Lösungen: Teil 8 - Schleifen

Lösung 8.1: Einfache for-Schleife

def zahlen_bis_fuenf():
    """Erstellt eine Liste mit Zahlen von 1 bis 5."""
    zahlen = []
    for i in range(1, 6):
        zahlen.append(i)
    return zahlen

Alternative (List Comprehension):

def zahlen_bis_fuenf():
    """Erstellt eine Liste mit Zahlen von 1 bis 5."""
    return [i for i in range(1, 6)]

Alternative (direkt mit list und range):

def zahlen_bis_fuenf():
    """Erstellt eine Liste mit Zahlen von 1 bis 5."""
    return list(range(1, 6))

Erklärung: range(1, 6) erzeugt Zahlen von 1 bis 5 (6 ist exklusiv).

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Lösung 8.2: Summe mit Schleife

def summe_bis_n(n):
    """Berechnet die Summe von 1 bis n."""
    summe = 0
    for i in range(1, n + 1):
        summe = summe + i
    return summe

Alternative (kürzer):

def summe_bis_n(n):
    """Berechnet die Summe von 1 bis n."""
    summe = 0
    for i in range(1, n + 1):
        summe += i
    return summe

Erklärung:

• summe = 0 ist der Akkumulator (Startwert)
• In jeder Iteration wird der aktuelle Wert i zur Summe addiert
• summe += i ist Kurzform für summe = summe + i

Beispiel für n=5:

• Iteration 1: summe = 0 + 1 = 1
• Iteration 2: summe = 1 + 2 = 3
• Iteration 3: summe = 3 + 3 = 6
• Iteration 4: summe = 6 + 4 = 10
• Iteration 5: summe = 10 + 5 = 15

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Lösung 8.3: Gerade Zahlen zählen

def gerade_zaehlen(zahlen):
    """Zählt gerade Zahlen in einer Liste."""
    anzahl = 0
    for zahl in zahlen:
        if zahl % 2 == 0:
            anzahl += 1
    return anzahl

Erklärung:

• Der Modulo-Operator % gibt den Rest zurück
• zahl % 2 == 0 bedeutet: durch 2 teilbar (gerade)
• Wir zählen mit anzahl += 1 jede gerade Zahl

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Lösung 8.4: Code Reading

Antworten:

1. Wie oft wird die Schleife durchlaufen?

   3 Mal (die Liste zahlen hat 3 Elemente: 10, 20, 30)

2. Tabelle:

Iteration	zahl	summe (vorher)	summe (nachher)
1	10	0	10
2	20	10	30
3	30	30	60

3. Finaler Wert von summe:

   60

Detaillierte Erklärung:

summe = 0                    # summe = 0
zahlen = [10, 20, 30]

# Iteration 1:
zahl = 10                    # Erstes Element
summe = summe + zahl         # 0 + 10 = 10
print(f"Aktuelle Summe: {summe}")  # Ausgabe: Aktuelle Summe: 10

# Iteration 2:
zahl = 20                    # Zweites Element
summe = summe + zahl         # 10 + 20 = 30
print(f"Aktuelle Summe: {summe}")  # Ausgabe: Aktuelle Summe: 30

# Iteration 3:
zahl = 30                    # Drittes Element
summe = summe + zahl         # 30 + 30 = 60
print(f"Aktuelle Summe: {summe}")  # Ausgabe: Aktuelle Summe: 60

print(f"Gesamt-Summe: {summe}")    # Ausgabe: Gesamt-Summe: 60

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Lösung 8.5: Debugging

Fehler: range(1, 10) geht nur bis 9, nicht bis 10. Die Zahl 9 fehlt in der Liste.

Problem:

for i in range(1, 10):  # range(1, 10) = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

Korrekte Lösung:

def ungerade_zahlen():
    """Sammelt ungerade Zahlen von 1 bis 10."""
    ungerade = []

    for i in range(1, 11):  # 11 statt 10, damit 10 inkludiert wird
        if i % 2 == 1:
            ungerade.append(i)

    return ungerade

# Test
print(ungerade_zahlen())  # Ausgabe: [1, 3, 5, 7, 9]

Erklärung:

• range(start, stop) ist exklusiv bei stop (die obere Grenze wird nicht eingeschlossen)
• range(1, 10) erzeugt 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 (ohne 10)
• range(1, 11) erzeugt 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 (mit 10)

Alternative Lösung (nur ungerade Zahlen in range):

def ungerade_zahlen():
    """Sammelt ungerade Zahlen von 1 bis 10."""
    ungerade = []

    for i in range(1, 11, 2):  # Start 1, Stop 11, Step 2 (überspringt gerade Zahlen)
        ungerade.append(i)

    return ungerade

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Bonus-Übungen

Lösung Bonus 3: Fakultät

def fakultaet(n):
    """Berechnet die Fakultät von n (n!)."""
    ergebnis = 1
    for i in range(1, n + 1):
        ergebnis *= i
    return ergebnis

Erklärung:

• Fakultät: n! = n × (n-1) × ... × 2 × 1
• Beispiel 5!: 1 × 2 × 3 × 4 × 5 = 120
• Sonderfall: 0! = 1 (per Definition)

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Lösung Bonus 4: Summe einer Liste

def summe_liste(zahlen):
    """Berechnet die Summe aller Zahlen in einer Liste."""
    summe = 0
    for zahl in zahlen:
        summe += zahl
    return summe

Erklärung: Wir iterieren über alle Elemente und addieren sie zur Summe.

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Lösung Bonus 5: Durchschnitt berechnen

def durchschnitt(zahlen):
    """Berechnet den Durchschnitt einer Liste."""
    summe = 0
    for zahl in zahlen:
        summe += zahl
    return summe / len(zahlen)

Alternative (mit sum):

def durchschnitt(zahlen):
    """Berechnet den Durchschnitt einer Liste."""
    return sum(zahlen) / len(zahlen)

Erklärung: Durchschnitt = Summe aller Zahlen ÷ Anzahl der Zahlen

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Lösung Bonus 6: Gerade Zahlen filtern

def gerade_zahlen(zahlen):
    """Filtert alle geraden Zahlen aus einer Liste."""
    ergebnis = []
    for zahl in zahlen:
        if zahl % 2 == 0:
            ergebnis.append(zahl)
    return ergebnis

Alternative (List Comprehension):

def gerade_zahlen(zahlen):
    """Filtert alle geraden Zahlen aus einer Liste."""
    return [zahl for zahl in zahlen if zahl % 2 == 0]

Erklärung: Wir prüfen jede Zahl mit % 2 == 0 und fügen nur gerade Zahlen der Ergebnis-Liste hinzu.

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Lösung Bonus 10: Liste verdoppeln

def liste_verdoppeln(zahlen):
    """Verdoppelt jedes Element in einer Liste."""
    ergebnis = []
    for zahl in zahlen:
        ergebnis.append(zahl * 2)
    return ergebnis

Alternative (List Comprehension):

def liste_verdoppeln(zahlen):
    """Verdoppelt jedes Element in einer Liste."""
    return [zahl * 2 for zahl in zahlen]

Erklärung: Wir multiplizieren jedes Element mit 2 und fügen es der neuen Liste hinzu.

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Lösung Bonus 13: Primzahl-Checker

def ist_primzahl(n):
    """Prüft, ob eine Zahl eine Primzahl ist."""
    if n < 2:
        return False

    for i in range(2, n):
        if n % i == 0:
            return False

    return True

Optimierte Version:

def ist_primzahl(n):
    """Prüft, ob eine Zahl eine Primzahl ist."""
    if n < 2:
        return False

    # Nur bis zur Quadratwurzel prüfen
    for i in range(2, int(n ** 0.5) + 1):
        if n % i == 0:
            return False

    return True

Erklärung:

• Primzahlen sind nur durch 1 und sich selbst teilbar
• Wir prüfen alle Zahlen von 2 bis n-1 auf Teilbarkeit
• Wenn eine Zahl n teilt, ist es keine Primzahl
• Optimierung: Nur bis √n prüfen nötig

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Lösung Bonus 14: Fibonacci-Sequenz

def fibonacci(n):
    """Generiert die ersten n Fibonacci-Zahlen."""
    if n == 0:
        return []
    elif n == 1:
        return [0]

    fib = [0, 1]
    for i in range(2, n):
        fib.append(fib[i-1] + fib[i-2])

    return fib

Erklärung:

• Fibonacci-Sequenz: Jede Zahl ist die Summe der zwei vorherigen
• Start: [0, 1]
• Dann: 0+1=1, 1+1=2, 1+2=3, 2+3=5, 3+5=8, ...
• Beispiel n=7: [0, 1, 1, 2, 3, 5, 8]

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Lösung Bonus 15: Liste sortieren

def sortiere_liste(zahlen):
    """Sortiert eine Liste aufsteigend."""
    return sorted(zahlen)

Alternative (in-place mit .sort()):

def sortiere_liste(zahlen):
    """Sortiert eine Liste aufsteigend."""
    kopie = zahlen.copy()
    kopie.sort()
    return kopie

Erklärung:

• sorted(zahlen) erstellt eine neue sortierte Liste
• zahlen.sort() sortiert die Liste direkt (in-place)
• Wir kopieren die Liste, damit die Ursprungsliste unverändert bleibt