Konzept: Schleifen

Konzept: Schleifen#

Die for-Schleife#

Die for-schleife wiederholt -vereinfacht gesprochen- einen Befehl n-mal:

Beispiel#

Die folgende Schleife wird 5-mal durchlaufen:

for i in range(5):
    print("I'm in a loop!")

Das Programm gibt folgende Ausgabe

I'm in a loop!
I'm in a loop!
I'm in a loop!
I'm in a loop!
I'm in a loop!

Die Zählervariable#

Man kann die Variable i als Zählervariable verwenden. Sie zählt (von 0 beginnend) hoch:

Beispiel#

for i in range(5):
    print(i)

Das Programm gibt folgende Ausgabe

0
1
2
3
4

Allgemeine Form:#

Allgemein schreibt man:

for i in range(max):
    <codeblock>

oder

for i in range(min, max):
    <codeblock>

Man kann jeweils angeben wie oft die Schleife durchlaufen wird oder bestimmte Bereiche angeben:

Beispiele: Mit Schleifen zeichnen#

Mit Schleifen kann man zeichnen:

import miniworlds 

world = miniworlds.World(200, 200)

for i in range(4):
    miniworlds.Circle((20 + 50 * i, 50), 20)
    
world.run()
circles

Schachbrettmuster#

Mit dem module-Operator kann man überprüfen, ob ein Ergebnis, durch 2 teilbar ist, nämlich ``x teilbar durch 2 genau dann wenn x % 2 == 0`

Dies kann man nutzen um schachbrettartige Muster zu zeichnen, indem man Schleifen mit einer if-Abfrage kombiniert:

from miniworlds import *

world = World(200, 50)

for i in range(4):
    rect = Rectangle((50 * i, 0), 50, 50)
    if i % 2 == 0:
        rect.color = (255,0,0, 255)
    else:
        rect.color = (255, 255, 255, 255)
    
world.run()
checkers

Graphen#

Auch Graphen lassen sich auf diese Art zeichnen:

from miniworlds import *

world = World(400, 400)


for x in range(400):
    gl = 0.5*x + 50
    y = 400 - gl
    Point((x, y))
    
world.run()
graphs

Verschachtelte Schleifen#

Mit Hilfe von verschachtelten Schleifen kannst du mehrdimensionale Muster zeichnen.

from miniworlds import *

world = World(200, 200)

for i in range(4):
    for j in range(4):
        Circle((20 + 50 * i, 20 + 50 * j), 20)
    
world.run()
nested loop

Die while-Schleife#

Die while-Schleife hat allgemein folgenden Aufbau:

while <Bedingung>:
    <code-block>

  • Solange die Bedingung wahr ist, wird die Schleife immer wieder wiederholt. Dadurch ist es auch möglich Endlosschleifen zu erstellen.

Beispiel:

Das folgende Programm generiert ein zufälliges Muster:

from miniworlds import *
import random
world = World(255, 60)
x = 0

while x < 255:
    c = Circle((x, 30), 20)
    c.color = (x,0,0,random.randint(0,255))
    x = x + random.randint(10,50)
    
world.run()
random color circles

Die mainloop#

Dein ganzes Programm läuft streng genommen innerhalb einer while Schleife:

while <no quit>
  <draw images on screen>
  <handle logic and events>

Die for-Schleife ist hierfür nicht geeignet, da man für diese im Vorhinein wissen muss, wie viele Schleifendurchläufe durchlaufen werden sollen.

Schleifen innerhalb von registrierten Methoden#

Wenn du innerhalb der act-Methode oder einer Ereignis-Methode eine Schleife ausführen willst, dann musst du folgendes wissen:

Die komplette Schleife innerhalb einer solchen Methode wird innerhalb eines einzigen Frames ausgeführt. Eine Schleife ist hier also nicht geeignet, um z.B. eine Figur zu bewegen, da diese ja jeden Frame neu gezeichnet wird - Eine Schleife läuft aber komplett innerhalb eines Frames ab.

Beispiel#

Am Beispiel einer Ampel-Anlage kann man dies gut veranschaulichen. Man kann den Ablauf der Schleife gut mit einem Zustandsdiagramm visualisieren.

        stateDiagram
    [*] --> Green

    Green --> GreenYellow
    GreenYellow --> Red
    Red --> RedYellow
    RedYellow --> Green

In Code kann man dies wie folgt umsetzen:


from miniworlds import *

state = "green"

while True:
    if state == "green":
        state = "green-yellow"
        print("green")
    elif state == "green-yellow":
        state = "red"
        print("green-yellow")
    elif state == "red":
        state = "red-yellow"
        print("red")
    elif state == "red-yellow":
        state = "green"
        print("red-yellow")
world.run()

In der mainloop wird die While-Schleife durch die mainloop “ersetzt”:

from miniworlds import *

world = World(100,240)
state = "green"
g = Circle ((50,40), 40)
y = Circle ((50,120), 40)
r = Circle ((50,200), 40)

@world.register
def act(self):
    global state
    if world.frame % 20 == 0:
        if state == "green":
            g.color = (0,255,0)
            y.color = (255,255,255)
            r.color = (255,255,255)
            state = "green-yellow"
            print("green")
        elif state == "green-yellow":
            g.color = (0,255,0)
            y.color = (255,255,0)
            r.color = (255,255,255)
            state = "red"
            print("green-yellow")
        elif state == "red":
            g.color = (255,255,255)
            y.color = (255,255,255)
            r.color = (255,0,0)
            state = "red-yellow"
            print("red")
        elif state == "red-yellow":
            g.color = (255,255,255)
            y.color = (255,255,0)
            r.color = (255,0,0)
            state = "green"
            print("red-yellow")
world.run()

Wie man sieht ist der Programmcode nur an einzelnen Stellen verändert wurden, der Programmablauf bleibt der gleiche. Die while-Schleife wird hier durch die act-Methode ersetzt.

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