Table Of Content.
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Key Stage 3
COMPUTING
STUDENT REFERENCE AND EXERCISES
PART II
y
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.
Minecraft Pi Book
Craig Richardson
June 13, 2013
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Contents
1 Introduction 1
1.1 UsingthisBook . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 StandardsUsedinthisBook . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
2 GettingStarted 5
2.1 ProgrammingwithPython . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.1.1 TheMinecraftPiAPI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.1.2 WritingandRunningCode . . . . . . . . . . . . . . . . 7
3 PythonSyntax 11
3.1 MinecraftExercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3.1.1 TeleportthePlayer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3.1.2 TeleportthePlayerPrecisely . . . . . . . . . . . . . . . 15
3.1.3 TeleportationTour . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3.1.4 StopSmashingThings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.2 VariablesandDataTypes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.2.1 Integers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.2.2 Floats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.2.3 Booleans . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
3.2.4 ChangingValuesofVariables . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.3 WhitespaceandStatements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.3.1 StatementsandLineBreaks . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.3.2 Indentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.4 Comments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.4.1 SingleLineComments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.4.2 Multi-lineComments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
4 MathsOperations 29
4.1 MinecraftExercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
4.1.1 StackingBlocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
4.1.2 SuperJump . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
i
ii CONTENTS
4.1.3 SetBlockBelowPlayer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
4.1.4 SpeedBuilding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
4.1.5 Proportions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
4.2 Operators,ExpressionsandStatements . . . . . . . . . . . . . 37
4.2.1 Addition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
4.2.2 Subtraction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
4.2.3 Multiplication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
4.2.4 Division . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
4.2.5 Exponentials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
4.2.6 Modulo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
4.3 OperatorOrder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
4.4 InterchangingVariablesandValues . . . . . . . . . . . . . . . 43
4.5 ShorthandOperators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
5 StringsandConsoleOutput 47
5.1 MinecraftExercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
5.1.1 HelloMinecraftWorld . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
5.1.2 InputtingYourMessage . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
5.1.3 UserName . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
5.1.4 MadLibs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
5.1.5 CreateaBlockwithInput . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
5.1.6 SprintRecord . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
5.2 Strings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
5.2.1 Substrings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
5.3 StringFunctionsandMethods . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
5.3.1 len() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
5.3.2 .lower() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
5.3.3 .upper() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
5.3.4 str() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
5.4 Print . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
5.4.1 PrintingStringVariables . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
5.4.2 JoiningStrings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
5.4.3 ConcatenatingIntegers,FloatsandBooleans . . . . . 62
5.4.4 PlaceholdersinStrings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
5.4.5 raw_input() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
5.4.6 input() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
5.5 DateandTime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
5.5.1 GettingtheCurrentDateandTime . . . . . . . . . . . 66
6 ComparatorsandControlFlow 67
6.1 MinecraftExercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
CONTENTS iii
6.1.1 Swimming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
6.1.2 Doyouwanttostopsmashingthings? . . . . . . . . . 69
6.1.3 Bringusashrubbery . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
6.1.4 TakeaShower . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
6.1.5 SecretPassage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
6.2 Comparators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
6.2.1 EqualTo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
6.2.2 NotEqualTo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
6.2.3 LessThan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
6.2.4 LessThanorEqualTo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
6.2.5 GreaterThan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
6.2.6 GreaterThanorEqualTo . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
6.3 BooleanOperators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
6.3.1 and . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
6.3.2 or . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
6.3.3 not . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
6.3.4 BooleanOperatorOrder . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
6.4 If,ElseandElif . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
6.4.1 ifStatements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
6.4.2 else . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
6.4.3 elif . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
6.4.4 NestedIfstatements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
6.4.5 CheckingForLetters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
7 Functions 99
7.1 MinecraftExercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
7.1.1 AForest . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
7.1.2 ArmingTNT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
7.1.3 WoolColour . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
7.1.4 Turtle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
7.1.5 ImportBlockModule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
7.2 Functionsyntax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
7.2.1 Callingafunction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
7.2.2 Return . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
7.2.3 MultipleArguments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
7.3 Modules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
7.3.1 Import . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
7.3.2 from . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
7.3.3 ImportAll* . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
7.4 Built-inFunctionsandMethods . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
7.4.1 max() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
iv CONTENTS
7.4.2 min() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
7.4.3 abs() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
7.4.4 type() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
8 ListsandDictionaries 119
8.1 MinecraftExercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
8.1.1 GlitchingSign . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
8.1.2 BlockbyNumbers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
8.1.3 TeamCamera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
8.1.4 DictionaryofWool . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
8.1.5 HackingaFriend’sGame . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
8.2 Lists . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
8.2.1 Definingalist . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
8.2.2 Accessingalistitem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
8.2.3 Changingalistitem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
8.3 ListCapabilitiesandFunctions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
8.3.1 Addinganitem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
8.3.2 ListLength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
8.3.3 ListSlicing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
8.3.4 Searching . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
8.3.5 InsertinganItem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
8.3.6 RemovinganItem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
8.3.7 Loopingthroughalist . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
8.3.8 Sortingalist . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
8.3.9 AddingTogetherItemsinaList . . . . . . . . . . . . . . 136
8.4 Dictionaries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
8.4.1 DefiningaDictionary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
8.4.2 AccessingItemsinDictionaries . . . . . . . . . . . . . 138
8.4.3 Changing/AddinganItemwithaDictionary . . . . . 138
8.4.4 DeletingItemsinDictionaries . . . . . . . . . . . . . . 139
9 FunctionsandLists 141
9.1 MinecraftExercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
9.1.1 PixelArt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
9.1.2 ShadowCastle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
9.2 UsingFunctionswithLists . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
9.2.1 ListsasArguments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
9.2.2 LoopsandListsinFunctions . . . . . . . . . . . . . . . 145
9.2.3 ModifyingEachListItem . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
9.2.4 FunctionstoModifyEachIteminaList . . . . . . . . . 147
9.2.5 MoreOnrange() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
CONTENTS v
9.2.6 ConvertingaListintoaString . . . . . . . . . . . . . . 149
9.2.7 SplittingaStringintoaList . . . . . . . . . . . . . . . . 149
9.3 UsingMultipleLists . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
9.3.1 Multi-dimensionalLists . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
9.3.2 JoiningTwoLists . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
9.3.3 UsinganUndefinedNumberofLists . . . . . . . . . . 153
10 Loops 155
10.1 MinecraftExercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
10.1.1 MidasTouch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
10.1.2 TreeFighter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
10.1.3 ChatwithaLoop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
10.1.4 Pyramid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
10.1.5 HotandCold . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
10.1.6 AdaptExercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
10.2 WhileLoop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
10.2.1 BooleanOperatorsandWhileLoops . . . . . . . . . . . 163
10.2.2 AvoidingInfiniteLoops . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
10.2.3 Break . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
10.2.4 while/else . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
10.3 ForLoops . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
10.3.1 StringsasLists . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
10.3.2 LoopingOveraDictionary . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
10.3.3 UsingIndexeswithForLoops . . . . . . . . . . . . . . . 168
10.3.4 ZippingTwoLists . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
10.3.5 For/ElseLoops . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
10.3.6 BreakingaFor/ElseLoop . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
11 AdvancedTopicsinPython 173
11.1 MinecraftExercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
11.2 IteratingOverDataStructures . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
11.2.1 items() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
11.2.2 Tuples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
11.2.3 keys() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
11.2.4 values() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
11.3 ListComprehension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
11.3.1 ListComprehensionSyntax . . . . . . . . . . . . . . . . 177
11.3.2 ListComprehensionWithOperators . . . . . . . . . . 178
11.4 ListSlicing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
11.4.1 Stride . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
11.4.2 OmittingIndexArguments . . . . . . . . . . . . . . . . 179
vi CONTENTS
11.4.3 ReversingaList . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
11.5 Lambdas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
11.5.1 LambdaSyntax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
11.5.2 filter() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
12 BinaryandBitwiseOperators 185
13 Classes 187
13.1 MinecraftExercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
13.2 BasicClassConcepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
13.3 CreatingaClass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
13.3.1 __init__() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
13.3.2 Argumentswith__init__() . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
13.4 CreatinganObject . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192
13.4.1 AccessingAttributes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
13.4.2 ClassScope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
13.4.3 CreatingMethods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
13.4.4 MultipleObjects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
13.5 Inheritance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
13.5.1 InheritingaClass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
13.5.2 OverridingMethodsandAttributes . . . . . . . . . . . 197
13.5.3 ReferencingSuperclassMethodsinaSubclass . . . . 197
14 FileInputandOutput 199
14.1 MinecraftExercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
14.2 IntroductiontoFileI/O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
14.2.1 OpeningaFile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
14.2.2 WritingandClosingaFile . . . . . . . . . . . . . . . . . 201
14.2.3 ReadingaFile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
14.2.4 ReadingaLineofaFile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
14.3 TheBuffer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
14.3.1 AutomaticallyClosingaFile . . . . . . . . . . . . . . . . 204
14.3.2 ClosedAttribute . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
15 ErrorHandling 207
Appendices 209
A ChecklistofTopicsCovered 211
