pythonkurs2020_1_get_started

Übungsklausur

• Klausurtyp: Open-Book-Exam.
• Bearbeitungszeit: 45 Minuten (+ 10 Minuten für Download & Upload)
• Erreichbare Punkte: 45
• Bestehensgrenze: 25 Punkte

Der Code muss in Python 3.8.5 mit numpy 1.19.2, pandas 1.1.3, matplotlib 3.3.2, seaborn 0.11.0 bzw. plotly 4.12.0 lauffähig sein. Falls weitere Pakete oder andere Versionen verwendet werden, muss die jeweilige Version angegeben werden.

Aufgabe 1: Grundlagen (18 Punkte)

• Erstellen Sie eine Python-Datei mit dem Namen <Nachname>_<Vorname>_mockexam.py (z.B. kern_moritz_mockexam.py) und bearbeiten in dieser Datei die Aufgabe.

Aufgabe 1a: Get Started (2 Punkte)

• Definieren Sie die beiden Variablen a und b als 3 bzw. 5 (1 Punkt)
• Geben Sie das Produkt das Ergebnis von (a-b)/(a+b) aus. (Tipp: print) (1 Punkt)

Aufgabe 1b: Einfache Funktion (6 Punkte)

• Definieren Sie eine Funktion berechnung, die die Variablen a und b als Input hat. (1 Punkt)
• Die Funktion soll prüfen, ob die Summe von a und b gleich 0 ist, falls dies der Fall ist: Printe a+b muss ungleich 0 sein. und gebe None zurück. *(2 Punkte)
  • andernfalls, gebe das Ergebnis von (a-b)/(a+b) zurück. (2 Punkte)
• Werten Sie die Funktion aus für die Inputkombination (a=0, b=0) und (a=1, b=2) (1 Punkt)

Aufgabe 1c: Datentypen (6 Punkte)

• Erstellen Sie eine Variable x als Float mit dem Wert 0. (1 Punkt)
• Definieren Sie die variable x_is_float als TRUE, falls x vom Typ float, andernfalls als FALSE. Tipp: Verwenden Sie dazu die Funktion isinstance. (1 Punkt)
• Erstellen Sie ein dictionary mit dem Namen farben mit folgendem Mapping (3 Punkte)
  • “red” -> (255, 0, 0)
  • “green” -> (0, 255, 0)
  • “blue” -> (0, 0, 255)
• Lassen Sie sich das Element mit dem Key green ausgeben. (1 Punkt)

Aufgabe 1d: Schleifen (4 Punkte)

• Erstellen Sie mit einer for-Schleife folgende Ausgabe (… ausgeschrieben) (4 Punkte)

    1
    12
    123
    1234
    ...
    123456789
  

Aufgabe 2: Wichtige Pakete (27 Punkte)

• Erstellen Sie ein IPython-Notebook mit dem Namen <Nachname>_<Vorname>_mockexam.ipynb (z.B. kern_moritz_mockexam.ipynb) und bearbeiten in dieser Datei die Aufgabe.

Aufgabe 2a: Numpy (7 Punkte)

• Erstellen Sie geschickt einen Vektor v, der wie folgt aussieht. (1 Punkt)

    [  0,   4,   8,  12,  16, ..., 196]
  

• Erstellen Sie eine Matrix m der Dimension (50,50), die auf ihren Diagonalen überall eine 1 hat sonst nur Nullen. (1 Punkt)
• Setzen Sie das letzte Element rechts unten in der Matrix m auf NA. (1 Punkt)
• Initialisieren Sie einen Zufallszahlengenerator. (1 Punkt)
• Verwenden Sie den Zufallszahlengenerator, um einen Vektor z der Dimension (1,50) mit unabhängig normalverteilten Zufallsvariablen zu erzeugen. (1 Punkt)
• Berechnen Sie elementweise den Logarithmus von z und speichern Sie den Vektor als z_log. (1 Punkte)
• Berechnen Sie mit das Matrixprodukt von z_log und m. (1 Punkt)

Aufgabe 2b: Pandas Basics (9 Punkte)

Für diese Aufgabe benötigen Sie den Datensatz pendler.csv.

• Importieren Sie den Datensatz pendler.csv. Tipp: Setzen Sie die folgenden Parameter beim Import mit Pandas sep=";" und thousands=".". (2 Punkte)
• Lassen Sie sich die ersten 5 Zeilen ausgeben. (1 Punkt)
• Aus wie vielen Zeilen und Spalten besteht der Datensatz? (1 Punkt)
• Löschen Sie die Spalte Gemeindekennziffer und setzen Sie die Spalte Name als Index. Speichern Sie den so erhaltenen Datensatz ab und verwenden ihn für die folgenden Aufgaben. (2 Punkte)
• Erstellen Sie eine neue Spalte Nettopendler, die sich als Differenz aus der Spalte Einpendler und Auspendler ergibt. (1 Punkt)
• Geben Sie die 5 Städte aus mit den größten Nettopendlern. Wie viele Nettopendler hat Mannheim? (2 Punkte)

Aufgabe 2c: Pandas Advanced (6 Punkte)

• Erstellen Sie eine neue Spalte Einpendlerquote, indem Sie die Spalte Einpendler durch Erwerbstaetige_am_Arbeitsort teilen. (1 Punkt)
• Geben Sie die Korrelation zwischen Erwerbstaetige_am_Arbeitsort und Einpendlerquote an. (2 Punkte)
• Filtern Sie den Datensatz nach Städten mit mindestens 10.000 Erwerbstätigen am Arbeitsort. Welcher Ort hat die höchste Einpendlerquote? Wie hoch ist diese Quote? (3 Punkte)

Aufgabe 2d: Grafiken (5 Punkte)

• Erstellen Sie einen Scatterplot mit den Einpendlern auf der x-Achse und den Auspendlern auf der y-Achse. Sie dürfen dabei ein Paket Ihrer Wahl verwenden (z.B. Pandas, Matplotlib, Seaborn, Plotly). (5 Punkte)

Abgabe

Senden Sie die beiden von Ihnen erstellten Dateien bis Abgabeschluss per E-Mail an kurse@stads.de.