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<head>
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<title>Kapitel G06: Eigene Funktionen & Module</title>
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<link rel="stylesheet" href="../../assets/style.css">
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</head>
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<body>
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<header>
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<div class="header-container">
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<nav class="nav-links">
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<a href="../../index.html">🏠 Zur Kursübersicht</a>
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<span>›</span>
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<a href="../05_schleifen_und_wiederholungen/index.html">← Kapitel G05</a>
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<span>›</span>
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<span style="color: white; font-weight: 600;">Kapitel G06</span>
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<span>›</span>
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<a href="../07_listen_und_sequenzen/index.html">Kapitel G07 →</a>
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</nav>
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<div class="header-badge">Grundlagen G06 • Schulabgleich 05.0 & 05.1</div>
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<h1>Eigene Funktionen & Module 🪄📦</h1>
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<p>Lerne, wie du saubere Funktionen baust, Ergebnisse mit return zurückgibst, Variablen-Scopes verstehst und Standard-Module wie math und random nutzt.</p>
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</div>
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</header>
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<main class="container">
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<!-- 1. Analogie & Grundkonzept -->
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<section class="card">
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<h2>1. Die Fabrik-Analogie: Was ist eine Funktion?</h2>
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<p>
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Eine Funktion ist wie eine kleine, eigenständige Fabrikmaschine (oder ein Zauberkasten). Du gibst ihr Zutaten hinein, die Maschine verarbeitet sie, und am Ende liefert sie ein fertiges Produkt heraus!
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</p>
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<div class="box box-analogie">
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<div class="box-title">🏭 Das 3-Schritte-Prinzip jeder Funktion:</div>
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<ol style="margin-left: 20px; margin-top: 8px;">
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<li><strong>Input (Parameter):</strong> Die Zutaten, die du beim Aufruf übergibst (z.B. zwei Zahlen: <code>a = 3</code>, <code>b = 4</code>).</li>
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<li><strong>Verarbeitung:</strong> Die Rechenschritte im Inneren der Funktion (z.B. Satz des Pythagoras <code>c = math.sqrt(a**2 + b**2)</code>).</li>
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<li><strong>Output (<code>return</code>):</strong> Das fertige Produkt, das an dein Hauptprogramm zurückgegeben wird (z.B. <code>5.0</code>).</li>
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</ol>
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</div>
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</section>
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<!-- 2. return vs print -->
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<section class="card">
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<h2>2. Der entscheidende Unterschied: <code>return</code> vs. <code>print()</code></h2>
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<p>Das ist der häufigste Stolperstein für alle Programmieranfänger:</p>
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<div class="extension-grid">
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<div class="extension-card" style="border-left: 4px solid var(--warning);">
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<div class="extension-icon" style="background: var(--warning-light); color: var(--warning);">🖨️</div>
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<div class="extension-info">
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<h4><code>print(...)</code></h4>
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<p>Schreibt nur Text auf den Bildschirm. Das Programm kann mit der Bildschirmausgabe <strong>nicht</strong> weiterrechnen!</p>
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</div>
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</div>
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<div class="extension-card" style="border-left: 4px solid var(--success);">
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<div class="extension-icon" style="background: var(--success-light); color: var(--success);">📦</div>
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<div class="extension-info">
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<h4><code>return ...</code></h4>
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<p>Übergibt den echten Wert zurück an den Aufrufer. Du kannst das Ergebnis in Variablen speichern und weiterverwenden!</p>
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</div>
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</div>
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</div>
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<div class="code-container">
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<div class="code-header">
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<div class="code-dots"><span class="code-dot dot-red"></span><span class="code-dot dot-yellow"></span><span class="code-dot dot-green"></span></div>
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<span>Vergleich: print() vs. return</span>
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</div>
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<pre><span class="cm"># ❌ Falsch: Mit print() kann man nicht weiterrechnen</span>
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<span class="kw">def</span> <span class="fn">quadrat_falsch</span>(<span class="var">x</span>):
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<span class="fn">print</span>(<span class="var">x</span> * <span class="var">x</span>)
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<span class="var">ergebnis</span> = <span class="fn">quadrat_falsch</span>(<span class="num">5</span>) <span class="cm"># Gibt 25 auf der Konsole aus, liefert aber None!</span>
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<span class="cm"># print(ergebnis + 10) # 💥 TypeError: unsupported operand type for +: 'NoneType' and 'int'</span>
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<span class="cm"># ✅ Richtig: Mit return kann der Wert weiterverwendet werden</span>
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<span class="kw">def</span> <span class="fn">quadrat_richtig</span>(<span class="var">x</span>):
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<span class="kw">return</span> <span class="var">x</span> * <span class="var">x</span>
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<span class="var">ergebnis</span> = <span class="fn">quadrat_richtig</span>(<span class="num">5</span>) <span class="cm"># ergebnis ist jetzt der echte Wert 25!</span>
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<span class="fn">print</span>(<span class="var">ergebnis</span> + <span class="num">10</span>) <span class="cm"># Funktioniert perfekt -> Ausgabe: 35</span></pre>
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</div>
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</section>
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<!-- 3. Parameter, Default-Werte & Tupel-Return -->
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<section class="card">
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<h2>3. Standardwerte (Defaults) & Mehrere Rückgabewerte</h2>
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<p>Du kannst Parametern Standardwerte geben, die verwendet werden, wenn beim Aufruf kein Wert übergeben wird:</p>
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<div class="code-container">
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<div class="code-header">
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<div class="code-dots"><span class="code-dot dot-red"></span><span class="code-dot dot-yellow"></span><span class="code-dot dot-green"></span></div>
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<span>Python (Standardwerte und Tupel-Return)</span>
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</div>
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<pre><span class="cm"># Standardwert seiten=6 (W6 Spielwürfel)</span>
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<span class="kw">def</span> <span class="fn">wuerfeln</span>(<span class="var">anzahl</span>: <span class="fn">int</span>, <span class="var">seiten</span>: <span class="fn">int</span> = <span class="num">6</span>) -> <span class="fn">list</span>[<span class="fn">int</span>]:
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<span class="var">ergebnisse</span> = []
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<span class="kw">for</span> <span class="var">_</span> <span class="kw">in</span> <span class="fn">range</span>(<span class="var">anzahl</span>):
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<span class="var">ergebnisse</span>.<span class="fn">append</span>(<span class="var">random</span>.<span class="fn">randint</span>(<span class="num">1</span>, <span class="var">seiten</span>))
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<span class="kw">return</span> <span class="var">ergebnisse</span>
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<span class="fn">print</span>(<span class="fn">wuerfeln</span>(<span class="num">3</span>)) <span class="cm"># 3 normale 6-seitige Würfel</span>
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<span class="fn">print</span>(<span class="fn">wuerfeln</span>(<span class="num">2</span>, <span class="var">seiten</span>=<span class="num">20</span>)) <span class="cm"># 2 20-seitige D20-Würfel</span></pre>
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</div>
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<h3>Mehrere Werte zurückgeben (Tuple-Unpacking):</h3>
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<p>Trenne Rückgabewerte einfach mit Kommas. Beim Aufruf kannst du sie direkt in separate Variablen entpacken:</p>
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<div class="code-container">
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<div class="code-header">
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<span>Python (Mehrere Rückgabewerte)</span>
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</div>
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<pre><span class="kw">def</span> <span class="fn">min_max_spanne</span>(<span class="var">werte</span>: <span class="fn">list</span>[<span class="fn">float</span>]) -> <span class="fn">tuple</span>[<span class="fn">float</span>, <span class="fn">float</span>]:
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<span class="kw">return</span> <span class="fn">min</span>(<span class="var">werte</span>), <span class="fn">max</span>(<span class="var">werte</span>)
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<span class="cm"># Beide Werte auf einmal entpacken:</span>
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<span class="var">tiefster</span>, <span class="var">hoechster</span> = <span class="fn">min_max_spanne</span>([<span class="num">12.5</span>, <span class="num">3.1</span>, <span class="num">18.9</span>])
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<span class="fn">print</span>(<span class="str">f"Minimum: {tiefster}, Maximum: {hoechster}"</span>)</pre>
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</div>
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</section>
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<!-- 4. Scope: Lokal vs. Global -->
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<section class="card">
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<h2>4. Gültigkeitsbereich: Lokaler vs. Globaler Scope 🏠</h2>
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<div class="box box-tipp">
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<div class="box-title">🏨 Die Hotelzimmer-Regel:</div>
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Variablen, die <strong>innerhalb</strong> einer Funktion erstellt werden (z.B. Zwischenergebnisse oder Zähler), sind <strong>lokal</strong>. Sie existieren nur für die Dauer des Funktionsaufrufs und sind von außen unsichtbar und unzugänglich.
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</div>
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<div class="code-container">
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<div class="code-header"><span>Scope-Veranschaulichung</span></div>
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<pre><span class="var">globaler_name</span> = <span class="str">"Alice"</span> <span class="cm"># Überall im gesamten Programm sichtbar</span>
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<span class="kw">def</span> <span class="fn">geheimnis</span>():
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<span class="var">lokales_passwort</span> = <span class="str">"Geheim123"</span> <span class="cm"># Nur HIER DRINNEN sichtbar!</span>
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<span class="fn">print</span>(<span class="str">"In Funktion:"</span>, <span class="var">lokales_passwort</span>)
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<span class="fn">geheimnis</span>()
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<span class="cm"># print(lokales_passwort) # 💥 NameError: name 'lokales_passwort' is not defined!</span></pre>
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</div>
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</section>
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<!-- 5. Die Standardbibliothek Module -->
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<section class="card">
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<h2>5. Die Python-Werkzeugkiste: Module <code>math</code> & <code>random</code></h2>
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<p>Python bringt hunderte nützliche Module mit. Du bindest sie mit <code>import modulname</code> am Anfang deiner Datei ein:</p>
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<div class="extension-grid">
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<div class="extension-card">
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<div class="extension-icon" style="background: #e0f2fe; color: #0284c7;">📐</div>
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<div class="extension-info">
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<h4>Modul <code>math</code></h4>
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<p><strong><code>math.sqrt(x)</code>:</strong> Quadratwurzel von x<br>
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<strong><code>math.pi</code>:</strong> Kreiszahl π ≈ 3.14159...<br>
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<strong><code>math.pow(b, e)</code>:</strong> Potenzieren $b^e$<br>
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<strong><code>math.floor(x)</code> / <code>math.ceil(x)</code>:</strong> Ab-/Aufrunden</p>
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</div>
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</div>
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<div class="extension-card">
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<div class="extension-icon" style="background: #fdf4ff; color: #a855f7;">🎲</div>
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<div class="extension-info">
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<h4>Modul <code>random</code></h4>
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<p><strong><code>random.randint(a, b)</code>:</strong> Zufalls-Ganzzahl von a bis b<br>
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<strong><code>random.random()</code>:</strong> Zufalls-Float zwischen 0.0 und 1.0<br>
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<strong><code>random.choice(liste)</code>:</strong> Zufälliges Element wählen<br>
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<strong><code>random.shuffle(liste)</code>:</strong> Liste mischen</p>
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</div>
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</div>
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</div>
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</section>
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<!-- 6. Aufgaben & Checkliste -->
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<section class="card">
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<h2>6. 🎯 Deine Aufgaben in <code>aufgabe.py</code></h2>
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<p>Öffne die Datei <code>g06_funktionen_und_module/aufgabe.py</code> und bearbeite die folgenden 4 Aufgaben:</p>
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<ul class="task-list">
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<li class="task-item">
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<input type="checkbox" class="task-checkbox" id="t1">
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<label for="t1" class="task-label">
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<strong>TODO 1: <code>hypotenuse(a: float, b: float) -> float</code></strong><br>
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Berechnet $c = \sqrt{a^2 + b^2}$ mittels <code>math.sqrt</code>. Löst einen <code>ValueError</code> aus bei negativen Seitenlängen.
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</label>
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</li>
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<li class="task-item">
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<input type="checkbox" class="task-checkbox" id="t2">
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<label for="t2" class="task-label">
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<strong>TODO 2: <code>zylinder_volumen(radius: float, hoehe: float) -> float</code></strong><br>
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Berechnet $V = \pi \cdot r^2 \cdot h$ mittels <code>math.pi</code>. Löst einen <code>ValueError</code> aus, wenn <code>radius < 0</code> oder <code>hoehe < 0</code>.
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</label>
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</li>
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<li class="task-item">
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<input type="checkbox" class="task-checkbox" id="t3">
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<label for="t3" class="task-label">
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<strong>TODO 3: <code>wuerfle_wuerfel(anzahl: int, seiten: int = 6) -> list[int]</code></strong><br>
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Simuliert Würfe mit <code>random.randint(1, seiten)</code>. Standardwert ist <code>seiten=6</code>. Löst einen <code>ValueError</code> aus bei <code>anzahl < 0</code> oder <code>seiten < 1</code>.
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</label>
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</li>
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<li class="task-item">
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<input type="checkbox" class="task-checkbox" id="t4">
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<label for="t4" class="task-label">
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<strong>TODO 4: <code>statistik(zahlen: list[float]) -> tuple[float, float, float]</code></strong><br>
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Gibt das 3er-Tupel <code>(min_wert, max_wert, mittelwert)</code> zurück. Löst einen <code>ValueError</code> aus, falls die Liste leer ist.
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</label>
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</li>
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</ul>
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<h3>💡 Lösungshinweise (Aufklappen bei Bedarf)</h3>
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<details>
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<summary>🔍 Tipp zu TODO 1 & 2 (Geometrie mit math)</summary>
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<div class="details-content">
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<div class="code-container">
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<pre><span class="kw">import</span> <span class="var">math</span>
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<span class="kw">def</span> <span class="fn">hypotenuse</span>(<span class="var">a</span>: <span class="fn">float</span>, <span class="var">b</span>: <span class="fn">float</span>) -> <span class="fn">float</span>:
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<span class="kw">if</span> <span class="var">a</span> < <span class="num">0</span> <span class="kw">or</span> <span class="var">b</span> < <span class="num">0</span>:
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<span class="kw">raise</span> <span class="fn">ValueError</span>(<span class="str">"Seitenlängen dürfen nicht negativ sein"</span>)
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<span class="kw">return</span> <span class="var">math</span>.<span class="fn">sqrt</span>(<span class="var">a</span>**<span class="num">2</span> + <span class="var">b</span>**<span class="num">2</span>)</pre>
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</div>
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</div>
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</details>
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<details>
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<summary>🔍 Tipp zu TODO 3 (Würfelsimulator mit random)</summary>
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<div class="details-content">
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<div class="code-container">
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<pre><span class="kw">import</span> <span class="var">random</span>
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<span class="kw">def</span> <span class="fn">wuerfle_wuerfel</span>(<span class="var">anzahl</span>: <span class="fn">int</span>, <span class="var">seiten</span>: <span class="fn">int</span> = <span class="num">6</span>) -> <span class="fn">list</span>[<span class="fn">int</span>]:
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|
<span class="kw">if</span> <span class="var">anzahl</span> < <span class="num">0</span> <span class="kw">or</span> <span class="var">seiten</span> < <span class="num">1</span>:
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<span class="kw">raise</span> <span class="fn">ValueError</span>(<span class="str">"Ungültige Würfel-Parameter"</span>)
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<span class="var">ergebnisse</span> = []
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<span class="kw">for</span> <span class="var">_</span> <span class="kw">in</span> <span class="fn">range</span>(<span class="var">anzahl</span>):
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|
<span class="var">ergebnisse</span>.<span class="fn">append</span>(<span class="var">random</span>.<span class="fn">randint</span>(<span class="num">1</span>, <span class="var">seiten</span>))
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<span class="kw">return</span> <span class="var">ergebnisse</span></pre>
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|
</div>
|
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</div>
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|
</details>
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|
<details>
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|
<summary>🔍 Tipp zu TODO 4 (Statistik & Tupel-Return)</summary>
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<div class="details-content">
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|
<div class="code-container">
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|
<pre><span class="kw">def</span> <span class="fn">statistik</span>(<span class="var">zahlen</span>: <span class="fn">list</span>[<span class="fn">float</span>]) -> <span class="fn">tuple</span>[<span class="fn">float</span>, <span class="fn">float</span>, <span class="fn">float</span>]:
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<span class="kw">if</span> <span class="kw">not</span> <span class="var">zahlen</span>:
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<span class="kw">raise</span> <span class="fn">ValueError</span>(<span class="str">"Die Liste darf nicht leer sein"</span>)
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<span class="kw">return</span> <span class="fn">min</span>(<span class="var">zahlen</span>), <span class="fn">max</span>(<span class="var">zahlen</span>), <span class="fn">sum</span>(<span class="var">zahlen</span>) / <span class="fn">len</span>(<span class="var">zahlen</span>)</pre>
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</div>
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</div>
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|
</details>
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</section>
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<!-- 7. Testen & Navigation -->
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<section class="card">
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<h2>7. 🧪 Testen & Weitergehen</h2>
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<p>Führe im Terminal den Unittest aus:</p>
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<div class="code-container">
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<div class="code-header"><span>Terminal</span></div>
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<pre><code>python3 test_aufgabe.py</code></pre>
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|
</div>
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<div class="footer-nav">
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|
<a href="../05_schleifen_und_wiederholungen/index.html" class="btn btn-secondary">← Zurück zu Kapitel G05</a>
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|
<a href="../07_listen_und_sequenzen/index.html" class="btn">Weiter zu Kapitel G07 (Listen & Sequenzen) →</a>
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</div>
|
|
</section>
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|
|
|
</main>
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|
|
<!-- Lokale Gamification-Scripts (funktionieren auch offline per Doppelklick via file://) -->
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|
<script src="../../assets/gamification_data.js"></script>
|
|
<script src="../../assets/gamification.js"></script>
|
|
</body>
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</html>
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