Python basis / herhaling 3e jaar

• Informaticawetenschappen
• Secundair onderwijs

Python basis

 herhaling

 3e jaar

Werkboek 'Python' p. 6-39 

ook antwoorden beschikbaar op Pelckmansportaal 

(eerst bestellen, dan gebruiken)

+

bijhorende video's: "video 1"  tot en met "video 18"

https://www.youtube.com/@UHasseltTutorials/videos

+

deze cursus

Volledig in te halen!

deel 1

Wat is programmeren?
Waarom Python?
werkomgeving: repl.it of Thonny app.
Decompositie
Abstractie
Patroonherkening
Algoritme

programmeren

een instructie geschreven voor de computer en deze voert deze instructie uit. Deze instructie wordt gedaan in programmeertaal, bijvoorbeeld Python.

In deze instruktie geef je stapjes in de juiste volgoorde die de computer op die volgorde uitvoert. Dit kan vaak heel lastig zijn. Als je iets verkeerds ingeeft, voert de computer dit ook fout uit of doet zelfs helemaal niets.

Een script is een reeks instructies die door een computer of programmeertaal kan worden uitgevoerd . Een script is een veelvoorkomend type computerprogramma, met als kenmerk dat het niet vooraf hoeft te worden gecompileerd. Het wordt in realtime geïnterpreteerd en uitgevoerd.

Waarom Python?

Python is niet alleen een krachtige taal die wordt gebruikt door professionals in de industrie, maar ook een uitstekende keuze voor beginners vanwege zijn leesbaarheid en eenvoudige syntax (schrijfwijze). 

Hier zal je stap voor stap door de basisconcepten van programmeren gaan, zoals variabelen, datatypes, functies e. a.

Ons doel is niet alleen om je vertrouwd te maken met Python als programmeertaal, maar ook om je te helpen bij het ontwikkelen van het analytisch denken en probleemoplossend vermogen dat essentieel is binnen de informaticawetenschappen. Elk hoofdstuk bevat praktische voorbeelden en oefeningen die zijn afgestemd op de uitdagingen die je tegenkomt in je studie.

Thonny  (app op je laptop)

repl.it (online platform)

kennen en kunnen

• De werkomgeving kennen (bv. Thonny). Je leert de interface en basisfuncties van een programmeeromgeving gebruiken.
• Een probleem opdelen in deelproblemen (decompositie). Je verdeelt een groter probleem in kleinere, beter oplosbare stukjes.

• Overbodige informatie wegfilteren (abstractie). Je focust alleen op de relevante gegevens die je nodig hebt om het probleem op te lossen.

• Een samenhang of patroon herkennen (patroonherkenning). Je ontdekt herhalende structuren of gelijkaardige stappen in problemen of oplossingen.

• Een oplossing omzetten naar duidelijke instructies (algoritme). Je schrijft een reeks logische stappen die een computer kan uitvoeren om een probleem op te lossen.

Thonny

We gebruiken Thonny IDE (is een programma dat je helpt om code te schrijven, testen en uitvoeren op één plek.).

Thonny is een gebruiksvriendelijke programmeeromgeving die speciaal is ontworpen voor beginners. De interface is overzichtelijk en biedt een minimalistische benadering van programmeren. Je vindt alle benodigde tools en functies op één plek, waardoor je snel aan de slag kunt.

De eerste keer dat je de Thonny programmeer omgeving opent, staan er twee schermen open. 

Editor: Dit is het primaire scherm van Thonny waar je je Python-code kunt schrijven, bewerken en

opmaken. 

Shell ( CLI): is een interactieve Python-omgeving waarin je Python-code direct kunt

uitvoeren en de resultaten kunt zien.  herkenbaar door '>>>'

deel 2

invoer >>> verwerking >>> uitvoer

operatoren

sequentie

algoritme

 herhaling: 

invoer >>> verwerking >>> uitvoer

tekens                                                       samenvoegen                                               zichtbaar maken

(toetsen drukken op klavier)          (CPU: tekst maken, berekeningen)      op het scherm / afdrukken

input()                                                                                                                                      print()

het manipuleren of berekenen van gegevens

vergelijkende operatoren in Python

A groter dan B:  a > b

A kleiner dan B: a < b

A gelijk aan B: a = = b

A niet gelijk aan B: a != b

A groter of gelijk aan B: a >=  b

A kleiner of gelijk aan B: a <= b

rekenkundige operatoren in Python

A vermenigvuldigen met B:  a * b 

A optellen/samenvoegen met B: a + b

A verminderen met  B: a - b

A delen door B: a / b

A tot de macht van B: a ** b (7³ in Python is 7 ** 3)

A delen door B, enkel gehele deling: a // b (7 // 3 >>> 2)

A delen door B, enkel restdeling: a % b (7 % 3 >>> 1)

sequentie

 Een sequentie is een onderdeel van een algoritme waarin de stappen in een vaste volgorde worden uitgevoerd — van boven naar beneden.

💡 Voorbeeld (met analogie): Eerst neem je een boterham, dán pas smeer je er choco op — niet omgekeerd. 

In een programma is dat net zo: eerst input(), dan print().

algoritme

Algoritme-opdracht – Boterham met choco

Stel dat je iemand moet programmeren alsof het een robot is die een boterham met choco moet maken.

Schrijf in je eigen woorden een stappenplan om deze taak tot een goed einde te brengen.

Bekijk daarna het filmpje: Leer programmeren met boterham met choco. 

Evalueer je stappenplan:

Zou jouw plan werken als je het letterlijk uitvoert?

Wat liep er eventueel mis?

Hoe kan je het verbeteren?

💡 Dit verbeteren heet debuggen: 

fouten of onduidelijkheden in je algoritme opsporen en aanpassen.

algoritme

Algoritme-opdracht – Boompjes

Schrijf eens in je eigen woorden op welke stappen je moet ondernemen om het aantal boompjes te

berekenen dat de boer moet aankopen. Jij bent geen machine, dus je mag acties zoals pen en papier nemen

overslaan.

gegeven: 

een akker in de vorm van een rechthoekig trapezium. De afmetingen van de akker zijn aangeduid op de

bijgevoegde figuur. Een appelboom heeft een oppervlakte van 8 x 8 m nodig om goed te groeien.

gevraagd:  Hoeveel bomen moet de boer aankopen?

algoritme

Als ik een tekst in het Nederlands zou schrijven met fouten erin, zou je nog steeds in staat zijn om de tekst te

begrijpen. Maar als we AI even buiten beschouwing laten, kan een computer dat niet.

Daarom is de syntaxis (schrijfwijze) van een computertaal van groot belang. 

Gelukkig is de syntaxis van Python over het algemeen vrij eenvoudig en levert het leesbare script’s (programma in tekstvorm) op. Dit betekent dat je meer aandacht kunt besteden aan het denkproces achter het programmeren.

Controleer je algoritme van opdracht 1.3 door het stap voor stap uit te voeren in de shell.

Je geeft één voor één de bewerkingen in. Sluit de bewerkingen af door op ENTER te drukken.

Het juiste antwoord is 309 (bomen).

Waarschijnlijk kom je als resultaat 309,375 bomen uit. Dit komt omdat je “/” gebruikt hebt als wiskundige

operator. Verander nu het symbool “/” met “//” (twee maal het deelteken) en controleer wat je nu krijgt.

Het symbool “//” wordt gebruikt voor de gehele deling. De gehele deling geeft als uitkomst het gehele getal

dat kleiner of gelijk is aan de deling.

in de volgende dia zie je het verschil tussen beide bewerkingen:

oplossing opdracht 'Boompjes'

fout

deel 3

syntax

variabelen

toekening

assignment statement
expressie

syntax

De juiste manier waarop code geschreven moet worden in een programmeertaal

Syntax error: 

Foutmelding wanneer de code niet volgens de juiste regels is geschreven.

variabele

In Python is een variabele een naam die je koppelt aan een waarde. Je kunt het zien als een vakje in een kast: de naam van het vakje is de variabele, en wat je erin stopt is de waarde.

Variabelen gebruik je om gegevens op te slaan die je later in je programma nodig hebt. Python is dynamisch getypeerd: dat betekent dat je variabelen kunt gebruiken voor allerlei soorten gegevens.

Voorbeeld:

naam = "Sara"

leeftijd = 14

Hier krijgt variabele naam de waarde "Sara" en leeftijd de waarde 14.

Let op: in één variabele kan maar één waarde tegelijk bewaard worden. Als je een nieuwe waarde toekent, vervangt die de vorige.

variabele namen

Bij het oplossen van Fysica vraagstukken maak je ook gebruik van variabelen, meestal bestaande uit één letter of symbool. Passen we dezelfde methode toe in een script, dan is het later moeilijk te achterhalen waarvoor deze variabele gebruikt werd.

We geven daarom onze variabele een betekenisvolle naam. 

Bekijk vorig voorbeeld.

Er zijn welke enkele regels die we moeten volgen!

Een variabele naam .....

• mag enkel bestaan uit letters, cijfers en "underscores" ( _ ).
  
• mag geen spatie gebruikt worden
• mag niet beginnen met een cijfer.
  
• gebruik enkel kleine letters
• mag geen gereserveerd woord (keyword) van Python zijn.
  

koekjes = "garens"

X

toekening =

Toekenning met =

Met het toekenningsteken = kun je in Python een waarde toekennen aan een variabele. Dit lijkt op het gelijkheidsteken uit de wiskunde, maar betekent iets anders. In programmeertaal hoort = tot de groep van 'assignment operators'.

Onderstaand voorbeeld lees je dus niet als: "lange_zijde is gelijk aan 210", maar als: "de variabele lange_zijde krijgt de waarde 210".

lange_zijde = 210

Lange_zijde = 210 

toekening / assigment

Onderstaand voorbeeld toont het verschil tussen het gelijkheidsteken en het toekenningsteken. 

Python "leest" van rechts naar links!

aantal = 5

aantal = aantal + 1

De variabele aantal kan (wiskundig) nooit gelijk zijn aan aantal +1.

eerste regel: In onze code de waarde 5 wordt toegekend aan de variabele aantal . 

tweede regel: gaat het script de waarde van variabele aantal ophalen, en gaat hierbij 1 optellen en het resultaat van deze bewerking opnieuw aan de variabele aantal toekennen.

Bij een toewijzing wordt dus eerst de bewerking rechts van het toewijzingsteken eerst uitgevoerd, en het

resultaat van deze bewerking wordt dan toegekend aan de variabele links van het toewijzingsteken. 

assignment statement

Een assignment statement is een volledige opdracht waarbij een variabele een waarde krijgt toegewezen. 

Het bestaat uit een variabele, gevolgd door een toekenningsteken (=), gevolgd door een expressie (20 + 5) of waarde (maandag).

Voorbeeld assignment statement:

temp_celsius = 20 + 5

eerste_dag = "maandag"

In dit voorbeeld is temp_celsius = 20 + 5 een assignment statement. De expressie 20 + 5 wordt eerst uitgerekend (geeft 25), van rechts naar links, en deze waarde wordt dan toegekend aan de variabele temp_celsius.

expressie

Een expressie (Engels: expression) is een stukje code dat een waarde oplevert. 

Dit kan bijvoorbeeld een berekening zijn: 3 + 5 

een vergelijking: 10 > 3

 of een combinatie van variabelen en operatoren: leeftijd * 2

"Hallo" + " wereld" 

Expressies worden vaak gebruikt in combinatie met opdrachten zoals toekenning: aantal = 3 + 5

deel 4

datatypes:

string

integer

float

datatype

In Python is een variabele een naam die aan een waarde is gekoppeld, wat betekent dat je variabelen kunt gebruiken om verschillende soorten gegevens op te slaan.

Hier gaan we enkel over de drie datatypes spreken: string, integer en float. 

string

Wat is een string (str)?

Een string is een gegevenstype dat een reeks tekens voorstelt, zoals woorden, zinnen of zelfs cijfers als tekst. Strings gebruik je om tekstuele informatie op te slaan.

Voorbeelden van strings zijn: "Hallo", 'Python', of "123" (als tekst, niet als getal).

Strings duid je aan door de tekst tussen dubbele aanhalingstekens ("...") of enkele aanhalingstekens ('...') te plaatsen. Let op: je moet het begin en einde van je string met hetzelfde type aanhalingsteken afsluiten.

Correcte voorbeelden:

bericht = "Welkom!"

naam = 'Anna'

 

Fout voorbeeld:

fout = "Hallo'

Dit geeft een syntax error omdat de string niet correct is afgesloten.

string in de Shell

probeer nu zelf in de Shell van Thonny app

hier gebruiken we functie print(), later meer erover.

concatinate

tekst1 = "Hallo,"

tekst2 = " Sara."

groet = tekst1 + tekst2

Wat je hier ziet in het Engels “concatenate” genoemd, in het Nederlands is dit

“aaneenschakeling”. Je kan met het “+”-teken twee strings aan elkaar schakelen…

Met de code tekst1 + tekst2

schakel je dus de twee strings aan elkaar, eerst tekst1, gevolgde door tekst2 zonder spaties!

integer

Dit is een geheel getal, bijvoorbeeld 5, -3, 0. 

Het wordt gebruikt voor het opslaan van numerieke waarden zonder decimalen.

Je gebruikt integers voor tellingen, berekeningen, of om iets op een vaste positie te plaatsen.

Voorbeelden:

leeftijd = 15

punten = -3

sterren = 5

float

Dit is een drijvendekommagetal, bijvoorbeeld 3.14, -0.5, 2.0. Het wordt gebruikt voor het opslaan van numerieke waarden met decimalen. 

Floats gebruik je wanneer je te maken hebt met breuken, percentages of andere metingen die geen hele getallen zijn.

✅ Voorbeelden:

prijs = 3.99

gemiddelde = (8 + 7 + 6) / 3

In het laatste voorbeeld zorgt de deling / ervoor dat het resultaat automatisch een float wordt.

📌 Regels voor floats:

Je gebruikt een punt (.) als decimaalscheiding, geen komma.

oefening

Float-getallen kunnen ook het resultaat zijn van wiskundige bewerkingen zoals delen of worteltrekken. Je kunt floats combineren met integers in berekeningen. Het resultaat is dan meestal een float.

probeer dit in Editor van Thonny:

klik daarna op het groene bolletje bovenaan en zie resultaat in de Shell:

>>> 37.5

aantal_boeken = 3

prijs_per_boek = 12.5

totaal = aantal_boeken * prijs_per_boek

print(totaal) 

deel 5

functies:

print()

input()

int()

float()

print()

output geven met de print-opdracht

Wil je het resultaat weten, of de waarde van een variabele, dan kan dit met de print()-functie. 

Wanneer je de print()-opdracht gebruikt, dan vraag je om uitvoer te geven naar het scherm.

Wil je dus het resultaat, het aantal bomen kennen (zie oefening bomen), dan kan dit met

print(aantal_bomen)

vertaling: maak de waarde van de variabele aantal_bomen zichtbaar op het scherm

Je moet niet steeds gebruik maken van een variabele, maar kan ook rechtstreeks de bewerking tussen de

haaktjes plaatsen:

print((210+120)/2*120)

Of je kan verschillende gegevens (datatypes) combineren door ze te scheiden met een komma. Hieronder combinatie van een string en expressie met integers

print("Oppervlakte veld:",(210+120)/2*120)

Belangrijk is op te merken dat na een print()-opdracht er steeds een nieuwe lijn gestart wordt.

script met print()

hier vertalen we onze eerste algoritme naar Python, naar script (programma in tekstvorm). Voor een commentaar gebruiken we #. Test dit programma in Thonny:

#aantal boompjes

breedte = 120

korte_zijde = 120

lange_zijde = 210

oppervlakte_boom = 8*8

oppervlakte_veld = (lange_zijde + korte_zijde)/2*breedte

aantal_bomen = oppervlakte_veld/oppervlakte_boom

print("Aantal bomen:",aantal_bomen) 

Documenteer je script.

Het is belangrijk dat je script leesbaar is en daarom van voldoende commentaar voorzien wordt. 

Op diemanier kan iemand de gedachtegang van de programmeur volgen. Dit maakt het makkelijker om later aanpassingen aan het script aan te brengen.

Je kan opmerkingen toevoegen door deze vooraf te laten gaan door de hashtag (#).

Alles na # wordt genegeerd en is louter ter info.

werken als een pro

Gebruiksvriendelijke interface

Je interactie met de gebruiker van je script moet ook gebruiksvriendelijk zijn.

Dit kan je bereiken door meer print-opdrachten toe te voegen.

Script met verzorgde output en extra uitleg voor/opmerkingen:

# Aantal bomen berekenen

lange_zijde = 210

korte_zijde = 120

breedte = 120

oppervlakte_boom = 8*8

oppervlakte_veld = (lange_zijde+korte_zijde)/2*breedte # Oppervlakte veld berekenen

aantal_bomen = oppervlakte_veld/oppervlakte_boom # Aantal bomen berekenen

# Output

print("Gegevens:")

print("Lange zijde:",lange_zijde)

print("Korte zijde:",korte_zijde)

print("Breedte:",breedte)

print()

print("Resultaat:")

print("Aantal bomen aan te kopen:",aantal_bomen)

werken als een pro

opdracht "bussen"

Schrijf een programma in Thonny dat berekent hoeveel volle bussen nodig zijn om een groep personen te vervoeren, en hoeveel personen er nog overblijven nadat de bussen gevuld zijn.

Stel in je programma de volgende gegevens in:

Aantal personen : 137

Capaciteit van één bus: 52

Je programma moet uitrekenen: Het aantal volle bussen dat nodig is en het aantal personen dat overblijft (die niet meer in een volledige bus passen)

Gebruik hiervoor:

De operator // voor gehele deling (voor het aantal bussen)

De operator % voor de rest (personen die overblijven)

mogelijke oplossing "bussen"

# Voorbeeldcode "bussen":

aantal_personen = 137

buscapaciteit = 52

volle_bussen = aantal_personen // buscapaciteit

overblijvend = aantal_personen % buscapaciteit

print("Aantal volle bussen:", volle_bussen)

print("Personen zonder plaats in een bus:", overblijvend)

Shell:

>>> Aantal volle bussen: 2

>>> Personen zonder plaats in een bus: 33

input()

In deze verkenningsfase ga je onderzoeken hoe je programma (script) kan vragen om via het toetsenbord data in te geven.

In deze verkenning ga je:

• de input-instructie onderzoeken
  
• je kennis verdiepen van drie belangrijke data types
  
• leren de data van het ene type om te vormen naar het andere type. 

Python is een zeer leesbare taal. Wanneer je alle Engelse instructies zou vertalen naar het Nederlands, dan kan je al een goed idee krijgen wat het script gaat doen.

Bestudeer onderstaande scripts. 

Wat denk je dat er gaat gebeuren?

Typ de code over in Thonny en controleer.

input() oefening

#Script 1

getal = input("Geef getal in:")

print("Het ingegeven getal was", getal)

#Script 2

getal = input("Geef getal in:")

dubbel_getal = 2 * getal

print("Het ingegeven getal was", getal)

print("Het dubbele van het getal is", dubbel_getal) 

Foutje?

In Python wordt alles wat je invoert via input() automatisch behandeld als een string (tekst), ook al typ je een cijfer in. 

Bv: als je 5 invoert, dan wordt dit opgeslagen als de tekst "5". Wanneer je dan 2 * getal doet, krijg je niet de wiskundige vermenigvuldiging (10), maar de string wordt 2 keer na elkaar geplakt: "5" wordt "55". Dit noemt men stringherhaling.

ja, foutje...wat nu?

Om dit te vermijden, moet je de invoer eerst omzetten (casten) naar een getal met int() of float():

voorbeeld:

getal = int(input("Geef een getal in:"))

dubbel_getal = 2 * getal

print("Het ingegeven getal was", getal)

print("Het dubbele van het getal is", dubbel_getal)

Opgelet: als je een decimaal getal wilt invoeren, gebruik dan float() in plaats van int().

casten (omzetten, converteren)

De instructie die je gebruikt om te converteren hangt enkel af van het type naar waar je converteert, en niet van het oorspronkelijke variabel type:

Converteren naar een integer:

geheel_getal = int(gegeven)

Converteren naar een float:

decimaal_getal = float(gegeven)

Converteren naar een string:

tekst = str(gegeven) 

foutjes?

Open je script "bussen"

Pas je geschreven programma in Thonny aan.

Aantal personen : vragen om in te geven

Capaciteit van één bus: 52

Je programma moet uitrekenen: Het aantal volle bussen dat nodig is en het aantal personen dat overblijft (die niet meer in een volledige bus passen)

gebruik input() om de nodige gegevens op te vragen en int() om die gegevens naar een bruikbaar geheel getal om te zetten.

gebruik # voor commentaarregels

pas je script nog eens aan: laat de gebruiken ook de capaciteit van een bus in te geven.

Opdracht: pas je kennis toe, werken als een pro!

mogelijke oplossing "bussen" met input() en int()

deel 6

oefenen in Thonny:

1. operatoren

2. “oppervlakte cirkel” deel 1 en deel 2

3. "snoepautomaat"

4. "korte scripts"

oefening 1 "Operatoren"

1. Bereken 5 tot de macht 3

2. Bereken de vierkantswortel van 64 (gebruik (1/2)-macht)

3. Wat is de uitkomst van 17 // 4?

4. Wat is de rest van 17 % 4?

5. Maak een zin met een naam via concatenatie (+)

6. Bereken een vierkantswortel van 625 (gebruik (1/2)-macht)

Oefening 2: "oppervlakte cirkel" deel 1

De oppervlakte van een cirkel met straal r is gelijk aan r² x π. Daarbij is π=3.141592653589793.

Opdracht

Onderstaand codefragment kent de straal van een cirkel toe aan de variabele straal. De waarde van π wordt toegekend aan de variabele pi.

Gevraagd :

Shrijf een programma dat de oppervlakte van de cirkel berekent en die aan de variabele oppervlakte toekent.

een stukje code om te starten:

# straal van cirkel

straal = 2.73

# waarde van π

pi = 3.141592653589793

Oefening 2: "oppervlakte cirkel" deel 2

Gevraagd deel 2 :

Shrijf een programma dat:

• aan de gebruiker een straal van een cirkel vraagd
• de oppervlakte van de cirkel berekent
• het resultaat aan de variabele oppervlakte toekent en afdrukt

gebruik 

input() 

float()

print()

"oefening 3: "snoepautomaat"

Een snoepje uit de automaat kost 25 cent.

Schrijf een programma (script) dat:

1. De gebruiker vraagt om een bedrag in euro in te voeren.

2. Het aantal snoepjes berekent dat de gebruiker kan kopen en hoeveel eurocent hij/zij terugkrijgt.

3. De resultaten aan de gebruiker weergeeft.

tips: 

maak eerst een algoritme (schema, volgoorde...)

vertaal daarna je algoritme naar Python

schrijf je script in Thonny

test je volledige programma.

oefening 4 "korte scripts schrijven"

1. Schrijf een programma dat naar een x-waarde vraagt, de functie 𝑓(𝑥) = 𝑥² − 𝑥 – 2 berekend en de bijbehorende functiewaarde afdrukt.
2. Schrijf een programma dat een ingegeven waarde in graden Celsius omzet (berekent) naar graden Fahrenheit en het resultaat afdrukt. De omzettingsformule is °F = (°C × 9/5) + 32 waarbij °C het aantal graden Celsius en °F het aantal graden Fahrenheit voorstelt.
3. Schrijf een programma dat naar je geboortejaar vraagt, je leeftijd berekent en afdrukt. Hier wordt er geen rekening mee gehouden of je dit jaar al jarig bent geweest.
4. Schrijf een programma dat naar je Voornaam vraagt en “Hallo, (je Voornaam), je bent geweldig!” weergeeft.
5. Schrijf een programma dat naar een aantal gelopen kilometers van de 3 parcours en naar de tijd per gelopen parcours vraagt, de gemiddelde snelheid (km/uur) van alle gelopen kilometers berekent en weergeeft.

deel 7

test jezelf:

In welk werkvenster van Thonny voer je de code in?

1. Editor
2. Assistant
3. Shell
4. CLI

Hoe plaats je tekst (string) in de code?

1. tussen ronde haakjes
2. tussen enkele aanhalingstekens
3. achter #
4. tussen dubbele aanhalingstekens

Wat is de benaming voor een bug waarbij de tekens niet in de juiste volgorde staan of ontbreken?

1. syntax bug
2. code bug
3. syntax error
4. code error

Welke van deze variabelenamen is correct volgens de Python-syntax?

1. 1ste_leerling
2. eerste-leerling
3. leerling 1
4. leerling_1

Zal deze concatenatie werken?

1. JA
2. NEE
3. Ik weet het niet

Welk teken moet je plaatsen voor een commentaar in je script?

1. &
2. @
3. ()
4. #

Welke van deze casting functies is geen getaltype functie

1. str()
2. float()
3. int()
4. geen idee

naam

=

"Kuifje"

waarde

variabele

toekennen