- Python ist eine Programmiersprache
- DrawBot ist eine Art Grafik-Automat (für Python)
Zuerst geht es darum, einige grundlegende Prinzipien einzuführen. Wir schauen uns die Basics von Python an, fortgeschrittenere Konzepte wie Schleifen und natürlich auch schon einige DrawBot-Funktionen.
- DrawBot installieren
- „Terminal“ öffnen (in Programme/Dienstprogramme)
Das Terminal ist eine Software, in der mit Text-Kommandos mit dem Computer interagiert werden kann. Es ist ein sehr vielseitiges und mächtiges Werkzeug, wir brauchen es hier aber nur, um mit Python warm zu werden.
Im Terminal „python3“ eingeben.
Es gibt auch das Kommando „python“. Auf Apple Rechnern sind zwei Python-Versionen installiert, zwischen denen es Unterschiede gibt. In Drawbot arbeitest Du mit Version 3.
$ python3
Python 3.7.5 (default, Nov 1 2019, 02:16:32)
[Clang 11.0.0 (clang-1100.0.33.8)] on darwinType "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> print(hello)
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
NameError: name 'hello' is not defined
>>> print('hello')
hello
Die Python-Konsole ist ein Programm, das gestartet wird, wenn du im Terminal „python3“ eingibst. Es dient dazu, Python-Code auf die Schnelle zu testen.
Die Python-Konsole kann mit der Tastaturkombination ctr D beendet werden.
Dieser Text wird Details, deren Verständnis nicht unmittelbar notwendig ist, der Übersichtlichkeit halber nur streifen. Die Konsole ist ideal, um mit Befehlen, die nicht auf Anhieb verständlich sind, zu experimentieren. Probieren geht über studieren.
>>> 1 + 1
2
>>> 5 - 3
2
>>> 2 * 3
6
>>> 8 / 2
4
>>> 2 * (3 + 4)
14
>>> 7 % 2
1
+ Addition
- Subtraktion
/ Division
// Division ohne Rest
* Multiplikation
% Modulo (Rest der Division)
- Beachte die zwei Arten von Division:
/ergibt immer ein Resultat mit Kommastelle, auch wenn die Rechnung aufgeht. - Abstände zwischen den Zahlen und den Operatoren sind nicht zwingend, können den Code aber leichter lesbar machen.
>>> zwei = 2
>>> drei = 3
>>> zwei + drei
(fünf)
>>> etwas = 'hello'
>>> print(etwas)
(na sowas)
Zwei, drei, etwas sind Variablen. Sie dienen dazu, Werte zu speichern.
Einer Variable wird mit einem Gleichzeichen (=) ein Wert zugewiesen. Das kann eine Zahl sein (integer, float), eine Zeichenfolge (string) oder eine andere Variable.
Integer sind ganze Zahlen, float sind Zahlen mit Kommastelle. Strings müssen in Anführungszeichen gesetzt werden – egal ob Einfache oder Doppelte.
>>> name = 'Maria'
>>> print('hoi', name)
Mit dem Befehl print können Variablen, Zeichenfolge oder andere Werte in die Konsole geschrieben werden.
Man beachte die Funktionsweise des Kommas.
>>> for z in [1, 'hoi', 5]:
… print(z)
…
1
hoi
5
Z ist eine Variable.
[1, 'hoi', 3] ist eine Liste von Werten (zwei integer und ein string).
for … in … : definiert einen Loop (Schleife). Was darunter eingerückt steht, wird für jedes Element in der Liste wiederholt.
Die folgende Funktion werden wir in DrawBot so viel brauchen, dass ich sie gleich zu Beginn durchnehmen möchte. Was Funktionen sind, werden wir später genauer erfahren.
>>> range(10)
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
range(N) ist eine Funktion, die eine Liste von Zahlen von 0 bis N liefert.
Damit ist es möglich, in einem for-Loop eine Anzahl Wiederholungen (Iterationen) zu bestimmen.
Interessanterweise beginnt der Computer bei 0 zu zählen, hört dafür vor der in Klammern angegebenen Zahl auf.
>>> range(3, 10)
[3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
>>> range(3, 10, 2)
[3, 5, 7, 9]
>>> range(10, 0, -1)
[10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1]
- es muss nicht immer bei 0 beginnen
- es kann in grösseren Schritten als 1 gezählt werden
- es geht auch rückwärts
Eine Gelegenheit, einmal in der Python-Dokumentation nachzuschauen.
>>> for a in range(6):
… print(a)
…
0
1
2
3
4
5
DrawBot öffnen.
Die Applikation besteht aus drei Teilen:
- Im Eingabefenster werden Programme geschrieben.
- In der Konsole lassen sich mit dem Befehl
printWerte ausgeben. - Im Ausgabefenster erscheinen die Früchte unserer Arbeit.
Ins Eingabefenster wird in der Sprache Python geschrieben.
Mit der Tastenkombination cmd r wird das Programm ausgeführt.
Zum Aufwärmen schreiben wir ein paar Kommandos ins Eingabefenster und geben sie in der Konsole aus.
x = 100
y = 200
print(x + y)
Neu ist, dass stehen bleibt, was wir schreiben.
Den Inhalt des Eingabefensters können wir als Datei abspeichern. Das Suffix „py“ steht für Python.
Der Begriff Funktion bezeichnet in Programmiersprachen eine bestimmte Art von Befehlen. Mit der Funktion range() hatten wir ja schon das Vergnügen.
Wir erkennen Funktionen daran, dass sie am Ende eine Klammer haben. Manchmal steht da Argumente drin, manchmal nicht.
Ein Argument bezeichnet einen Wert, der in die Klammern einer Funktion geschrieben wird.
Allerdings benötigen nicht alle Funktionen ein Argument. Besipielsweise akzeptiert die Funktion range() eines, zwei oder drei davon.
DrawBot verfügt über eine grosse Anzahl eigener Funktionen.
Eine davon heisst newPage(), sie generiert eine neue leere Seite.
newPage(400, 400)
Eine weitere heisst oval(), sie zeichnet eine Ellipse.
oval(0, 0, 100, 100)
Eine Übersicht aller Funktionen in DrawBot gibt es in der DrawBot Referenz.
In die Funktion oval() verschiedene Werte einfügen, ausführen und beobachten, was sich ändert.
Wofür stehen die Werte in den Klammern?
Die Position eines Elements wird mit Koordinaten angegeben. Der Nullpunkt liegt in DrawBot unten links (Processing/p5: oben links).
Die Masseinheit in DrawBot ist je nach Ausgabeformat Pixel (Screen) oder DTP-Punkt (Print).
- was machen die Funktionen height() und width()?
- Einen Kreis ins rechte obere Seitenviertel zeichnen.
newPage(400, 400)
oval(width()/2, height()/2, 200, 200)
oder
oval(width()/2, height()/2, width()/2, height()/2)
- für jedes Argument in der Funktion
oval()eine Variable schreiben: X-Position, Y-Position, und Radius - Argumente gegen Variablen tauschen
- Wie bringst du das Kreiszentrum in die Mitte der Seite?
newPage(400, 400)
x_pos = height()/2
y_pos = width()/2
rad = 50 # Achtung, die oval-Funktion will Durchmesser, nicht Radius
oval(x_pos - rad, y_pos - rad, 2 * rad, 2 * rad)
Kommentare sind Abschnitte in Programmen, die nicht ausgeführt werden. In Python wird nicht ausgeführt, was nach einer Raute (#) steht.
- Damit lassen sich Zeilen im Code ab- oder anschalten.
- Damit lassen sich Kommentare schreiben, um ein Programm übersichtlicher zu machen und um sich später daran zu erinnern, zu was einzelne Abschnitte/Zeilen dienen.
P A U S E ?
Zufällige Zahlenwerte lassen sich in Python auf verschiedene Arten generieren. Es gibt eine ganze Reihe von Funktionen dafür, die in einem separaten Modul namens „random“ befinden. Die Funktion random() wird in DrawBot automatisch geladen, alle anderen müssen zu Beginn eines Programms aus dem Modul importiert werden.
# nur die Funktion randrange() importieren
from random import randrange
# alle Funktionen des Moduls 'random' importieren
from random import *
random()generiert zufällige Zahlen zwischen 0 und 1.randrange(a, b)generiert ganze Zahlen (integer) zwischen a und b.uniform(a, b)generiert reelle Zahlen (float) zwischen a und b.
Auch hier kann es sich lohnen, einmal in die Python-Doku zu schauen:
Wir schreiben ein Programm, das ein Kreis zufälliger Grösse an zufälliger Position auf einer A4 Seite zeichnet. Es wird ein exemplarisches Probleme auftreten, darum schauen wir uns gleich auch mal an, was du tun kannst, wenn Fehlermeldungen auftreten.
from random import randrange
newPage('A4Landscape')
# Durchmesser
d = randrange(10, width())
x = randrange(width())
y = randrange(height())
oval(x, y, d, d)
Der Kreis soll bitte nicht über den rechten Seitenrand reichen.
from random import randrange
newPage('A4Landscape')
# Durchmesser
d = randrange(10, width())
x = randrange(width() - d)
y = randrange(height() - d)
oval(x, y, d, d)
Es gibt Fehlermeldungen. Fehlermeldungen zeigen, dass es mit einem Teil des Programms Probleme gibt. Meist enthalten sie Information, die darauf hindeuten, was schief gelaufen sein könnte.
Traceback (most recent call last):
File "<untitled>", line 10, in <module>
File "random.pyc", line 193, in randrange
ValueError: empty range for randrange()
- Der Fehler passiert auf Zeile 10.
- Es gibt ein Problem mit der Funktion randrange()
Wir printen height() und die Variable d in die DrawBot-Konsole. Und versuchen zu ermitteln, in welchen Fällen der Fehler auftritt.
Nach einigen Versuchen sehen wir, dass die Fehlermeldung immer dann erscheint, wenn d grösser wird als height().
Wir berechnen den Durchmesser als Wert zwischen 10 und der Seitenbreite, aber die Seite ist ein Querformat. Der Fehler tritt auf, wenn das erste Argument von randrange() grösser ist als das Zweite.
Eine Lösung wäre, den Kreisdurchmesser von der height() abhängig zu machen, anstatt von width(). Das funktioniert aber nur solange, bis wir der Funktion newPage() ein Hochformat als Argument geben.
Die Python-Funktionen min(a, b) und max(a, b) liefern den Tieferen, respektive den Höheren von zwei Werten.
from random import randrange
newPage('A4')
# der Durchmesser soll nicht breiter/höher als die Seite werden
max_width = min(width(), height())
d = randrange(10, max_width)
x = randrange(width() - d)
y = randrange(height() - d)
oval(x, y, d, d)
Der hier beschriebene Ablauf ist typisch für Problemstellungen, die beim Programmieren auftreten können: Ein Plan geht nicht so auf, wie gedacht – es treten unerwartete Fehler auf. Du versuchst, die Ursache des Fehlers zu finden und zu korrigieren. Eine Lösung sollte den Fehler komplett zum Verschwinden bringen, damit er später nicht in einer Variante wieder auftreten kann (wenn z.B. das Ausgabeformat wechselt).
Mit der DrawBot-Funktion saveImage() lässt sich der Output in eine oder mehrere Dateien schreiben.
# als PDF speichern
saveImage('~/Desktop/datei.pdf')
# als PDF und GIF speichern
saveImage(['~/Desktop/datei.pdf', '~/Desktop/gif'])
Eine Übung zum Thema Loops.
- Doppelpunkt nach dem
for … inStatement. - Den Abschnitt nach dem
for … inStatement einrücken.
Mit dem Programm, das einen variablen Kreis auf eine Seite zeichnet, produzieren wir ein hundertseitiges Dokument.
for n in range(100):
newPage('A4')
# Kreis zeichnen etc.
saveImage('~/Desktop/datei.pdf')
- Ändere den Code in der Schleife so, dass auf jede Seite 100 Kreise gezeichnet werden.
- Und so, dass dass jede Seite eine andere Hintergrundfarbe hat.
r = random()
g = random()
b = random()
fill(r, g, b)
rect(posX, posY, width(), height())
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