Übung zu Bibliotheken hinzugefügt.

Author: barooney

Mit Bibliotheken arbeiten/Bibliotheken/lesson-info.yaml

@@ -0,0 +1,4 @@
+content:
+- task1
+- task2
+- task3

Mit Bibliotheken arbeiten/Bibliotheken/task1/__init__.py

@@ -0,0 +1,18 @@
+type: choice
+is_multiple_choice: true
+options:
+- text: Der Funktionsumfang von Python kann nicht mit Bibliotheken erweitert werden.
+  is_correct: false
+- text: Bibliotheken sparen Zeit, weil man Code daraus mehrfach verwenden kann.
+  is_correct: true
+- text: Bibliotheken gibt es ausschließlich für Data Science und Machine Learning.
+  is_correct: false
+- text: Bibliotheken werden bei Bedarf installiert.
+  is_correct: true
+quiz_header: Welche Aussagen stimmen? Kreuze die richtigen Aussagen an!
+files:
+- name: __init__.py
+  visible: false
+- name: task.py
+  visible: true
+custom_name: Was ist eine Bibliothek?

Mit Bibliotheken arbeiten/Bibliotheken/task1/task-info.yaml

@@ -0,0 +1,21 @@
+# Was ist eine Bibliothek?
+
+Eine Python-Bibliothek ist eine Sammlung zusammengehöriger Module.
+Sie besteht aus Code-Fragmenten, die oftmals in verschiedenen Programmen verwendet werden können.
+Dadurch machen sie die Programmierung mit Python einfacher und bequemer für den Programmierer.
+
+Wir haben Bibliotheken schon kurz kennengelernt, doch wir wollen uns noch einmal tiefgehender damit beschäftigen, da
+sie einem viel Arbeit abnehmen können, wenn man sie korrekt einsetzt.
+
+In dieser Übung wollen wir uns insbesondere mit einer Bibliothek auseinandersetzen, mit der wir Daten analysieren und
+auswerten können:
+[Pandas](https://pandas.pydata.org/).
+
+Python liefert bereits eine Menge an Funktionen mit, doch spezialisierte Anwendungsfälle wie Data Science und Machine 
+Learning, aber auch völlig andere Bereiche, erfordern spezialisierte Software.
+Python selbst ist wenige Megabytes groß, würden wir alle erdenklichen Bibliotheken dazu installieren, dann würde
+wahrscheinlich keine Festplatte der Welt sie speichern können.
+
+Deswegen werden Funktionalitäten in Bibliotheken ausgelagert und können bei Bedarf heruntergeladen und dann verwendet
+werden.
+Damit spart man Speicherplatz und Python bleibt weiterhin leichtgewichtig und schnell.

Mit Bibliotheken arbeiten/Bibliotheken/task1/task.md

@@ -0,0 +1,3 @@
+# todo: replace this with an actual task
+def sum(a, b):
+    return a + b

Mit Bibliotheken arbeiten/Bibliotheken/task1/task.py

@@ -0,0 +1,19 @@
+type: choice
+is_multiple_choice: true
+options:
+- text: Man kann sofort erkennen, ob eine Bibliothek von Python zur Verfügung gestellt
+    wird.
+  is_correct: false
+- text: Ein Counter zählt, wie oft ein Element (z.B. ein Wort) in einer Liste vorkommt.
+  is_correct: true
+- text: Zwei Bibliotheken dürfen nicht die selbe Funktion beinhalten.
+  is_correct: false
+- text: Das Schlüsselwort, um eine Bibliothek zu verwenden, ist import.
+  is_correct: true
+quiz_header: 'Wähle die richtigen Antworten aus:'
+files:
+- name: __init__.py
+  visible: false
+- name: task.py
+  visible: true
+custom_name: Eine Bibliothek einbinden

Mit Bibliotheken arbeiten/Bibliotheken/task2/__init__.py

@@ -0,0 +1,38 @@
+# Eine Bibliothek einbinden
+
+Wenn wir nun auf eine Bibliothek oder auf eine Funktion daraus zugreifen wollen, dann müssen wir in unserem Programm
+darauf verweisen.
+Nur so kann Python die Bibliothek laden.
+
+Es könnte eine Bibliothek geben, die eine Funktion `berechne_summe(liste_von_zahlen)` anbietet, gleichzeitig kann es 
+aber auch eine andere Bibliothek geben, die dieselbe Funktion anbietet.
+Hier wüsste Python nicht, welche Funktion gemeint ist, weswegen wir diese explizit angeben müssen.
+
+Funktionalitäten können auf verschiedene Arten eingebunden werden, die gängigsten werden wir uns ansehen.
+Hier kommt es immer auch auf die Bibliothek an, in den meisten Fällen wird dies in der Installationsanleitung oder
+anhand eines Beispiels erklärt.
+
+Im nebenstehenden Beispiel wird ein sogenannter `Counter` importiert.
+Dieser befindet sich in der Bibliothek `collections`, die Python selbst bereits mitbringt.
+Dafür verwenden wir die Schlüsselwörter `from` und `import`:
+
+```python
+from collections import Counter
+```
+
+`from` gibt an, aus welcher Bibliothek die nachfolgende Funktion importiert werden soll.
+`import` gibt dann an, welche Funktionalität in diesem Fall importiert werden soll.
+
+Diese Schreibweise hilft uns dabei, unseren Code kürzer zu fassen.
+Eine andere Möglichkeit wäre zum Beispiel, folgende Zeile zu schreiben:
+
+```python
+import collections
+```
+
+Dann müssten wir aber immer, wenn wir einen Counter verwenden wollen, z.B. `counter = collections.Counter()` schreiben.
+Um uns die Schreibarbeit zu sparen, schreiben wir daher explizit auf, welche Funktionalität wir aus dieser Bibliothek
+verwenden wollen und können unseren Code dann kürzer fassen.
+
+**Wichtig:** Auf den ersten Blick im Code kann man nicht erkennen, ob eine Bibliothek zu Python selbst gehört oder ob 
+diese manuell installiert werden muss.

Mit Bibliotheken arbeiten/Bibliotheken/task2/task-info.yaml

@@ -0,0 +1,20 @@
+# Importiere den Counter
+from collections import Counter
+
+
+# Zähle, wie oft einzelne Worte in einem Satz vorkommen
+def zaehle_wortvorkommen(satz):
+    # Zerlege den Satz in einzelne Worte
+    # satz.split() trennt den Text dabei immer bei einem Leerzeichen, Tab oder auch Zeilenumbrüchen!
+    worte = satz.split()
+
+    # Erzeuge einen Zähler, der ermittelt, welche Worte und wie oft diese in dem Satz vorkommen
+    counter = Counter(worte)
+
+    # Gib den Counter zurück, damit wir damit weiterarbeiten können
+    return counter
+
+
+# Zähle die Wortvorkommen in den beiden Sätzen und gib aus, wie oft welches Wort vorkommt:
+print(zaehle_wortvorkommen("Das ist ein langer langer langer Satz mit vielen Wortvorkommen"))
+print(zaehle_wortvorkommen("Das ist ein Satz mit wenigen Wortvorkommen"))

Mit Bibliotheken arbeiten/Bibliotheken/task2/task.md

@@ -0,0 +1,11 @@
+type: edu
+custom_name: Neue Bibliotheken installieren
+files:
+- name: __init__.py
+  visible: false
+- name: tests/__init__.py
+  visible: false
+- name: tests/test_task.py
+  visible: false
+- name: task.py
+  visible: true

Mit Bibliotheken arbeiten/Bibliotheken/task2/task.py

@@ -0,0 +1,55 @@
+# Neue Bibliotheken installieren
+
+Neue Bibliotheken können über die Kommandozeile installiert werden.
+Das ist in vielen Fällen sinnvoll, zum Beispiel wenn man ein Projekt nur verwenden will, das jemand anderes bereits
+programmiert hat.
+
+Die meisten Projekte liefern eine Datei mit, die `requirements.txt` heißt.
+Ist eine solche Datei vorhanden, dann lassen sich die notwendigen Bibliotheken mittels des Programms `pip`
+(**P**ip **I**nstalls **P**ackages) herunterladen und installieren.
+Dazu navigiert man zu dem Ordner, in dem die Datei liegt und ruft dann folgenden Befehl auf:
+
+```bash
+pip install -r requirements.txt 
+```
+
+Da wir in PyCharm arbeiten und diese Datei (noch) nicht besitzen, werden wir vorerst auf die Funktionalität unserer IDE
+zurückgreifen:
+
+Im nebenstehenden Beispiel wird ein sogenannter `DataFrame` erzeugt.
+Dieser stammt aus der Bibliothek `pandas`.
+`pandas` ist eine Bibliothek, die nicht zur Grundausstattung von Python gehört – sie muss nachträglich installiert 
+werden.
+Dies wollen wir nun tun, indem wir sie importieren:
+
+Schreibe dazu die Zeile
+
+```python
+import pandas
+```
+
+in die erste Zeile der Datei.
+PyCharm wird dir nun `pandas` rot unterschlängeln und dich somit darauf hinweisen, dass hier etwas nicht stimmt.
+Du kannst mittels Klick auf die rote Glühbirne und dann im sich öffnenden Kontextmenü "Install pandas" auswählen.
+Oder du öffnest das Menü mittels Tastendruck auf Strg-Enter bzw. Alt-Enter und wählst dann dieselbe Option aus.
+
+Nun siehst du am unteren Rand von PyCharm eine Fortschrittsanzeige, die dich darüber informiert, was gerade getan wird.
+PyCharm installiert jetzt mehrere Dinge:
+Zum einen die Bibliothek `pandas` und zum anderen auch `numpy` (eine weitere Bibliothek zur Berechnung von 
+verschiedenen Dingen) sowie weitere Abhängigkeiten.
+Du merkst schon:
+Eine Bibliothek kommt selten allein!
+
+Wenn du dir den Code nun noch einmal anschaust, dann dürfte dir auffallen, dass wir statt `pandas` `pd` schreiben.
+Das ist gängige Praxis, denn Programmierer sind faul und kürzen Dinge ab, wo es irgend möglich ist.
+Deswegen können wir die Zeile `import pandas` oben um den Zusatz `as pd` ergänzen:
+
+```python
+import pandas as pd
+```
+
+Damit definieren wir, dass wir die Bibliothek `pandas` verwenden wollen, aber statt `pandas` zu schreiben, wollen wir 
+sie mit `pd` abkürzen.
+
+Hast du die Bibliothek `pandas` erfolgreich importiert und den Alias `pd` verwendet, dann kannst du nun auf "Check"
+klicken und deine Eingabe überprüfen lassen.

Mit Bibliotheken arbeiten/Bibliotheken/task3/__init__.py

@@ -0,0 +1,14 @@
+import pandas as pd
+
+
+def create_dataframe():
+    df = pd.DataFrame([
+        [1, 2, 3],
+        [4, 5, 6],
+        [7, 8, 9]
+    ], ["A", "B", "C"], ["D", "E", "F"])
+
+    return df
+
+
+print(create_dataframe())

Mit Bibliotheken arbeiten/Bibliotheken/task3/task-info.yaml

@@ -0,0 +1,9 @@
+import unittest
+
+from task import create_dataframe
+
+
+# todo: replace this with an actual test
+class TestCase(unittest.TestCase):
+    def test_add(self):
+        self.assertIsNotNone(create_dataframe())

Mit Bibliotheken arbeiten/Bibliotheken/task3/task.md

@@ -0,0 +1,5 @@
+content:
+- task1
+- task2
+- task3
+- task4

Mit Bibliotheken arbeiten/Bibliotheken/task3/task.py

@@ -0,0 +1,21 @@
+firstname,lastname
+Kiya,Leblanc
+Kerry,Martin
+Tyrell,Koch
+Simeon,Cannon
+Firat,Spooner
+Mikail,Hess
+Riley,Ryan
+Issa,Ahmed
+Rayan,Melton
+Charly,Wong
+Alessandro,Mata
+Kaison,Todd
+Emerson,Dawe
+Hudson,Whitley
+Max,Mullen
+Neo,Cortes
+Ritik,Kirkland
+Asif,Ramos
+Kymani,Sherman
+Amin,Olsen

Mit Bibliotheken arbeiten/Bibliotheken/task3/tests/__init__.py

@@ -0,0 +1,23 @@
+type: edu
+custom_name: Daten mit Pandas einlesen
+files:
+- name: __init__.py
+  visible: false
+- name: tests/__init__.py
+  visible: false
+- name: names.csv
+  visible: true
+- name: task.py
+  visible: true
+  placeholders:
+  - offset: 0
+    length: 19
+    placeholder_text: '# Pandas importieren und zu pd umbenennen'
+  - offset: 52
+    length: 33
+    placeholder_text: '# DataFrame aus CSV-Datei einlesen'
+  - offset: 90
+    length: 16
+    placeholder_text: '# DataFrame zurückgeben'
+- name: tests/test_task.py
+  visible: false

Mit Bibliotheken arbeiten/Bibliotheken/task3/tests/test_task.py

@@ -0,0 +1,41 @@
+# Daten mit Pandas einlesen
+
+"Pandas" steht für "Python Data Analysis Library" – nicht so offensichtlich, aber umso treffender, wenn man den 
+Funktionsumfang betrachtet, den die Bibliothek bietet.
+
+Wie du in der letzten Aufgabe aus dem vorigen Abschnitt schon gesehen hast, geht es bei Pandas ganz oft um sogenannte
+`DataFrames`.
+`DataFrames` kannst du verstehen wie Tabellen, in denen Daten zeilen- und spaltenweise angezeigt, ausgewertet und
+manipuliert werden können.
+
+Wir wollen mit Pandas einige kleine Übungen machen, um ein Gefühl dafür zu bekommen, wie man damit umgeht und welche
+Möglichkeiten es gibt, um mit Daten umzugehen.
+
+In diesem Beispiel soll es darum gehen, die Datei `names.csv` einzulesen.
+Hierbei handelt es sich wieder um eine CSV-Datei – den Umgang damit hast du in der letzten Übung kennengelernt.
+Dieses Mal verwenden wir allerdings Pandas und nicht den CSV-Reader, den Python standardmäßig mitliefert.
+
+Um eine CSV-Datei zu laden, können wir die Funktion `read_csv` verwenden, die `pandas` oder `pd` anbietet:
+
+```python
+dataframe = pd.read_csv(filename)
+```
+
+Damit erledigen wir innerhalb von einer Zeile das, was mit dem CSV-Reader viele Zeilen benötigt hat – vom Öffnen der 
+Datei, das Erzeugen des Readers, das zeilenweise Einlesen der Datei...
+
+Die Funktion `load_names` soll diesen `DataFrame` nun zurückgeben, damit wir damit weiterarbeiten können.
+Beispielsweise gibt uns die Methode `head` des `DataFrame` den "Kopf" der Tabelle aus, die er repräsentiert.
+Im Normalfall sind das die Titel der Spalten und die ersten fünf Zeilen, jedoch kann man als Parameter angeben, wie 
+viele Zeilen man anzeigen lassen möchte.
+Da die Datei 20 Zeilen hat, lassen wir uns alle 20 anzeigen.
+
+Versuche nun eigenständig, die Platzhalter im Code zu füllen:
+
+- importiere die Bibliothek Pandas und benenne sie zu `pd`
+- lade in der Funktion `load_names` die CSV-Datei, deren Dateiname als Parameter übergeben wird
+- speichere den `DataFrame` in einer Variablen
+- gib diesen mittels `return` zurück
+
+Wenn du alles richtig gemacht hast, solltest du in der Konsole, wenn du das Programm über den grünen Pfeil neben Zeile
+1 ausführst, eine Liste von Namen sehen.

Mit Bibliotheken arbeiten/Pandas/lesson-info.yaml

@@ -0,0 +1,9 @@
+import pandas as pd
+
+
+def load_names(filename):
+    dataframe = pd.read_csv(filename)
+    return dataframe
+
+
+print(load_names("names.csv").head(20))

Mit Bibliotheken arbeiten/Pandas/task1/__init__.py

@@ -0,0 +1,9 @@
+import unittest
+import pandas as pd
+
+from task import load_names
+
+
+class TestCase(unittest.TestCase):
+    def test_add(self):
+        self.assertTrue(isinstance(load_names("names.csv"), pd.DataFrame), msg="load_names gibt einen DataFrame zurück")

Mit Bibliotheken arbeiten/Pandas/task1/names.csv

@@ -0,0 +1,21 @@
+firstname,lastname
+Kiya,Leblanc
+Kerry,Martin
+Tyrell,Koch
+Simeon,Cannon
+Firat,Spooner
+Mikail,Hess
+Riley,Ryan
+Issa,Ahmed
+Rayan,Melton
+Charly,Wong
+Alessandro,Mata
+Kaison,Todd
+Emerson,Dawe
+Hudson,Whitley
+Max,Mullen
+Neo,Cortes
+Ritik,Kirkland
+Asif,Ramos
+Kymani,Sherman
+Amin,Olsen

Mit Bibliotheken arbeiten/Pandas/task1/task-info.yaml

@@ -0,0 +1,27 @@
+type: edu
+custom_name: Daten verändern und hinzufügen
+files:
+- name: __init__.py
+  visible: false
+- name: tests/__init__.py
+  visible: false
+- name: names.csv
+  visible: true
+- name: task.py
+  visible: true
+  placeholders:
+  - offset: 83
+    length: 31
+    placeholder_text: '# korrigiere den Namen von Simeon Cannon zu Simon Cannon'
+  - offset: 119
+    length: 16
+    placeholder_text: '# Entferne Asif Ramos von der Liste'
+  - offset: 140
+    length: 55
+    placeholder_text: '# Füge die Spalte "fullname" hinzu, in der der Vor- und Nachname
+      der Person, getrennt mit einem Leerzeichen, steht'
+  - offset: 200
+    length: 39
+    placeholder_text: '# Berechne die Länge des Namens der Person'
+- name: tests/test_task.py
+  visible: false