Programmeren en Wetenschappelijk Rekenen in Python. Wi1205AE I.A.M. Goddijn, Faculteit EWI 22 april 2014

Transcriptie

1 Programmeren en Wetenschappelijk Rekenen in Python Wi1205AE, 22 april 2014

2 Inleiding Cursus coördinator Docent Jacco Hoekstra : J.M.Hoekstra@TUDelft.nl : Ingeborg Goddijn : I.A.M.Goddijn@TUDelft.nl 22 april

3 Mekelweg 4, kamer tel : (015 27) I.A.M.Goddijn@TUDelft.nl homepage : http: //fa.its.tudelft.nl/ goddijn blackboard : http: //blackboard.tudelft.nl Spreekuur : volgens afspraak Studentassistenten Rick Klijn Reinier Oost Tom Rijndorp Geert Henk Visser 22 april

4 Studiemateriaal Dictaat Titel : Programming and Scientific Computing : in Python : for Aerospace Engineers Versie : 3.10 Auteur : Jacco Hoekstra Artikelnummer : april

5 Waarom programmeren? Je hebt het nodig voor: Berekeningen: het, door toepassing van iteratieve methoden, oplossen van problemen, het oplossen van 2D,3D, hoger dimensionale problemen. Simulatie: tijdsafhankelijke problemen waarbij bijvoorbeeld numeriek geïntegreerd moet worden. Visualisatie: het tekenen van grafieken, het maken van animaties. En verder... omdat programmeren leuk is om te doen!!! 22 april

6 Opzet van de cursus Wat is het doel? Leren programmeren (het denken in algoritmen). Een klein beetje ervaring opdoen met Wetenschappelijk Rekenen (het toepassen van numerieke methoden; daarvoor kunnen o.a. Numpy, Scipy en Matplotlib worden gebruikt). Een spel maken (het tekenen van grafieken en het maken van animaties; daarvoor kunnen o.a. Matplotlib en Pygame worden gebruikt). 22 april

7 Dit hopen we bereiken door: Instructie, het maken van opgaven, opdrachten onder begeleiding (bonus). Tussentijdse quizzen om te zien of de aangeboden stof wordt beheerst. Een programmeerwedstrijd (maken spel)(bonus). Tentamen op schrift, één cijfer. 22 april

8 Differentiatie We hebben afgelopen cursus opgemerkt dat er ruwweg drie niveau s van programmeerervaring te onderscheiden zijn: Eenvoudig (25%) Studenten die zich nog alleen de syntax eigen moeten maken en zichzelf Python kunnen leren. Moeilijk (50%) Studenten die aan het begin van de cursus meer begeleiding en voorbeelden nodig hebben maar wanneer begonnen wordt aan de projecten hieraan mee kunnen doen. 22 april

9 Erg moeilijk (25%) Studenten die gedesillusioneerd raken door de moeilijkheid. Zij zijn niet in staat de opdrachten te maken in de daarvoor beschikbare tijd en bereiken het gewenste niveau door opgaven te maken tijdens de weken waarin anderen bezig zijn met hun project. 22 april

10 En... toen het licht opging kreeg ik er plezier in. 22 april

11 Python Nodig: Python 2.7 Numpy Scipy Matplotlib Pygame Aanbevolen: Python(x,y) met: Numpy Scipy Matplotlib Spyder IDE... veel meer Voeg Pygame toe! Gebruik je een ander operating system dan Windows? Kijk op Blackboard of installeer Canopy Express en voeg Pygame toe. 22 april

12 Praktische informatie Indeling bijeenkomsten: college/instructie, opgaven/opdracht, discussie/instructie, opgaven/opdracht. Belangrijk: Maak aantekeningen tijdens de uitleg! De presentaties worden pas na het onderwijs beschikbaar gesteld! Niet klaar met een opdracht? Laat dit aan het einde van de bijeenkomst weten aan één van de studentassistenten zodat zij toestemming kunnen geven daar thuis verder aan te werken. 22 april

13 Bijeenkomst 1 Onderwerpen installatie en instellingen, printen, rekenkundige operaties, data types, invoer, logische operaties, if-statement. 22 april

14 Installatie van Python Documentatie in IDLE documentatie Python 2.7, documentatie Numpy en Scipy, documentatie Matplotlib, documentatie Pygame april

15 print vb1-1a.py: commentaar en print vb1-1b.py: print en \ vb1-1c.py: print en \n 22 april

16 Toekenning Door de opdracht: a = 2 wordt aan de variabele met naam a de waarde 2 toegekend. Door de opdracht: a = a + 2 wordt aan de variabele met naam a de waarde toegekend die verkregen wordt door bij de waarde die a al had 2 op te tellen. Dus: a }{{} nieuw = }{{} a + 2 oud 22 april

17 Wiskundige operaties Optellen : + Aftrekken : Vermenigvuldigen : Delen : \ Machtsverheffen : Modulo : % 23 april

18 Data types Integers int , 0, Floating point numbers float e5, 0.83 Strings str Dit is een tekst Boolean bool True, False vb1-2a.py: wiskundige operaties; vb1-2b.py: data types; vb1-2c.py: deling en datatypes. 22 april

19 Type conversie b = int(a) b = float(a) b = repr(a) b is het grootste gehele getal kleiner of gelijk aan a (a kan van het type float, string of boolean zijn) b is het grootste gehele getal kleiner of gelijk aan a (a kan van het type integer, string of boolean zijn) b is een representatie van a als string (a kan van het type integer, float of boolean zijn) 22 april

20 sw = bool(a) sw = False als a = 0 en anders True (a kan van het type integer of float zijn) 22 april

21 Naamgeving variabelen integer float string boolean i, j, k, l, m, n een zinvolle, korte, beschrijving (geen i, j, k, l, m, n) txt, ch (aracter), line etc. sw(itch), running etc. Gebruik in zijn algemeenheid korte, betekenisvolle namen. 22 april

22 input versus raw input Wanneer de input-functie wordt gebruikt, bepaalt de gebruiker het type van het antwoord! Door de opdracht: x = input( Voer je naam in: ) met als reactie Ingeborg wordt x van het type string. 22 april

23 Door de opdracht: x = input( Geef je leeftijd: ) met als reactie 102 wordt x van het type integer. Beter zijn de volgende opdrachten waarbij je controle hebt over het type. Safety first! x = str(input( Voer je naam in: )) x = int(input( Geef je leeftijd: )) 22 april

24 Wanneer de raw input-functie wordt gebruikt is de reactie altijd een string vb1-3a.py: raw input vb1-3b.py: raw import en from math import pi vb1-3c.py: raw input en from math import pi as p vb1-3d.py: raw input en from math import pi, sqrt vb1-3e.py: raw input en import math Voor een tabel met de wiskundige functies die de module math bevat zie:[1, 5.2] 22 april

25 Logische operaties True of False a is gelijk aan b : a == b a is niet gelijk aan b : a! = b a is niet gelijk aan b : a <> b a is kleiner dan b : a < b a is kleiner of gelijk aan b : a b a is groter dan b : a > b a is groter of gelijk aan b : a b a is niet gelijk aan b : not a == b a is niet gelijk aan b : a < b or a > b a is gelijk aan b : a b and a b 22 april

26 if-statement Vorm van een if-statement: if voorwaarde : ingesprongen code elif voorwaarde : ingesprongen code elif voorwaarde : ingesprongen code else voorwaarde :... ingesprongen code vervolg programma (niet ingesprongen) elif en else zijn optioneel De dubbele punt : is belangrijk! 22 april

27 vb1-4a.py: if-statement Voor een gegeven x de berekening van f (x) als: f (x) = cos(x) voor π 2 x < 0 sin(x) voor 0 x < π 2 π 1 voor 2 x π vb1-4b.py: if-statement 22 april

28 vb1-4c.py: if-statement Opmerking Wil je twee getallen a en b van het type float vergelijken: deze getallen worden niet exact gerepresenteerd dus: test nooit of ze gelijk (==) of niet gelijk (! =) zijn. 22 april

29 De eerste serie opgaven en de eerste opdracht Time at hand; Pythagoras; Interest rate; Your first international standard atmosphere calculator (Bonus). En ben je klaar? Meld je aan voor Project Euler: en geef als land Palau op. 22 april

30 Jacco Hoekstra: Programming and Scientific Computing in Python (Version 3.10), Artikelnummer: David C. Lay: Linear Algebra and Its Applications (fourth edition), Pearson (2013), ISBN-13: James Stewart: Calculus, Early Transcedentals (seventh edition), Cengage Learning (2012), ISBN-13: april