pythonkurs_2021

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. musterman_max_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. musterman_max_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.