5 – Bedingungen und Schleifen

Einführung in Python und PsychoPy

Autor

Clemens Brunner

Veröffentlicht

6. November 2025

Kontrollstrukturen

Komplexe Programme laufen nicht linear ab (also Zeile für Zeile vom Anfang eines Scripts bis zum Ende), sondern beinhalten Verzweigungen und Schleifen. Diese sogenannten Kontrollstrukturen steuern den Programmfluss. Wesentlich dabei sind Vergleiche, die bestimmen, ob bestimmte Codezeilen ausgeführt werden oder nicht bzw. wie oft diese wiederholt werden.

Schon bei Funktionen haben wir beobachtet, dass Programmcode nicht linear ausgeführt wird, denn erst beim Aufrufen einer Funktion springt Python zu den entsprechenden Zeilen im Funktionskörper und führt diese aus.

Tipp

Mit Hilfe des sogenannten Debuggers können wir ein Script in “Zeitlupe” ausführen. Im Debug-Modus wartet der Python-Interpreter nach jedem Befehl, bis der nächste manuell gestartet wird. Dadurch können wir den Programmfluss beobachten und den Zustand des Programms bei jedem Schritt inspizieren. Dabei geht man wie folgt vor:

  1. In der IDLE-Shell wählt man Debug – Debugger. Dadurch wird ein neues Werkzeugfenster geöffnet und der Debugger aktiviert. Stellen Sie sicher, dass das Kontrollkästchen “Source” aktiviert ist, um die aktuelle Codezeile zu sehen.

  2. Setzen Sie dann einen Haltepunkt im Python-Skript, indem Sie mit der rechten Maustaste auf die Zeile klicken, an der Sie die Ausführung stoppen möchten und wählen Sie “Set Breakpoint”. Für dieses Beispiel setzen wir einen Haltepunkt gleich in der ersten Zeile (diese wird dann gelb).

  3. Führen Sie jetzt das Skript mit Run – Run Module aus (oder drücken Sie F5). Das Skript wird dann am ersten Haltepunkt gestoppt (und diese Zeile wird noch nicht ausgeführt).

  4. Um die Ausführung fortzusetzen, wählen Sie “Step”, um die aktuelle Zeile auszuführen und in der nächsten Zeile anzuhalten. Wenn die aktuelle Zeile einen Funktionsaufruf enthält und Sie nicht in die Funktion springen möchten (zum Beispiel, weil Sie nicht daran interessiert sind, den Code einer eingebauten Funktion zu sehen), klicken Sie stattdessen auf “Over”.

  5. Wenn sich die aktuelle Zeile bereits in einer Funktion befindet und Sie diese Funktion sofort verlassen möchten, klicken Sie auf “Out”.

Zum Ausprobieren kann man das folgende kurze Script debuggen:

def f(x):
    y = x * 2
    return y

a = f(3)
print("Done.")

In welcher Reihenfolge werden die Code-Zeilen ausgeführt?

Alternativ kann die Website PythonTutor den Programmfluss ebenfalls Schritt für Schritt darstellen. Dazu kopiert man einfach den gesamten Code in das Eingabefeld und klickt auf “Visualize Execution”. So kann man durch wiederholtes Klicken auf “Next” nachvollziehen, wie Python den Code ausführt.

Vergleiche

Vergleiche sind logische Ausdrücke – ihr Ergebnis ist entweder wahr (True) oder falsch (False). In Python gibt es dafür den Datentyp bool. Folgende Vergleichsoperationen sind möglich:

  • Gleichheit: ==
  • Ungleichheit: !=
  • Kleiner: <
  • Kleiner gleich: <=
  • Größer: >
  • Größer gleich: >=

Man kann mehrere logische Ausdrücke mit den folgenden Operatoren verknüpfen:

  • Und-Verknüpfung: and
  • Oder-Verknüpfung: or

Ein Ausdruck kann mit dem Operator not logisch invertiert werden (d.h. aus True wird False und aus False wird True). Weiters gibt es noch folgende Operatoren:

  • is: Identität (prüft, ob es sich um ein und dasselbe Objekt handelt, nicht nur um gleiche Werte)
  • in: Prüft, ob ein Wert in einer Sequenz enthalten ist

Während == zwei Werte miteinander vergleicht, überprüft is zwei Objekte auf Gleichheit (also ob es sich um ein und dasselbe Objekt handelt). Ein Objekt hat einen Wert, zwei verschiedene Objekte können auch denselben Wert haben. Die Funktion id liefert eine eindeutige Nummer (ID) für ein Objekt zurück – zwei verschiedene Objekte haben immer eine unterschiedliche ID (ansonsten handelt es sich um ein und dasselbe Objekt).

Beispiele

x = 2  # Zuweisung
x == 2  # Vergleich
True
x > 2
False
x < 10 and x > 5
False

Die vorige and-Verknüpfung von zwei Vergleichen kann in Python kürzer dargestellt werden:

5 < x < 10
False
x < 10 or x > 5  # macht das Sinn?
True
y = 2
x == y  # Werte vergleichen
True
x is y  # Objekte vergleichen
True

Wir können mit der Funktion id die IDs der Objekte x und y bestimmen:

id(x)
4397405952
id(y)
4397405952

Man erkennt, dass beide Objekte x und y dieselbe ID haben. Dies bedeutet, dass das zugrundeliegende Objekt 2 ein und dasselbe Objekt ist und lediglich zwei Namen x und y hat.

Die tatsächlichen IDs von Objekten sind ein Implementierungsdetail von Python, d.h. es ist nicht relevant, welche Zahl hier zurückgegeben wird. Dennoch kann man diese IDs verwenden, um zwei Objekte auf Gleichheit zu überprüfen, denn nur dann haben beide Objekte dieselbe ID.

Hinweis

Ein weiteres Implementierungsdetail von Python ist, dass es kleine Ganzzahlen genau ein Mal gibt – d.h. wenn man zwei oder mehrere Male kleine Zahlen verwenden möchte (wie im vorigen Beispiel mit x = 2 und y = 2), dann wird immer nur ein Objekt verwendet. Dies dient der Beschleunigung bzw. effizienteren Speichernutzung. Bei großen Zahlen ist das allerdings nicht mehr so:

a = 500
a
500
id(a)
4494103664
b = a  # b und a sind Namen für dasselbe Objekt
b
500
id(b)
4494103664
b = 500  # b ist nun ein unterschiedliches Objekt 500
b
500
id(b)
4494101488
a == b  # Werte gleich?
True
a is b  # Objekte gleich?
False

Das folgende Beispiel veranschaulicht, dass es einen Unterschied zwischen Ganzzahlen (int) und Kommazahlen (float) gibt, obwohl deren Werte (zumindest mathematisch) gleich sein können.

c = 12
d = 12.0
c == d
True
c is d
False

Man sollte Kommazahlen aber ohnehin nie auf Gleichheit überprüfen, da diese aufgrund der begrenzten Genauigkeit nicht exakt repräsentiert werden können. Das folgende Beispiel illustriert diese Eigenschaft von Zahlen des Typs float:

0.1 + 0.1 + 0.1 == 0.3
False

Möchte man so einen Vergleich durchführen, ist es sinnvoller zu fragen, ob der Unterschied zwischen den beiden Werten einen bestimmten (kleinen) Betrag (z.B. \(10^{-15}\)) nicht überschreitet – dann kann man davon ausgehen, dass die Werte numerisch praktisch identisch sind.

(0.1 + 0.1 + 0.1) - 0.3 < 1e-15
True

Das math-Modul liefert die Funktion isclose mit, welche genau diese Überprüfung durchführt:

import math
math.isclose(0.1 + 0.1 + 0.1, 0.3)
True
Tipp

In Python kann man Dezimalzahlen auch in der sogenannten wissenschaftlichen Notation anschreiben. Hier verwendet man eine Darstellung mit Zehnerpotenzen, die man in Python mit e eingeben kann – e kann man als “mal zehn hoch” lesen.

1e0  # 1 mal 10 hoch 0
1.0
-4e0  # -4 mal 10 hoch 0
-4.0
1e1  # 1 mal 10 hoch 1
10.0
3.5e2  # 3.5 mal 10 hoch 2
350.0
1e-2  # 1 mal 10 hoch -2
0.01
1e-15  # 1 mal 10 hoch -15 = 0.000000000000001
1e-15

Bedingungen

Eine Bedingung wird in Python mit den Schlüsselwörtern if, elif und else realisiert. Dabei wird überprüft, ob ein Ausdruck wahr (True) oder falsch (False) ist. Nur falls dieser Ausdruck True ist, wird der nachfolgende eingerückte Codeblock ausgeführt, sonst nicht. Die grundsätzliche Struktur sieht wie folgt aus:

if <statement is True>:
    <do something>
    ...
elif <statement is True>:  # optional
    <do something>
    ...
elif <statement is True>:  # optional
    <do something>
    ...
else:  # optional
    <do something>
    ...

Die Struktur einer Bedingung ist also im Prinzip dieselbe wie die einer Funktion. Zuerst gibt es den Kopf, welcher mit dem Keyword if eingeleitet wird. Danach folgt ein logischer Ausdruck (meist ein Vergleich), und zum Schluss wird die Kopfzeile mit einem : abgeschlossen. Der darauf folgende eingerückte Code wird nur ausgeführt, wenn der logische Ausdruck True ergibt – wenn das nicht der Fall ist, wird der gesamte eingerückte Codeblock übersprungen.

Nur wenn der erste Ausdruck True ist, wird also der eingerückte Code ausgeführt. Danach wird der gesamte restliche if/elif/else-Block verlassen, es wird also kein weiterer Code mehr ausgeführt. Wenn der erste Ausdruck False ist, wird der zugehörige Codeblock nicht ausgeführt und es wird zum nächsten elif-Ausdruck gesprungen (falls vorhanden). Hier wird dann ein weiterer logischer Ausdruck ausgewertet, und falls dieser True ist, wird der dazugehörige eingerückte Codeblock ausgeführt. Falls kein logischer Ausdruck in den elif-Zweigen True ist, wird schließlich der Codeblock im else-Zweig ausgeführt (falls vorhanden).

Wichtig

In einer Bedingung wird maximal ein Codeblock ausgeführt, nämlich der erste, dessen logischer Ausdruck True ergibt. Deshalb ist auch die Reihenfolge der einzelnen Zweige von Bedeutung.

Beispiele

Beginnen wir mit einem einfachen Beispiel, bei dem nur ein if-Zweig vorhanden ist:

a = 2

if a > 0:
    print("a is a positive number")
    print("this is good to know")
a is a positive number
this is good to know

Ergibt der Vergleich a > 0 also False, wird der eingerückte Code nicht ausgeführt:

a = -10

if a > 0:
    print("a is a positive number")
    print("this is good to know")

Man kann optional einen else-Zweig verwenden, der immer dann ausgeführt wird, wenn alle vorhergehenden Zweige False waren:

a = 0

if a > 0:
    print("a is a positive number")
    print("this is good to know")
else:
    print("a is either 0 or a negative number")
a is either 0 or a negative number

Schließlich kann man noch mit elif beliebig viele weitere Zweige einbauen:

a = 0

if a > 0:
    print("a is a positive number")
    print("this is good to know")
elif a < 0:
    print("a is a negative number")
else:
    print("a is 0")
a is 0

Sobald ein Ausdruck in einem if-Block True ist, wird dieser ausgeführt und der gesamte Block wird verlassen. Es werden also keine weiteren Vergleiche mehr durchgeführt.

x = 2

if x == 2:
    print("x is", x)
elif x > 0:
    print("x is greater than 0")
elif x < 0:
    print("x is negative")
else:
    print("x is 0")
x is 2

Dementsprechend ist die Reihenfolge der einzelnen Zweige von Bedeutung:

a = 4

if a > 5:
    print("One")
elif a < 10:
    print("Two")
elif a == 4:
    print("Three")
else:
    print("Four")
Two
a = 4

if a > 5:
    print("One")
elif a == 4:
    print("Three")
elif a < 10:
    print("Two")
else:
    print("Four")
Three

Selbstverständlich kann man Vergleiche nicht nur mit Zahlen durchführen:

s = "Python"

if s == "Python":
    print("Way to go!")
elif s == "R":
    print("Statistics")
else:
    print("Unknown")
Way to go!
s = "R"

if s == "Python":
    print("Way to go!")
elif s == "R":
    print("Statistics")
else:
    print("Unknown")
Statistics

for-Schleifen

Um Befehle zu wiederholen, gibt es die Möglichkeit, Schleifen zu verwenden. Eine häufig verwendete Schleife ist die sogenannte for-Schleife. Als einfaches Beispiel ersetzen wir folgenden repetitiven Code durch eine Schleife:

print("Hallo")
print("Hallo")
print("Hallo")
Hallo
Hallo
Hallo
for i in range(3):
    print("Hallo")
Hallo
Hallo
Hallo

Die sogenannte Schleifenvariable i nimmt hier in den drei Durchläufen drei verschiedene Werte 0, 1 und 2 an – dies sind nämlich genau die Werte, die die Funktion range zurückgibt. Der Name der Schleifenvariable kann beliebig gewählt werden, oft wird für kurze Schleifen einfach i verwendet (man könnte auch _ verwenden, um anzudeuten, dass man an diesem Namen eigentlich nicht weiter interessiert ist). Dieser Name bleibt nach dem Ausführen der Schleife übrigens bestehen, er unterscheidet sich nicht von anderen durch Zuweisung entstandenen Namen.

Hinweis

Überlegen Sie, welchen Wert i am Ende des folgenden Beispiels hat:

i = 800
for i in range(3):
    print("Hello")

Die richtige Antwort lautet 2, da dies der letzte Wert ist, welcher in der Schleife zugewiesen wird. Der Funktionsaufruf range(3) erzeugt nämlich die drei Werte 0, 1 und 2. Die Zuweisung i = 800 zu Beginn hat hier eigenlich überhaupt keinen Effekt (oder anders formuliert, diese Zuweisung ist sinnlos und könnte daher ohne Auswirkungen entfernt werden).

Die Funktion range wird mit range(start, stop, step) aufgerufen (der Hilfetext verrät dazu mehr Details) und erzeugt eine Sequenz, welche aus ganzen Zahlen besteht, die von start (optional) bis stop in der Schrittweite step (optional) läuft. Wenn man sich die einzelnen Elemente in einem range-Objekt ansehen will, muss man dieses zuerst in eine Liste umwandeln:

x = range(10)
x
range(0, 10)
list(x)
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

Grundsätzlich beginnt Python mit 0 zu zählen, d.h. auch range beginnt standardmäßig bei 0. Die letzte Zahl ist nicht mehr Teil der Sequenz, da man so einfach die Anzahl der erzeugten Elemente sehen kann (im Beispiel oben sieht man, dass range(10) aus 10 Elementen besteht).

In Python iteriert eine for-Schleife über alle Elemente einer Sequenz (d.h. alle Datentypen, die aus mehreren Elementen bestehen und iterierbar sind, wie z.B. Strings oder Listen). Im folgenden Beispiel iteriert die Schleife über einen String, d.h. bei jedem Schleifendurchlauf werden die einzelnen Elemente (Buchstaben) eines Strings der Schleifenvariable s zugewiesen:

for s in "String":
    print(s)
S
t
r
i
n
g

Dies funktioniert genauso mit Listen, da diese auch zur Gruppe der Sequenzdatentypen gehören und mehrere Elemente beinhalten können:

a = ["Hello", "world!", "I", "love", "Python!"]

for element in a:
    print(element)
Hello
world!
I
love
Python!

Der Befehl break bricht die Schleife ab. Python springt ans Ende der Schleife und macht von hier mit der Ausführung der noch folgenden Befehlszeilen weiter.

i = 0

for c in "Suchstring":
    if c == "u":
        break  # beende Schleife sofort
    i += 1  # Abkürzung für i = i + 1

print(i)
1

Im Beispiel oben wird ein bestimmtes Zeichen in einem String gesucht, dessen Position dann in i abzulesen ist.

Der Befehl continue geht sofort zur nächsten Iteration der Schleife (überspringt also den restlichen Code der Schleife, der noch danach folgt).

for num in range(2, 10):
    if num % 2 == 0:  # gerade Zahl?
        print("Found an even number", num)
        continue  # überspringe alle restlichen Zeilen innerhalb der Schleife
    print("Found a number", num)
Found an even number 2
Found a number 3
Found an even number 4
Found a number 5
Found an even number 6
Found a number 7
Found an even number 8
Found a number 9

Details zu Strings und Listen folgen in den nächsten Einheiten.

while-Schleifen

Im Gegensatz zu for-Schleifen sind while-Schleifen gut geeignet, wenn nicht im Vorhinein klar ist, wie oft die Schleife durchlaufen werden soll. Im folgenden Beispiel wird eine sogenannte Endlosschleife verwendet (while True ist immer True). Zum Verlassen dieser Endlosschleife wird dann aber auf break zurückgegriffen. Die Funktion input wird verwendet, um Tastatureingaben vom Benutzer abzufragen – die eingegebenen Zeichen werden von dieser Funktion als String zurückgegeben.

while True:
    line = input("> (enter 'q' to quit) ")
    if line == "q":
        break

Ein weiteres Beispiel einer while-Schleife zeigt das folgende Zahlenratespiel:

number = 23  # diese Zahl soll erraten werden

while True:
    guess = int(input("Enter an integer: "))
    if guess == number:
        print("Congratulations, you guessed it.")
        break
    elif guess < number:
        print("No, it is a little higher than that.")
    else:
        print("No, it is a little lower than that.")
Tipp

Die Funktion int wird hier verwendet, um die Benutzereingabe (ein String) in eine Ganzzahl zu konvertieren (z.B. wandelt int("7") den String "7" in eine Zahl 7 um).

Übungen

Übung 1

Schreiben Sie folgendes Programm:

  • Lesen Sie zuerst mit der Funktion input zwei Zahlen ein (weisen Sie diesen beiden Zahlen die Namen x und y zu). Beachten Sie, dass input Strings zurückliefert und dass Sie diese mit der Funktion int in Ganzzahlen umwandeln können.
  • Wenn die Summe der beiden Zahlen größer als 50 ist, geben Sie x + y > 50 am Bildschirm aus.
  • Wenn die Summe der beiden Zahlen kleiner als 50 ist, geben Sie x + y < 50 am Bildschirm aus.
  • Ansonsten geben Sie x + y == 50 aus.
Tipp

Die Builtin-Funktion input ermöglicht es, Eingaben von der Tastatur einzulesen. Man kann beliebige Zeichen eingeben und mit der Eingabetaste bestätigen. Das Ergebnis der Eingabe wird dann von der Funktion zurückgegeben (d.h. man kann diesem Wert auch einen Namen zuweisen, z.B. x = input()). Der Typ des Rückgabewerts ist immer str.

Übung 2

Schreiben Sie eine Funktion is_odd, welche einen Parameter hat und überprüft, ob das übergebene Argument gerade oder ungerade ist (das können Sie z.B. durch den Rest der Division durch 2 überprüfen). Falls das Argument ungerade ist, soll die Funktion True mittels return zurückgeben, sonst False.

Übung 3

Gegeben ist eine Liste lst = ["I", "love", "Python"]. Schreiben Sie eine for-Schleife, welche die einzelnen Elemente in der Liste mit print Zeile für Zeile am Bildschirm ausgibt.

Übung 4

Gegeben ist wieder eine Liste lst = ["I", "love", "Python"]. Schreiben Sie eine for-Schleife, welche über die einzelnen Elemente in der Liste iteriert. Eine zweite (geschachtelte) for-Schleife soll dann über jeden Buchstaben der einzelnen Strings iterieren und jeden Buchstaben einzeln gefolgt vom Zeichen - ausgeben.

Hinweis

Verwenden Sie die Funktion print mit dem Argument end="-". Die Ausgabe soll wie folgt aussehen:

I-l-o-v-e-P-y-t-h-o-n-

Übung 5

Schreiben Sie das folgende verschachtelte if–else-Konstrukt als if–elif–else-Block:

if x > 0:
    print("x is positive")
else:
    if x < 0:
        print("x is negative")
    else:
        print("x is equal to 0")

Überprüfen Sie Ihre Lösung mit den drei Werten x = 5, x = -11 und x = 0 (d.h. bei beiden Varianten soll dasselbe Ergebnis herauskommen).

Übung 6

Schreiben Sie ein Programm, welches die Eingabe einer ganzen Zahl zwischen 1 und 10 erwartet. Falls die Eingabe nicht im erlaubten Bereich liegt, soll eine Meldung ausgegeben werden (“Invalid input. Please try again.”) und die Eingabe wiederholt werden. Falls die Eingabe im erlaubten Bereich liegt, soll die Schleife beendet werden und die eingegebene Zahl ausgegeben werden (z.B. “You entered: 5”).