pythonkurs_2021

Zertifikatsklausur 23.11.

• Klausurtyp: Open-Book-Exam
• Bearbeitungszeit: 45 Minuten (+ 15 Minuten für Download & Upload)
• Erreichbare Punkte: 45
• Bestehensgrenze: mit 25 Punkten auf jeden Fall bestanden

Abgabe bis spätestens 11:00 Uhr per E-Mail an kurse@stads.de.

Der Code muss lauffähig sein unter: 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. Falls weitere Pakete oder andere Versionen verwendet werden, muss die jeweilige Version angegeben werden.

Wir schreiben in dieser Klausur mit x^y die y-ste Potenz von x. Zum Beispiel schreiben wir 3^4 für 3 hoch 4 also für 3*3*3*3=81.

Aufgabe 1: Grundlagen (18 Punkte)

** Erstellen Sie eine Python-Datei mit dem Namen <Nachname>_<Vorname>_exam.py (z.B. mustermann_max_exam.py) und bearbeiten Sie in dieser Datei die folgende Aufgabe.

Aufgabe 1a: Get Started (2 Punkte)

• Wir betrachten ein rechtwinkliges Dreieck mit den Seitenlängen a, b und c. Definieren Sie die die Variablen b und c als 4 bzw. 5. (1 Punkt)
• Geben Sie die fehlende Kathete des Dreieckes, d.h. (c^2-b^2)^(1/2), an. (Tipp: **, print) (1 Punkt)

Aufgabe 1b: Einfache Funktion (6 Punkte)

• Definieren Sie eine Funktion pythagoras, die zwei Variablen b und c als Input hat. (1 Punkt)
• Die Funktion soll prüfen, ob c^2 kleiner b^2 ist;
  • falls dies der Fall ist: Printe c^2 muss groesser gleich b^2 sein. und gebe 0 zurück. (2 Punkte)
  • andernfalls, gebe das Ergebnis von (c^2-b^2)^(1/2) zurück. (2 Punkte)
• Werten Sie die Funktion für die Inputkombination (b=12, c=13) und (b=24, c=7) aus. (1 Punkt)

Aufgabe 1c: Datentypen (6 Punkte)

• Erstellen Sie eine Variable z mit dem Wert 1. Konvertieren Sie z explizit zu einem Boolean (True/False) und speichern Sie das Ergebnis als a (1 Punkt)
• Definieren Sie die Variable z_is_is_bool als TRUE, falls z vom Typ bool ist und andernfalls als FALSE. Tipp: Verwenden Sie dazu die Funktion isinstance. (1 Punkt)
• Erstellen Sie ein dictionary mit dem Namen coronaverbreitung mit folgendem Mapping auf jeweils einen String. (3 Punkte)
  • ”–” -> “Beide sind geimpft.”
  • ”-+” -> “Nur der Infizierende ist geimpft.”
  • ”+-“ -> “Nur der Infizierte ist geimpft.”
  • ”++” -> “Keiner der Beiden ist geimpft.”
• Lassen Sie sich das Element mit dem Key +- ausgeben. (1 Punkt)

Aufgabe 1d: Schleifen (4 Punkte)

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

    1
    22
    4444
    88888888
    16161616161616161616161616161616
    32323232...32
    64646464646464...64
  

Aufgabe 2: Wichtige Pakete (27 Punkte)

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

Aufgabe 2a: Numpy (6 Punkte)

• Erstellen Sie geschickt einen Vektor v, der aus 8 äquidistanten Stützstellen auf dem abgeschlossenen Intervall [0,1] besteht, d.h. folgendermaßen aussieht. (1 Punkt)

    [0, 0.1428, 0.2857, 0.4285, 0.5714, 0.7142, 0.8571, 1]
  

• Initialisieren Sie einen Zufallszahlengenerator. (1 Punkt)
• Verwenden Sie den Zufallszahlengenerator, um zwei Vektoren U und V mit jeweils 1000 unabhängig auf dem Intervall [0, 1] gleichverteilten Zufallszahlen zu simulieren. (1 Punkt)
• Berechnen Sie aus den beiden Vektoren elementweise den Vektor Z als (-2 log(U))^(-1/2) * cos(2 * pi * V). (Tipp: np.log, np.cos, np.pi, np.sqrt) (2 Punkt)
• Geben Sie den Mittelwert und die Varianz von Z an. (1 Punkte)

Aufgabe 2b: Pandas Basics (9 Punkte)

Für diese Aufgabe benötigen Sie den Datensatz data.csv. Dieser enthaelt Informationen zu Videospielen, die mehr als 100000 mal verkauft wurden. Es muss ersichtlich sein, wie Sie auf die Antworten gekommen sind.
**Hinweis: die Spalten mit Verkaufszahlen sind in Millionen.

• Importieren Sie den Datensatz data.csv und speichern Sie diesen als df. (2 Punkte)
• Lassen Sie sich die ersten 12 Zeilen ausgeben. (1 Punkt)
• Aus wie vielen Zeilen und Spalten besteht der Datensatz? (1 Punkt)
• Löschen Sie alle Zeilen aus df in denen fehlende Werte vorkommen und überschreiben Sie die Variable df. (2 Punkte)
• Erstellen Sie eine neue Spalte relative_sales_eu, die sich als Quotient der Spalten EU_Sales und Global_Sales ergibt. (1 Punkt)
• Geben Sie an, wie viele weltweite Verkäufe (Global_Sales) das Spiel ‘Grand Theft Auto IV’ auf der Platform ‘PS3’ erzielt hat. (2 Punkte)

Aufgabe 2c: Grafiken (5 Punkte)

• Filtern Sie den Datensatz df auf Spiele vom Publisher ‘Nintendo’ und speichern Sie das Ergebnis als df_nintendo (1 Punkte)
• Erstellen Sie einen Scatterplot mit dem Jahr (Year) auf der x-Achse und den weltweiten Verkäufen (Global_Sales) von Nintendo auf der y-Achse. Sie dürfen dabei ein Paket Ihrer Wahl verwenden (z.B. Pandas, Matplotlib, Seaborn, Plotly). (4 Punkte)

Aufgabe 2d: Pandas Advanced (7 Punkte)

• Gruppieren Sie den Datensatz df nach der Spalte Name und berechnen Sie für jedes Spiel, die Summe der globalen Verkäufe Global_Sales über alle Plattformen. Speichern Sie das neue Dataframe als df_agg. (2 Punkte)
• Geben Sie die 5 Spiele aus, welche Plattformübergreifend die meißten globalen Verkäufe erzielt haben. (2 Punkte)
• Welcher Publisher hat am meißten Spiele produziert und wieviele sind es? Dabei soll ein Spiel auf mehreren Plattformen nur einmal gezaehlt werden. (3 Punkte)

Abgabe

Senden Sie die beiden von Ihnen erstellten Dateien bis Abgabeschluss (11 Uhr) per E-Mail an kurse@stads.de.