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

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

Inleiding

Cursus coördinator

: Jacco Hoekstra

e-mail

: [email protected]

Docent

: Ingeborg Goddijn

e-mail

: [email protected]

I.A.M. Goddijn Faculteit EWI 22 april 2014

1

I.A.M. Goddijn Mekelweg 4, kamer 4.240 tel

: (015 27)86408

e-mail

: [email protected]

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


2

Studiemateriaal

Dictaat Titel

: Programming and Scientific Computing : in Python : for Aerospace Engineers

Versie

: 3.10

Auteur

: Jacco Hoekstra

Artikelnummer

: 06917700043


3

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 ge¨ıntegreerd moet worden.

Visualisatie: het tekenen van grafieken, het maken van animaties.

En verder . . . omdat programmeren leuk is om te doen !!! I.A.M. Goddijn Faculteit EWI 22 april 2014

4

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).


5

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.


6

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.


7

“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.


8

“En . . . toen het licht opging kreeg ik er plezier in.”


9

Python Nodig:

Aanbevolen:

Python 2.7

Python(x,y) met:

Numpy

Numpy

Scipy

Scipy

Matplotlib

Matplotlib

Pygame

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. I.A.M. Goddijn Faculteit EWI 22 april 2014

10

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. I.A.M. Goddijn Faculteit EWI 22 april 2014

11

Bijeenkomst 1

Onderwerpen installatie en instellingen, printen, rekenkundige operaties, data types, invoer, logische operaties, if-statement. I.A.M. Goddijn Faculteit EWI 22 april 2014

12

Installatie van Python Documentatie in IDLE documentatie Python 2.7, https://docs.python.org/2/ documentatie Numpy en Scipy, http://docs.scipy.org/doc/ documentatie Matplotlib, http://matplotlib.org/contents.html documentatie Pygame. http://www.pygame.org/docs/


13

print

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


14

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 = |{z} a +2 |{z}

nieuw

oud


15

Wiskundige operaties

Optellen

:

+

Aftrekken

:

−

Vermenigvuldigen

:

∗

Delen

:

\

Machtsverheffen

:

∗∗

Modulo

:

%


16

Data types “Integers”

int

−123456, 0, 112244

float

1.54 1.4e5, −0.83

“Strings”

str

“Dit is een tekst”

“Boolean”

bool

“Floating point numbers”

“True”,“ False”

vb1-2a.py: wiskundige operaties; vb1-2b.py: data types; vb1-2c.py: deling en datatypes.


17

Type conversie b = int(a)

b is het grootste gehele getal kleiner of gelijk aan a (a kan van het type float, string of boolean zijn)

b = float(a)

b is het grootste gehele getal kleiner of gelijk aan a (a kan van het type integer, string of boolean zijn)

b = repr(a)

b is een representatie van a als string (a kan van het type integer, float of boolean zijn) I.A.M. Goddijn Faculteit EWI

22 april 2014

18

sw = bool(a)

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


19

Naamgeving variabelen

integer

i, j, k, l, m, n

float

een zinvolle, korte, beschrijving (geen i, j, k, l, m, n)

string

“txt”, “ch”(aracter), “line” etc.

boolean

“sw(itch)”,“running” etc.

Gebruik in zijn algemeenheid korte, betekenisvolle namen.


20

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.


21

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

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] I.A.M. Goddijn Faculteit EWI 22 april 2014

23

Logische operaties True of False a is gelijk aan b

:

a == b

a is niet gelijk aan b

:

a! = b


:

a <> b

a is kleiner dan b

:

a
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


:

not a == b


:

a < b or a > b

a is gelijk aan b

:

a ≤ b and a ≥ b I.A.M. Goddijn Faculteit EWI

22 april 2014

24

if-statement Vorm van een if-statement: if voorwaarde : ingesprongen code elif voorwaarde : ingesprongen code elif voorwaarde : ingesprongen code else voorwaarde :

De dubbele punt : is belangrijk!

ingesprongen code ... vervolg programma (niet ingesprongen) elif en else zijn optioneel I.A.M. Goddijn Faculteit EWI 22 april 2014

25

vb1-4a.py: if-statement Voor een gegeven x de berekening van f (x) als:  π   cos(x) voor − ≤ x < 0   2  π f (x) = sin(x) voor 0≤x <  2   π  1 ≤x ≤π voor 2

vb1-4b.py: if-statement I.A.M. Goddijn Faculteit EWI 22 april 2014

26

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.


27

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: https://projecteuler.net/ en geef als land Palau op.


28

Jacco Hoekstra: Programming and Scientific Computing in Python (Version 3.10), Artikelnummer: 0691770043. David C. Lay: Linear Algebra and Its Applications (fourth edition), Pearson (2013), ISBN-13: 978-1-292-02055-6. James Stewart: Calculus, Early Transcedentals (seventh edition), Cengage Learning (2012), ISBN-13: 978-0-538-49887-6.


28

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

Recommend Documents