ist und in der while-Schleife erhöht wird. Die Ausführungsbedingung hängt vom Wert dieser Variablen ab.
+</hidden>
+<hidden Lösungsvorschlag>
+<code python for-per-while.py>
+i = 5
+while i < 20:
+    print(i)
+    i = i + 1
+</code>
+</hidden>
+(2) Verändere dein Programm so, dass es von 20 beginnend abwärts mit Schrittweite 3 alle Zahlen ausgibt, die echt grösser als -7 sind.
+<hidden Lösungsvorschlag>
+<code python schrittweise-abwaerts-zaehlen-per-while.py>
+i = 20
+while i > -7:
+    print(i)
+    i = i - 3
+</code>
+</hidden>
+</WRAP>
+===== Kleines Intermezzo: Zufallszahlen (random numbers) in Python =====
+<WRAP center round todo>
+Gib in der Python-Shell den Befehl
+  * ''import random''
+ein (dieser importiert alle Befehle aus der random-Bibliothek) und dann
+  * ''random.randint(1,6)''
+Um den letzten Befehl noch einige weitere Male auszuführen: Drücke die Pfeiltaste ''↑'' (damit bekommt man die vorige Eingabe) und dann ''Enter''. Wiederhole dies einige Male. Variiere die Argumente ''1'' und ''6'' im Befehl ''random.randint(1,6)'' und bekomme so heraus, was dieser Befehl macht.
+Was liefert der Befehl ''random.random()''?
+<hidden Lösung>
+Der Befehl ''random.randint(1,6)'' erzeugt eine ganzzahlige Zufallszahl zwischen 1 (einschliesslich) und 6 (einschliesslich).
+Alle Zahlen kommen gleich häufig vor (wie bei einem idealen Würfel).
+Der Befehl ''random.random()'' liefert zufällig eine Kommazahl im Intervall $[0,1[$.
+Genauer: Es kommen nur Kommazahlen heraus, die ab der 54. Nachkommastelle nur Nullen als Nachkommastellen haben. (Ich habe dies durch Eingabe von ''f"{random.random():.54f}"'' herausgefunden.)
+</hidden>
+</WRAP>
+===== Aufgabe: Kopfrechentrainer (hier nur Addition) =====
+<WRAP center round todo>
+Speichere das folgende Programm ab und ändere es so, dass der Benutzer nach jeder Additionsaufgabe gefragt wird, ob er noch eine weitere Aufgabe lösen möchte. Bei Eingabe von "n" oder "nein" soll das Programm enden, sonst (beispielsweise beim Drücken von ''Enter'' ohne vorherige Eingabe) soll eine weitere Additionsaufgabe gestellt werden.
+<code python additionstrainer.py>
+import random
+a = random.randint(-10, 10)
+b = random.randint(-10, 10)
+eingabe = int(input(f"Berechne {a} plus {b}: "))
+if eingabe == a + b:
+    print("Korrekt!")
+else:
+    print(f"Falsch. Richtig wäre {a+b} gewesen.")
+</code>
+<hidden Hinweis>
+Packe den gesamten Programm-Code abgesehen von der ersten Zeile in eine while-Schleife. Initialisiere am Programmbeginn eine Boolesche Variable per ''weiter = True''. Der Ausführungsteil der while-Schleife (auch Schleifenrumpf oder Schleifenkörper genannt) wird solange durchgeführt, wie diese Variable ''True'' ist.
+Am Ende des Ausführungsteils wird der Benutzer gefragt, ob er eine weitere Aufgabe lösen möchte.
+</hidden>
+<hidden Lösungsvorschlag>
+<code python additionstrainer-mehrfach.py>
+import random
+weiter = True
+while weiter:
+    a = random.randint(-10, 10)
+    b = random.randint(-10, 10)
+    eingabe = int(input(f"Berechne {a} plus {b}: "))
+    if eingabe == a + b:
+        print("Korrekt!")
+    else:
+        print(f"Falsch. Richtig wäre {a+b} gewesen.")
+    eingabe = input("Weitere Additionsaufgabe? ")
+    if eingabe == "n" or eingabe == "nein":
+        weiter = False
+</code>
+</hidden>
+----
+Bonus-Aufgabe: Wer mag, kann jedesmal abhängig von einer Zufallszahl (mit Werten 1, 2, 3 (und 4)) eine Additions-, Subtraktions- oder Multiplikationsaufgabe (oder "aufgehende" Divisionsaufgabe) stellen. (Achtung, Division durch Null vermeiden!)
+</WRAP>
+===== Aufgabe: Zahlenraten =====
+<WRAP center round todo>
+Spieler A denkt sich eine (ganzzahlige) Zufallszahl zwischen 1 und 100 aus. Spieler B rät eine Zahl. Spieler A informiert ihn dann, ob er zu hoch bzw. zu tief bzw. richtig geraten hat. Spieler B wiederholt das Raten so lange, bis er die richtige Zahl herausbekommen hat.
+Schreibe ein Python-Programm, so dass der Computer den Part von Spieler A übernimmt und der Benutzer den Part von Spieler B.
+Gib am Ende aus, wie viele Versuche Spieler B benötigt hat.
+<hidden Lösungsvorschlag>
+<code python zahlenratespiel.py>
+import random
+zahl = random.randint(1, 100)
+print("Ich habe mir eine Zahl zwischen 1 und 100 ausgedacht.")
+versuche = 0
+gerateneZahl = 0
+# oder jede andere Zahl, die nicht zwischen 1 und 100 liegt:
+# Mit jeder solchen Wahl wird der Schleifenkörper (= der Ausführungsteil)
+# der while-Schleife mindestens einmal ausgeführt.
+while zahl != gerateneZahl:
+    gerateneZahl = int(input("Rate meine Zahl: "))
+    versuche = versuche + 1
+    if gerateneZahl > zahl:
+        print("zu hoch!")
+    elif gerateneZahl < zahl:
+        print("zu niedrig")
+    else:
+        print("richtig!")
+print(f"Du hast {versuche} Versuche benötigt.")
+</code>
+</hidden>
+----
+Bonus-Frage: Finde eine Rate-Strategie für B, so dass B mit möglichst wenig Fehlversuchen auskommt.
+<hidden Lösung>
+Starte mit 50 und halbiere dann jeweils den Bereich aller noch möglichen Zahlen. Wenn beispielsweise 50 zu niedrig war, sind noch alle Zahlen von 51 bis 100 möglich. Rate also 75.
+</hidden>
+</WRAP>
+====== Bonus-Material ======
+===== Sehr nette Bonus-Aufgabe: Game loop oder: Mein erstes Spiel =====
+<WRAP center round todo>
+Unter dem folgenden Link ist ein Skelett eines Programms, das du verbessern sollst (Download im Ordner deiner Wahl per rechter Maustaste).
+(**Achtung: Das Programm enthält eine Endlosschleife! Abbruch per ''Ctrl+c'' im Terminal.**)
+{{:lehrkraefte:snr:informatik:glf22:python:box-steuern.py|}}
+Wenn du das Programm in etwa verstehst, löse sofort die Aufgaben unten. Sonst schau dir das folgende Erklärvideo an:
+[[https://fginfo.ksbg.ch/~olaf/videos-glf22/erklaerungen-zum-programm-kasten-steuern.mp4|Video zum Programm "box-steuern"]]
+Ändere das Programm so, dass:
+  * (1) Drücken der Escape-Taste, der Taste "q" oder Anklicken des Kreuzes rechts oben im Pygame-Fenster das Programm beenden.
+<hidden Hinweis>
+Verändere die Variable ''fensterSchliessen'' bei den entsprechenden Eingaben.
+</hidden>
+----
+  * (2) Die grüne Box (imfolgenden Schlange genannt, auch wenn sie sehr kurz ist) mit den Cursor-Tasten bewegt werden kann (Bewegung um ein Kästchen pro Tastendruck).
+<hidden Hinweis>
+Die Variablen ''xSpieler'' und ''ySpieler'' speichern die aktuelle Position der Schlange. Diese Variablen sind bei den entsprechenden Eingaben zu verändern. Welche Koordinate muss beispielsweise beim Drücken der Pfeiltaste nach oben wie verändert werden?
+</hidden>
+----
+  * (3) Die Schlange das Spielfeld nicht verlassen kann (wenn die Box etwa am rechten Rand ist und die rechte Pfeiltaste gedrückt wird, passiert nichts).
+<hidden Hinweis>
+Zum Beispiel bei Eingabe "Pfeiltaste nach rechts": Erhöhe die Variable ''xSpieler'' nur dann um eins, wenn die Schlange dadurch das Spielfeld nicht verlässt. (Die Breite des Spielfelds ist in ''ANZAHL_BOXEN_X'' gespeichert.)
+</hidden>
+----
+  * (4) Wenn die Schlange auf das Feld mit der roten Box kommt (die Schlange frisst den Apfel), soll ein neuer Apfel an einer neuen Position erzeugt werden.
+  * (5) Drücken der Taste "f" (wie Farbe) zum Farbwechsel der Schlange auf Blau bzw. zurück auf Grün führt.
+<hidden Lösungsvorschlag>
+<code python aepfel-fressen.py>
+# Strongly inspired by a program by Al Sweigart, see
+# https://inventwithpython.com/pygame/chapter6.html
+# Creative Commons BY-NC-SA 3.0 US
+import random, pygame
+from pygame.locals import *
+FRAMES_PER_SECOND = 30
+ANZAHL_BOXEN_X = 10
+ANZAHL_BOXEN_Y = 6
+BOX_BREITE = 60
+BOX_HOEHE = 60
+FENSTER_BREITE = ANZAHL_BOXEN_X * BOX_BREITE
+FENSTER_HOEHE = ANZAHL_BOXEN_Y * BOX_HOEHE
+# Farben per Rot-, Grün- und Blauwert
+# (jeweils auf Skala von 0 bis 255).
+#          rot  grün  blau
+ROT     = (255,    0,    0)
+GRUEN   = (  0,  255,    0)
+BLAU    = (  0,    0,  255)
+WEISS   = (255,  255,  255)
+SCHWARZ = (  0,    0,    0)
+GRAU    = (150,  150,  150)
+HINTERGRUND_FARBE = SCHWARZ
+def zeichneBox(x, y, farbe):
+    rechteck = pygame.Rect(x * BOX_BREITE + 1, y * BOX_HOEHE + 1, BOX_BREITE - 1, BOX_HOEHE - 1)
+    pygame.draw.rect(leinwand, farbe, rechteck)
+def zeichneGitter():
+    for x in range(ANZAHL_BOXEN_X + 1):
+        pygame.draw.line(leinwand, GRAU, (x * BOX_BREITE, 0), (x * BOX_BREITE, FENSTER_HOEHE))
+    for y in range(ANZAHL_BOXEN_Y + 1):
+        pygame.draw.line(leinwand, GRAU, (0, y * BOX_HOEHE), (FENSTER_BREITE, y * BOX_HOEHE))
+pygame.init()
+uhr = pygame.time.Clock()
+leinwand = pygame.display.set_mode((FENSTER_BREITE + 1, FENSTER_HOEHE + 1))
+pygame.display.set_caption('Green box')
+xSpieler = random.randint(0, ANZAHL_BOXEN_X - 1)
+ySpieler = random.randint(0, ANZAHL_BOXEN_Y - 1)
+farbeSpieler = GRUEN
+xApfel = random.randint(0, ANZAHL_BOXEN_X - 1)
+yApfel = random.randint(0, ANZAHL_BOXEN_Y - 1)
+while (xSpieler == xApfel) and (ySpieler == yApfel):
+    xApfel = random.randint(0, ANZAHL_BOXEN_X - 1)
+    yApfel = random.randint(0, ANZAHL_BOXEN_Y - 1)
+fensterSchliessen = False
+while not fensterSchliessen:
+    leinwand.fill(HINTERGRUND_FARBE)
+    zeichneGitter()
+    zeichneBox(xApfel, yApfel, ROT)
+    zeichneBox(xSpieler, ySpieler, farbeSpieler)
+    pygame.display.update()
+    uhr.tick(FRAMES_PER_SECOND)
+    for ereignis in pygame.event.get():
+        if ereignis.type == QUIT:
+            print("Button zum Schliessen des Pygame-Fensters angeklickt.")
+            fensterSchliessen = True
+        elif ereignis.type == KEYDOWN:
+            if ereignis.key == K_LEFT:
+                print("Pfeiltaste links gedrückt.")
+                if xSpieler > 0:
+                    xSpieler = xSpieler - 1
+            elif ereignis.key == K_RIGHT:
+                print("Pfeiltaste rechts gedrückt.")
+                if xSpieler < ANZAHL_BOXEN_X - 1:
+                    xSpieler = xSpieler + 1
+            elif ereignis.key == K_UP:
+                print("Pfeiltaste hoch gedrückt.")
+                if ySpieler > 0:
+                    ySpieler = ySpieler - 1
+            elif ereignis.key == K_DOWN:
+                print("Pfeiltaste runter gedrückt.")
+                if ySpieler < ANZAHL_BOXEN_Y - 1:
+                    ySpieler = ySpieler + 1
+            elif ereignis.key == K_ESCAPE:
+                print("Escape-Taste gedrückt.")
+                fensterSchliessen = True
+            elif ereignis.key == K_q:
+                print("Taste 'q' gedrückt.")
+                fensterSchliessen = True
+            elif ereignis.key == K_f:
+                if farbeSpieler == GRUEN:
+                    farbeSpieler = BLAU
+                else:
+                    farbeSpieler = GRUEN
+    if xSpieler == xApfel and ySpieler == yApfel:
+        print("Apfel gefressen.")
+        xApfel = random.randint(0, ANZAHL_BOXEN_X - 1)
+        yApfel = random.randint(0, ANZAHL_BOXEN_Y - 1)
+        while (xSpieler == xApfel) and (ySpieler == yApfel):
+            xApfel = random.randint(0, ANZAHL_BOXEN_X - 1)
+            yApfel = random.randint(0, ANZAHL_BOXEN_Y - 1)
+</code>
+</hidden>
+----
+Bonus-Aufgaben (such dir aus, was dir gefällt):
+  * (6) Wenn die grüne Box einen Spielfeldrand erreicht und weiter in diese Richtung gesteuert wird, erscheint sie am gegenüberliegenden Spielfeldrand.
+  * (7) Für jeden gefressenen Apfel bekommt die Schlange 100 Punkte gutgeschrieben. Den aktuellen Punktestand kannst du im Terminal ausgeben.
+  * (8) Der Apfel kann der Schlange davonlaufen: Steuere den Apfel etwa mit den Tasten "a", "s", "d", "w".
+  * (9) Sei kreativ und erweitere das Spiel!
+  * (10) Die Schlange läuft stets mit konstanter Geschwindigkeit (auch wenn keine Taste gedrückt wird). Drücken der Pfeiltasten ändert nur die Richtung.
+  * (11) Wenn du Snake programmieren willst, solltest du lernen, was Listen sind! ... vermutlich kommt das in einem der folgenden Abschnitte dran ...
+</WRAP>
+===== Link zur Kursseite =====
+[[lehrkraefte:snr:informatik:glf22|Zur Kursseite]]