Programming 1 - sem2 (2022–2023)

Karen Baerts · UC Leuven Limburg

You are not a member of this course.

Register

Exercise series

Het materiaal gebruikt in deze dodona cursus is grotendeels gebaseerd op de dodona cursus “De programmeursleerling” van Professor dr. Pieter Spronck. Niet alle hoofdstukken van de “Programmeursleerling” cursus werden overgenomen. Sommige onderdelen werden herschreven in functie van de specifieke leerdoelen van deze “Programming 1” cursus. Voor de meeste hoofdstukken werden ook extra oefeningen toegevoegd. Met dank aan Prof. dr. Pieter Spronck en Prof. dr. Peter Dawyndt voor het ter beschikking stellen van het materiaal.

Je zal in deze cursus computerprogramma’s leren schrijven. We gebruiken hierbij de programmeertaal Python om deze code te schrijven. Dat betekent dat je een computer nodig hebt waarop Python geïnstalleerd is. Dit hoofdstuk legt uit hoe je Python kan installeren op je computer. Een IDE (Integrated Development Environment) is een computerprogramma dat een programmeur ondersteuning geeft bij het ontwikkelen van code. In deze cursus zullen we Visual Studio Code gebruiken als IDE voor het ontwikkelen van code. In dit hoofdstuk tonen we je hoe je VSC kan installeren op je computer en hoe je vanuit VSC de oefeningen van deze Dodona cursus kan indienen.

Welkom bij het eerste echte programmeerhoofdstuk. Expressies kan je beschouwen als berekeningen die je ook kunt uitvoeren met een simpele rekenmachine. Het is een klein begin, maar deze expressies ga je nodig hebben in alle volgende hoofdstukken.

Title Class progress Status
Displaying results
Display text
Data types
Expressions
Style
What you learned
Ordering books
Syntax errors
ZeroDivisionError
Runtime errors
Set an alarm

Als je met code werkt, ben je vaak bezig met het ontwerpen van een procedure (of “algoritme”) dat een probleem op een algemeen toepasbare manier oplost. Hierbij moet je vaak variabelen gebruiken om waardes in op te slaan.

Title Class progress Status
Variables and values
Debugging variables
Shorthand operators
Comments
What you learned
Average of three values
Oppervlakte van een rechthoek
Omzetting van Celsius naar Fahrenheit
Area of a circle
Swap variables
Light work

Ik heb in de voorgaande hoofdstukken al gesproken over een aantal basis “functies,” zoals print() en int(). In dit hoofdstuk worden deze functies in meer detail besproken, en zal ik een aantal nieuwe functies introduceren die nuttig gaan zijn in de volgende hoofdstukken. In een later hoofdstuk ga ik bespreken hoe je je eigen functies kunt maken.

Title Class progress Status
Elements of a function
Some basic functions
Modules
What you learned
String length
Langste dorpsnaam in Europa
Pythagorean theorem
Minimum, maximum and average

In een programma zijn er vaak regels code die je alleen wilt uitvoeren onder bepaalde omstandigheden. Om dat te regelen, bieden alle programmeertalen zogeheten “conditionele statements” of “condities.” In dit hoofdstuk leg ik uit hoe condities werken in Python.

Title Class progress Status
Boolean expressions
Conditional statements
Early exits
What you learned
Letter grades
Letter grades revisited
Geslaagd of niet?
Kleinste cirkel bepalen
Meerdere if statements
Waar staat je huis?
Hondenjaren in mensenjaren
BMI + waarden
The black sheep
Different vowels
Quadratic equations

Computers raken niet verveeld. Als een computer een taak honderdduizenden malen moet herhalen, protesteert hij niet. Mensen daarentegen houden niet van teveel herhaling. Daarom moeten herhalende taken aan een computer worden overgelaten. Alle programmeertalen ondersteunen herhalingen. De programmeerinstructies die herhalingen mogelijk maken heten “iteraties.” Een veelgebruikte term is “loops” (Engels, spreek uit: “loeps” – dit woord kun je netjes vertalen als “lussen,” maar dat zeggen programmeurs nooit).

Dit hoofdstuk legt uit wat je moet weten over loops in Python. Als programmeren helemaal nieuw voor je is, zul je wellicht het gevoel krijgen dat loops een lastig onderwerp zijn. Als dat zo is, neem dan de tijd voor dit hoofdstuk, en werk eraan totdat je zeker weet dat je alles snapt. Loops zijn zo’n basaal programmeerconcept dat je ze goed moet begrijpen. Elk hoofdstuk dat hierna komt maakt gebruik van loops.

Title Class progress Status
While loop
For loops
Loop control statements
Nested loops
The loop-and-a-half
Being smart about loops
On designing algorithms
What you learned
Exercises
Multiplication tables
Multiplication tables revisited
Multiplication tables tris
Largest, smallest and triplicates
99 bottles of beer
Fibonacci sequence
Common characters
Approximation of pi
Prime numbers
Sum of two squares
Five dice
DCBA = 4 × ABCD
Triangle Crawlers
Veelvouden

In een vorig hoofdstuk werd beschreven hoe je eenvoudige functies kunt gebruiken, en hoe je functies kunt importeren uit modules. Dit hoofdstuk beschrijft hoe je je eigen functies en modules kunt creëren.

Title Class progress Status
Why create functions?
Creating functions
Scope and lifetime
Managing program complexity
Modules
Anonymous functions
What you learned
Multiplication tables 4th version
Common characters 2nd version
Grerory-Leibnitz series
Quadratic equations 2nd version
Loop-and-a-half (TODO)
Binomial coefficient
What is wrong?

Tussentijdse zelfevaluatie -- 30/3/2023

Deze evaluatie bestaat uit 4 oefeningen. We beginnen eenvoudig, en eindigen met wat meer uitdaging. Het is de bedoeling enkel de reeds behandelde syntax te gebruiken.

Je lost de oefeningen op zonder gebruik te maken van testcases in Dodona. Dit betekent dat je zelf zal moeten controleren of je code de gewenste output genereert. We zetten er geen tijdslimiet op. Het is niet nodig om je code in te dienen tegen het einde van de les.

Het is toegestaan om inspiratie te halen uit reeds gemaakte oefeningen en samenvattingen. Je haalt echter het meeste uit deze zelfevaluatie als je dit beperkt. Je wordt enkel beter in het bedenken van algoritmes wanneer je dit vaak doet. Zoek dus zelf naar de oplossing, pijnig je hersens, geef niet op!

Beschouw dit als een test om enerzijds te ervaren dat programmeren zonder Dodona je dwingt om foutboodschappen te lezen en te interpreteren, en anderzijds om voor jezelf te kunnen oordelen of je huidige niveau voldoende is.

Vraag gerust feedback aan de lectoren wanneer je klaar bent. Na de les stellen we de oefeningen via Dodona beschikbaar zodat je jouw code ook zelf kan evalueren. Laat je echter niet vangen om dit te snel te doen, doe dit pas wanneer je écht denkt dat je code klaar is!

Veel succes!

Title Class progress Status
C-sum
Kaprekar numbers
Perfect numbers
Credit card

De hoofdstukken tot dit punt bespraken een manier van programmeren die vaak “gestructureerd programmeren” of “imperatief programmeren” genoemd wordt. Deze aanpak betreft programma’s die bestaan uit een sequentie van instructies, beslissingen, en loops. Je kunt ieder programmeerprobleem oplossen middels deze aanpak. In de laatste decennia echter zijn er andere programmeer “paradigma’s” ontwikkeld, die helpen bij het ontwerpen en implementeren van grote programma’s. Een van de meest succesvolle paradigma’s is “object oriëntatie,” en de meeste moderne programmeertalen ondersteunen dit paradigma. Python is eigenlijk een object-georiënteerde taal.

Hoewel object oriëntatie een natuurlijke manier biedt om problemen en oplossingen te bezien, is het behoorlijk lastig om een object georiënteerd programma te ontwerpen. De reden dat het lastig is, is dat je het probleem dat je onderhanden hebt moet doorgronden in al zijn aspecten, voordat je begint met programmeren. Voor de meer complexe problemen kan dit behoorlijk overweldigend zijn, zeker als je weinig ervaring hebt met programmeren. Maar voor de grotere problemen moet je zowiezo veel tijd besteden aan het analyseren van je oplossing, en de object georiënteerde aanpak kan dan behulpzaam zijn bij het creëren van die oplossing. Je zult ook ontdekken dat de meeste modules object georiënteerd zijn opgezet, en dat object oriëntatie ook nuttig kan zijn bij de aanpak van kleinere problemen.

Dit hoofdstuk bediscussieert de basis van object oriëntatie. Meer over OO zal aan bod komen in het OPO “Programming 2”.

Title Class progress Status
The object oriented world
Classes and objects
Methods
Nesting objects
What you learned
Colour
Bank account
Heating
Rectangle

Tot nu toe gebruikten de meeste voorbeelden en opgaves getallen. Je hebt je misschien afgevraagd of programmeren vooral bedoeld is voor het manipuleren van getallen. In het dagelijks leven is het veel gebruikelijker om met tekstuele informatie om te gaan.

De reden dat de omgang met teksten was uitgesteld tot nu, is dat in programmeertalen het veel gemakkelijker is om met getallen om te gaan dan met teksten. Maar in dit hoofdstuk leg ik uit hoe je teksten kunt manipuleren met programma’s.

In programmeeromgevingen worden teksten weergegeven door strings. Dit hoofdstuk geeft details over strings, en over functies die beschikbaar zijn om strings aan te pakken.

Title Class progress Status
What you already know about strings
Multi-line strings
Escape sequences
Accessing characters of a string
Strings are immutable
String methods
Character encoding
What you learned
Counting vowels
Between brackets
Rotate a circulair alphabet
Counting words
ASCII order
Autocorrect
Caesar cipher

Een “list” (Engelse woord voor “lijst”) is een collectie van data items. Lijsten zijn veranderbaar. Dit maakt ze tot een zeer flexibele data structuur, waar je op veel manieren gebruik van kunt maken.

Title Class progress Status
List basics
Lists are mutable
Lists and operators
List methods
Aliasing
Nested lists
List comprehensions
List casting
What you learned
Lijst even of oneven
Dubbele waardes verwijderen uit een lijst
Het raadsel van de brug
Shuffled card deck
Faro shuffle
FIFO
Fruitmand
Demographics

Een tuple is een ongeordende en onwijzigbare groep van één of meer waardes die als een geheel behandeld worden. Dit hoofdstuk legt uit hoe je tuples kunt herkennen en gebruiken.

Title Class progress Status
Using tuples
Tuples are immutable
Applications of tuples
What you learned
Add complex numbers
Multiply complex numbers
Inttuple
YIQ
Vlaggen
Schaakverslag

Sets zijn ongeordende data structuren die alleen unieke elementen kunnen bevatten. Slechts weinig programmeertalen ondersteunen het gebruik van sets, maar Python doet het wel. Sets worden niet vaak gebruikt, maar kunnen soms een leuke oplossing geven voor een probleem.

Title Class progress Status
Basics of sets
Set methods
Frozensets
What you learned
Socrates
Divisible
Doubles
Taal
Fuse

Eén van de belangrijkste toepassingen van Python voor dataverwerking is het lezen, wijzigen, en schrijven van tekstbestanden. Data wordt vaak opgeslagen in tekstbestanden, omdat dit soort bestanden gemakkelijk tussen verschillende programma’s overgedragen kan worden. Er zijn meerdere standaard bestandsformaten voor tekstbestanden, zoals “comma-separated values” (CSV) bestanden. Python ondersteunt een aantal van die formaten via modules, waarvan ik sommige later zal bespreken. Dit hoofdstuk focust op het openen, lezen, schrijven, en sluiten van willekeurige bestanden, ongeacht het formaat.

Title Class progress Status
Flat text files
Reading text files
Writing text files
Appending to text files
os.path methods
File encoding
What you learned
Vowel removal
Common words
Letter frequencies

Soms treden runtime errors op niet omdat je een programmeerfout hebt gemaakt, maar omdat er een probleem optreedt dat je niet kon voorzien toen je het programma schreef. Dit is buitengewoon relevant als je met bestanden werkt: bijvoorbeeld, als je een bestand verwerkt dat op een USB-stick staat, en de gebruiker verwijdert de USB-stick tijdens de verwerking, krijg je uiteraard een fout die je niet echt zou kunnen voorzien in je code. Iedere runtime error genereert in de code een zogenaamde “exception” (“uitzondering”) die je kunt “afvangen.” Het afvangen van een exception betekent dat je in je programma code opneemt die ervoor zorgt dat de opgetreden fout zoveel mogelijk netjes wordt afgehandeld, in plaats van je programma abrupt af te breken.

Title Class progress Status
Errors and exceptions
Exception handling
File handling exceptions
Raising exceptions
What you learned
Check

Recursie is een vorm van iteratie die je kunt gebruiken nu je geleerd hebt om functies te maken. Recursie kan bepaalde problemen op een elegante en krachtige manier oplossen.

Title Class progress Status
What is recursion?
Recursive definitions
What you learned
Fibonacci numbers
Fibonacci numbers version 2
Greatest common divider
Lowercase letters
Towers of Hanoi

Appendix 1. Diverse nuttige modules

Op dit punt in het boek heb ik min of meer alles wat je echt moet weten om een goede Python programmeur – of misschien zelfs een goede programmeur in het algemeen – te zijn aan de orde gebracht. Ik wil nu nog snel een aantal nuttige modules naar voren brengen die geen eigen hoofdstuk nodig hebben. Ik ga niet veel details geven; als je eenmaal weet wat het nut van een module is, kun je er meer informatie over vinden in de Python handleiding.

Title Class progress Status
Datetime
Collections
Urllib
Glob
What you learned
Counter (TODO)
Mode (TODO)

Appendix 2: pcinput en pcmaze

Title Class progress Status
pcinput.py
pcmaze.py