Python für Anfänger

Einfache Mathematik mit Python

Zuletzt aktualisiert am 13. August 2019 von Michael Lossagk , 10 Min  • 
Einfache Mathematik mit Python

1. Einleitung


In diesem Beitrag möchte ich Dir zeigen, wie man mit Python einfache mathematische Operationen durchführen kann.

Die Vorgehensweise ist hierbei ganz einfach und unterscheidet sich im Prinzip überhaupt nicht von der Art und Weise, wie Du sie von deinem normalen Taschenrechner kennst.

Zudem wirst Du in diesem Beispiel lernen, wie man Variablen nutzt, um Ergebnisse zu speichern und Rechenoperation einfacher durchzuführen.

Damit Du den größten Lerneffekt hast, empfehle ich Dir die Beispiele abzutippen und nicht zu kopieren und einzufügen. Somit kannst Du das gelernte besser verarbeiten und in späteren Situationen einfacher abrufen.

2. Einfache Mathematik mit Python


Wie schon gesagt ist es wirklich sehr einfach mit Python mathematische Operation durchzuführen. Wir beginnen mit einer einfachen Addition von Zahlen.

Wir rufen zunächst den Python Interpreter auf:

$ python3
Python 3.6.8 (default, May  2 2019, 20:40:44)
[GCC 4.8.5 20150623 (Red Hat 4.8.5-36)] on linux
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>>

2.1 Addition, Subtraktion, Multiplikation, Division


Nun können wir einige Berechnungen durchführen lassen:

>>> 2+2
4
>>> 20 - 3 * 3
11
>>> (10 * 3) + 4 / 2
32.0 # divsion returns floating point number
>>> ((7 * 3) / 3) * 4
28.0

Das war doch ganz einfach, oder?

Was uns bei den Berechnungen auffällt ist, dass manche Ergebnisse ganze Zahlen sind und bei anderen wiederum Kommazahlen als Ergebnis zurückgegeben wird.

Das liegt daran, dass man bei Programmiersprachen die Zahlen in unterschiedlichen Datentypen speichert.

Das Ergebnis 2 + 2 = 4 liefert ein ganzzahliges Resultat wir sprechen hier auch von einem Integer oder int. Bei der Berechnung von (10 * 3) + 4 / 2 = 32.0 bekommen wir eine floating point number (Gleitkommazahl) oder auch einfach nur float als Ergebnis zurückgeliefert. Immer, wenn eine Formel eine Division enthält, ist das Ergebnis ein float also eine Kommazahl.

Wir können mit Python auch Potenzen berechnen, wie z.B. $2^3=8$ indem wir folgendes schreiben:

>>> 2 ** 3 # 2 to the power of 3
8
>>> 2 ** 7 # 2 to the power of 7 = 2 * 2 * 2 * 2 * 2 * 2 * 2
128

2.2 Rechnen mit Variablen


Wir können die Ergebnisse der Berechnungen auch in Variablen speichern, indem wir zunächst den Namen der Variablen und darauf gefolgt ein = Zeichen schreiben und danach den zu speichernden Wert:

>>> height = 2
>>> width = 4

Den Wert, den wir der Variable zugewiesen haben, können wir ausgeben, indem wir einfach den Variablennamen schreiben:

>>> height
2
>>> width
4

Und natürlich können wir mit diesen Werten auch rechnen, indem wir, anstelle der Zahlen, die Variablennamen in die Formel setzen:

>>> height * width # 2 * 4
8

Hier noch einige weitere Beispiele wie z.b. die Berechnung von netto und brutto:

>>> tax = (19 / 100)
>>> netto = 10.9
>>> result = netto * tax
>>> result
2.071
>>> round(result,2) # bis auf 2 Nachkommastellen runden
2.07

Wir können natürlich auch Variablen überschreiben, indem wir neue Werte einsetzen. Zudem habe ich beim Ergebnis die Kommazahl bis auf 2 Stellen hinter dem Komma gekürzt, indem ich die round(result,2) Funktion genutzt habe. Die Funktion erwartet mindestens 2 Parameter. Der erste Parameter ist die Zahl, die wir kürzen wollen (in diesem Fall 2.071) und der zweite Parameter die Anzahl der Stellen, die nach dem Komma dargestellt werden sollen (in diesem Fall 2). Ein weiteres Beispiel für die round() Funktion:

>>> 1 / 3
0.3333333333333333
>>> onethird = 1 / 3
>>> onethird
0.3333333333333333
>>> round(onethird,2)
0.33
>>> round(onethird,1)
0.3

Im folgenden Beispiel ändern wir den Steuersatz von 19 % auf 25 %:

>>> tax = (25 / 100)
>>> result = netto * tax
>>> round(result,2)
2.73

Wie wir sehen ist der Endpreis nun höher. Da wir die Variable tax mit einem höheren Steuersatz überschrieben haben ist das Ergebnis result = netto * tax entsprechend höher als in der vorangegangen Rechnung.

2.3 Rechnen mit negativen Wertem


In Python können wir natürlich auch mit negativen Werten rechnen. Hierzu schreiben wir einfach ein Minus vor den Variablennamen oder die Zahl:

>>> -4
-4
>>> negativenumber = -4
>>> negativenumber
-4
>>> positivenumber = 5
>>> negativenumber * positivenumber
-20
>>> positivenumber - negativenumber
9 # 5 - (-4) = 5 + 4 = 9

Die Ergebnisse sind so wie wir sie erwarten. Wenn man eine negative Zahl -4 mit einer positiven Zahl 5 multipliziert bekommt man eine negative Zahl, da Minus mal Plus eine negative Zahl ergibt.

Wenn man eine negative Zahl -4 von einer positiven Zahl 5 subtrahiert dann entspricht das einer Addition denn wir haben in der Formel minus einer negativen Zahl stehen, was natürlich zu einer positiven Zahl wird, wie im Beispiel 5 - (-4) = 5 + 4 = 9.

2.4 Absolute Werte


Um in Python den absoluten Wert einer Zahl zu bekommen, das heißt den Wert ohne Vorzeichen, kann man die Funktion abs() nutzen und die gewünschte Zahl oder Variable in diese Funktion schreiben:

>>> abs(negativenumber) # abs(-4)
4
>>> abs(positivenumber) # abs(5)
5
>>> abs(negativenumber) * abs(positivenumber) # 4 * 5
20
>>>
>>> abs(positivenumber) - abs(negativenumber) # 5 - 4
1

2.5 Modulo Operationen


Eine weitere sehr wichtige Funktion beim Programmieren ist die modulo Funktion. Die modulo Funktion liefert als Ergebnis den Rest, der bei einer Division auftreten kann.

>>> 5 % 3 # 5 / 3 = 1 Rest 2
2
>>> 7 % 3 # 7 / 3 = 2 Rest 1
1

3. Probiere es selbst aus


Teste es selbst online.

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4. Typische Prüfungsfragen


Du hast nun gelernt, wie man in Python die grundlegendsten mathematischen Probleme lösen kann und Du solltest nun in der Lage sein die folgenden Fragen zu beantworten. Dies sind unter anderem auch typische Fragen die in Klausuren oder Prüfungen gestellt werden.

  • Warum ergibt das Ergebnis einiger Berechnungen eine ganze Zahl und bei anderen Berechnungen eine Kommazahl?
  • Was ist ein Integer oder int?
  • Was ist eine floating point number oder float?
  • Wie funktioniert die modulo Berechnung? Welches Ergebnis liefert 9 % 3?
  • Wie funktioniert die round() Funktion?
  • Wofür braucht man die abs() Funktion? Wie lautet das Ergebnis von abs(-2) * abs(3) - 4 * 5?

5. Zusammenfassung


In diesem Tutorial habe ich gezeigt, wie man mit Python simple mathematische Berechnung anstellen kann. Hierbei haben wir verschiedene mathematische Operationen genutzt, die im Folgenden aufgelistet werden:

Syntax Math Mathematische Operation
a + b $a + b$ Addition
a - b $a - b$ Subtraktion
a * b $a * b$ Multiplikation
a / b $a / b$ Division
a % b $a % b$ Modulo
-a $-a$ Negation
abs(a) $|a|$ Absoluter Wert
a**b $a^{b}$ Exponent, Potenzrechnung

Code Beispiele findest Du in meinem GitLab Repository. Falls Du weitere Informationen zum Thema Python und Programmieren erfahren möchtest, kann ich Dir dieses Buch empfehlen.

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Michael Lossagk
Michael Lossagk
Coding Enthusiast
Founder @ TechDiffuse

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