Python 3 - Lernen und professionell anwenden

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32.10

Lösungen

Beispieldialog:

Hinweis: Die String-Methode count() liefert die Anzahl der Vorkommen eines Strings.

Beispiel:

Aufgabe 2

Eine Primzahl ist eine Zahl, die nur durch 1 und durch sich selbst teilbar ist. Für die Ver-

schlüsselungstechnik werden große Primzahlen gesucht. Entwickeln Sie ein Programm,

das mit einem Pool von Arbeitsprozessen einige 14-stellige Primzahlen findet und den Zeit-

aufwand dokumentiert. Beispielausgabe:

Gehen Sie folgendermaßen vor:

쐽 Definieren Sie eine Funktion, die über Probedivisionen prüft, ob eine natürliche Zahl

Primzahl ist. Dabei wird die Modulo-Operation

% verwendet. Eine Zahl n ist genau dann

durch

m teilbar, wenn n % m == 0 gilt. Diese Funktion liefert True, wenn die übergebene

Zahl Primzahl ist, und sonst

False.

쐽 Im Hauptprogramm wird eine Liste mit 200 14-stelligen Zufallszahlen erzeugt.

쐽 Ein Pool von nebenläufigen Arbeitsprozessen bearbeitet mithilfe der Methode map()

diese Liste und prüft für jede Zahl, ob sie eine Primzahl ist oder nicht. Es entsteht eine

boolesche Liste mit 200 Wahrheitswerten.

쐽 Mithilfe dieser beiden Listen werden die gefundenen Primzahlen ermittelt und ausge-

geben.

32.10 Lösungen

Lösung 1

Der lange Text wird in vier gleich große Teile zerlegt. Dann werden vier Prozesse erzeugt,

die jeweils einen Teil des Textes bearbeiten und die Vorkommen des Suchwortes ermitteln.

Suchbegriff: house

Das Wort 'house' kommt 2620 Mal in Mark Twains Werk vor.

>>> "Banane".count("a")

2

Gefundene Primzahlen:

22579830207709

37510543904287

32605445007229

78943865027147

83975368514483

Bearbeitungszeit: 19.552688 Sekunden

Kapitel 32

Parallele Datenverarbeitung

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Die ermittelte Anzahl hängen sie an die Queue an. Der Hauptprozess liest die Zahlen aus

der Queue und bildet die Summe.

Skript:

Erläuterung:

#1: Hier wird gezählt, wie häufig das kleingeschriebene Suchwort im kleingeschriebenen

Textfragment vorkommt.

#2: Die ermittelte Anzahl wird dann an die Queue gehängt.

#3: Der Benutzer gibt einen Suchbegriff ein.

#4: Die Textdatei mit sämtlichen Werken Mark Twains wird geöffnet. Eine Kopie des Textes

befindet sich im Projektordner.

#5: Der Text wird in vier gleiche Stücke zerlegt. Genauer: Es wird eine Liste aus vier Strings

erzeugt, die zusammen den Text ergeben.

#6: Hier wird eine Liste von vier Prozessen erzeugt. Jeder Prozess soll die Funktion

search() auf ein Stück des Gesamttextes anwenden.

from multiprocessing import Process, Queue

def search(q, text, word):

n = text.lower().count(word.lower()) #1

q.put(n) #2

if __name__ == '__main__':

word = input("Suchbegriff: ") #3

f = open("marktwain.txt") #4

text = f.read()

f.close()

q = Queue()

n = len(text)

chunks = [text[:n//4], text[n//4:n//2],

text[n//2:3*n//4], text[3*n//4:]] #5

processes = [Process(target=search, args=(q, chunk, word))

for chunk in chunks] #6

for p in processes: p.start()

n = 0

for i in range(4): n += q.get() #7

for p in processes: p.join()

print("Das Wort '%s' kommt %i Mal in Mark Twains Werk vor."

% (word, n)) #8

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32.10

Lösungen

#7: Die Werte, die sich in der Queue angesammelt haben (Vorkommenshäufigkeiten des

Wortes

w in den vier Teilstücken des Textes), werden zusammengezählt.

#8: Ausgabe des Ergebnisses als lesbarer Text. Hier wird ein Formatstring mit zwei Platzhal-

tern

%s und %i verwendet. Die Platzhalter werden durch word und n ersetzt.

Lösung 2

Skript:

Erläuterung:

#1: Mit allen natürlichen Zahlen i zwischen 2 und der nach oben gerundeten Wurzel aus n

werden Probedivisionen durchgeführt.

#2: Die Modulo-Operation % liefert den Rest einer ganzzahligen Division. Falls die Division

durch

i ohne Rest aufgeht, ist die Zahl n keine Primzahl. Die Ausführung der Funktion wird

abgebrochen und es wird

False zurückgegeben.

from multiprocessing import Pool

from random import randint

from time import time

from math import ceil, sqrt

def prime(n):

""" Prüft, ob die Zahl n eine Primzahl ist """

for i in range(2, ceil(sqrt(n))): #1

if n%i == 0:

return False #2

return True #3

if __name__ == '__main__':

N = 200 # Anzahl der Zufallszahlen

big_numbers = [randint(10**13, 10**14)

for i in range(N)] #4

start = time() #5

p = Pool() #6

result = p.map(prime, big_numbers) #7

p.close() #8

p.join() #9

seconds = time() – start #10

primes = [big_numbers[i]

for i in range(N) if result[i]] #11

print("Gefundene Primzahlen:")

for pr in primes:

print(pr)

print("Bearbeitungszeit: %f Sekunden" % seconds) #12