Von Text zu Pieptönen: Wie Sie mit Python einen Morse-Code-Übersetzer programmieren

Haben Sie sich jemals gefragt, wie Morsecode funktioniert oder wie Sie Ihre eigenen Nachrichten in diese obskure, aber faszinierende Sprache übersetzen können? In diesem Artikel tauchen wir tief in die Welt des Morsecode ein und zeigen Ihnen, wie Sie mit Python einen funktionierenden Morsecode-Übersetzer erstellen können. Wir gehen nicht nur auf den Code ein, sondern erklären auch die zugrunde liegenden Konzepte und machen das Ganze zu einem lehrreichen und unterhaltsamen Projekt.

Was ist Morsecode?

Morsecode ist ein Zeichensatz, der Buchstaben, Zahlen und Sonderzeichen durch eine standardisierte Folge von kurzen und langen Signalen darstellt, die als „Punkte” und „Striche” bekannt sind. Ursprünglich wurde es in den 1840er Jahren für die Telegrafie entwickelt und ermöglichte die drahtlose Übertragung von Nachrichten über große Entfernungen. Jeder Buchstabe und jede Zahl hat eine eindeutige Morsecode-Darstellung, z. B. „.-” für den Buchstaben „A” und „-…” für den Buchstaben „B”.

Warum Python?

Python ist eine ausgezeichnete Wahl für dieses Projekt, da es eine leicht lesbare Syntax, eine umfangreiche Standardbibliothek und die Möglichkeit bietet, mit Audio zu arbeiten. Seine Einfachheit ermöglicht es uns, uns auf die Logik des Morsecode-Übersetzers zu konzentrieren, anstatt uns in komplizierten Code zu verstricken.

Die Grundlagen: Das Morsecode-Wörterbuch

Der Kern unseres Morsecode-Übersetzers ist ein Wörterbuch, das jedem Buchstaben, jeder Zahl und jedem Sonderzeichen die entsprechende Morsecode-Sequenz zuordnet. Hier ist ein Ausschnitt:

morse_code = {
    'A': '.-',     'B': '-...',   'C': '-.-.',   'D': '-..',    'E': '.',
    'F': '..-.',   'G': '--.',    'H': '....',   'I': '..',     'J': '.---',
    'K': '-.-',    'L': '.-..',   'M': '--',     'N': '-.',     'O': '---',
    'P': '.--.',   'Q': '--.-',   'R': '.-.',    'S': '...',    'T': '-',
    'U': '..-',    'V': '...-',   'W': '.--',    'X': '-..-',   'Y': '-.--',
    'Z': '--..',   '0': '-----',  '1': '.----',  '2': '..---',  '3': '...--',
    '4': '....-',  '5': '.....',  '6': '-....',  '7': '--...',  '8': '---..',
    '9': '----.',  ',': '--..--', '.': '.-.-.-', '?': '..--..', '/': '-..-.',
    '-': '-....-', '_': '..--.-', '(': '-.--.', ')': '-.--.-'
}

Dieses Python-Wörterbuch ist die Grundlage für unsere Übersetzung. Wir werden es verwenden, um Text in Morsecode und umgekehrt zu konvertieren.

Text zu Morsecode: Die `text_to_morse`-Funktion

Lassen Sie uns eine Funktion erstellen, die einen Text als Eingabe entgegennimmt und die entsprechende Morsecode-Sequenz ausgibt.

def text_to_morse(text):
    morse_code_sequence = ''
    for char in text.upper():
        if char in morse_code:
            morse_code_sequence += morse_code[char] + ' '
        elif char == ' ':
            morse_code_sequence += '  ' # Worttrennung
        else:
            morse_code_sequence += '' # Ignoriere unbekannte Zeichen
    return morse_code_sequence.strip()

Diese Funktion durchläuft jeden Buchstaben im Eingabetext, sucht ihn im morse_code-Wörterbuch und hängt die entsprechende Morsecode-Sequenz an die morse_code_sequence-Variable an. Beachten Sie, dass wir Leerzeichen zwischen den Morsecode-Darstellungen der einzelnen Buchstaben einfügen und doppelte Leerzeichen für die Trennung von Wörtern verwenden. Die Funktion konvertiert den eingegebenen Text in Großbuchstaben, um sicherzustellen, dass er mit den Schlüsseln im morse_code-Wörterbuch übereinstimmt. Wenn ein Zeichen nicht im Wörterbuch gefunden wird (z. B. ein Sonderzeichen, das nicht im Wörterbuch vorhanden ist), wird es ignoriert.

Morsecode zu Text: Die `morse_to_text`-Funktion

Jetzt erstellen wir eine Funktion, um Morsecode zurück in Text zu übersetzen:

def morse_to_text(morse_code_sequence):
    morse_code_sequence = morse_code_sequence.strip()
    text = ''
    morse_words = morse_code_sequence.split('  ') # Trenne Wörter
    for morse_word in morse_words:
        morse_chars = morse_word.split(' ') # Trenne Zeichen
        for morse_char in morse_chars:
            for key, value in morse_code.items():
                if value == morse_char:
                    text += key
                    break
            else:
                # Kein passendes Zeichen gefunden
                text += '?'
        text += ' ' # Füge Leerzeichen zwischen Wörtern hinzu
    return text.strip()

Diese Funktion teilt die Morsecode-Sequenz zunächst in Wörter auf, indem sie die doppelten Leerzeichen verwendet. Dann teilt sie jedes Wort in einzelne Morsecode-Zeichen auf, indem sie die einfachen Leerzeichen verwendet. Für jedes Morsecode-Zeichen durchläuft die Funktion das morse_code-Wörterbuch, um den entsprechenden Textwert zu finden. Wenn kein passendes Zeichen gefunden wird, fügt sie ein Fragezeichen („?”) hinzu, um anzuzeigen, dass das Morsecode-Zeichen unbekannt ist. Schließlich fügt die Funktion Leerzeichen zwischen den Wörtern hinzu, um den resultierenden Text lesbarer zu machen.

Audioausgabe: Pieptöne erzeugen

Um unser Projekt noch interessanter zu gestalten, erzeugen wir Pieptöne, die der Morsecode-Sequenz entsprechen. Wir verwenden die winsound-Bibliothek unter Windows. Für andere Betriebssysteme müssen Sie eine alternative Bibliothek wie playsound (plattformübergreifend, muss installiert werden) oder pygame (leistungsstark, aber etwas komplexer) verwenden.

import winsound

def play_morse_code(morse_code_sequence):
    dot_duration = 250  # Millisekunden
    dash_duration = dot_duration * 3
    frequency = 600  # Hz

    for char in morse_code_sequence:
        if char == '.':
            winsound.Beep(frequency, dot_duration)
            time.sleep(dot_duration / 1000)  # Wartezeit zwischen Zeichen
        elif char == '-':
            winsound.Beep(frequency, dash_duration)
            time.sleep(dot_duration / 1000)  # Wartezeit zwischen Zeichen
        elif char == ' ':
            time.sleep(dot_duration*2 / 1000) #Wartezeit zwischen Buchstaben
        elif char == '  ':
            time.sleep(dot_duration*6/1000) #Wartezeit zwischen Wörtern

Diese Funktion verwendet die winsound.Beep()-Funktion, um für jeden Punkt und Strich einen Piepton zu erzeugen. Die Dauer des Tons wird für Punkte und Striche unterschiedlich eingestellt (ein Strich ist dreimal so lang wie ein Punkt). Es wird eine kurze Pause zwischen den einzelnen Punkten und Strichen sowie etwas längere Pausen zwischen den Buchstaben und Wörtern eingelegt. Beachten Sie, dass die `time.sleep()` Funktion verwendet wird, um Pausen zwischen den Tönen zu erzeugen.

Hauptprogramm und Benutzerinteraktion

Jetzt erstellen wir ein Hauptprogramm, das den Benutzer auffordert, Text einzugeben, diesen in Morsecode übersetzt und die entsprechende Audioausgabe wiedergibt.

import time

while True:
    print("nMorsecode-Übersetzer")
    print("1. Text zu Morsecode")
    print("2. Morsecode zu Text")
    print("3. Beenden")

    choice = input("Bitte wählen Sie eine Option: ")

    if choice == '1':
        text = input("Bitte geben Sie den Text ein: ")
        morse_code_sequence = text_to_morse(text)
        print("Morsecode:", morse_code_sequence)
        play_morse_code(morse_code_sequence)
    elif choice == '2':
        morse_code_sequence = input("Bitte geben Sie den Morsecode ein: ")
        text = morse_to_text(morse_code_sequence)
        print("Text:", text)
    elif choice == '3':
        break
    else:
        print("Ungültige Option. Bitte versuchen Sie es erneut.")

Dieses Programm präsentiert dem Benutzer ein Menü mit Optionen zur Konvertierung von Text in Morsecode, von Morsecode in Text oder zum Beenden des Programms. Basierend auf der Auswahl des Benutzers fragt das Programm nach der erforderlichen Eingabe, ruft die entsprechenden Übersetzungsfunktionen auf und gibt das Ergebnis aus. Im Fall der Text-zu-Morsecode-Konvertierung spielt das Programm auch die generierte Morsecode-Sequenz als Audio ab.

Vollständiger Code

Hier ist der vollständige Code für den Morsecode-Übersetzer:

import winsound
import time

morse_code = {
    'A': '.-',     'B': '-...',   'C': '-.-.',   'D': '-..',    'E': '.',
    'F': '..-.',   'G': '--.',    'H': '....',   'I': '..',     'J': '.---',
    'K': '-.-',    'L': '.-..',   'M': '--',     'N': '-.',     'O': '---',
    'P': '.--.',   'Q': '--.-',   'R': '.-.',    'S': '...',    'T': '-',
    'U': '..-',    'V': '...-',   'W': '.--',    'X': '-..-',   'Y': '-.--',
    'Z': '--..',   '0': '-----',  '1': '.----',  '2': '..---',  '3': '...--',
    '4': '....-',  '5': '.....',  '6': '-....',  '7': '--...',  '8': '---..',
    '9': '----.',  ',': '--..--', '.': '.-.-.-', '?': '..--..', '/': '-..-.',
    '-': '-....-', '_': '..--.-', '(': '-.--.', ')': '-.--.-'
}

def text_to_morse(text):
    morse_code_sequence = ''
    for char in text.upper():
        if char in morse_code:
            morse_code_sequence += morse_code[char] + ' '
        elif char == ' ':
            morse_code_sequence += '  ' # Worttrennung
        else:
            morse_code_sequence += '' # Ignoriere unbekannte Zeichen
    return morse_code_sequence.strip()

def morse_to_text(morse_code_sequence):
    morse_code_sequence = morse_code_sequence.strip()
    text = ''
    morse_words = morse_code_sequence.split('  ') # Trenne Wörter
    for morse_word in morse_words:
        morse_chars = morse_word.split(' ') # Trenne Zeichen
        for morse_char in morse_chars:
            for key, value in morse_code.items():
                if value == morse_char:
                    text += key
                    break
            else:
                # Kein passendes Zeichen gefunden
                text += '?'
        text += ' ' # Füge Leerzeichen zwischen Wörtern hinzu
    return text.strip()

def play_morse_code(morse_code_sequence):
    dot_duration = 250  # Millisekunden
    dash_duration = dot_duration * 3
    frequency = 600  # Hz

    for char in morse_code_sequence:
        if char == '.':
            winsound.Beep(frequency, dot_duration)
            time.sleep(dot_duration / 1000)  # Wartezeit zwischen Zeichen
        elif char == '-':
            winsound.Beep(frequency, dash_duration)
            time.sleep(dot_duration / 1000)  # Wartezeit zwischen Zeichen
        elif char == ' ':
            time.sleep(dot_duration*2 / 1000) #Wartezeit zwischen Buchstaben
        elif char == '  ':
            time.sleep(dot_duration*6/1000) #Wartezeit zwischen Wörtern

while True:
    print("nMorsecode-Übersetzer")
    print("1. Text zu Morsecode")
    print("2. Morsecode zu Text")
    print("3. Beenden")

    choice = input("Bitte wählen Sie eine Option: ")

    if choice == '1':
        text = input("Bitte geben Sie den Text ein: ")
        morse_code_sequence = text_to_morse(text)
        print("Morsecode:", morse_code_sequence)
        play_morse_code(morse_code_sequence)
    elif choice == '2':
        morse_code_sequence = input("Bitte geben Sie den Morsecode ein: ")
        text = morse_to_text(morse_code_sequence)
        print("Text:", text)
    elif choice == '3':
        break
    else:
        print("Ungültige Option. Bitte versuchen Sie es erneut.")

Fazit

In diesem Artikel haben wir gezeigt, wie Sie mit Python einen einfachen, aber funktionalen Morsecode-Übersetzer erstellen können. Wir haben gelernt, wie man Text in Morsecode und umgekehrt übersetzt, und wie man mit der winsound-Bibliothek Audioausgaben erzeugt. Dieses Projekt ist ein hervorragendes Beispiel dafür, wie man mit Python auf spielerische und lehrreiche Weise interessante Probleme lösen kann. Experimentieren Sie weiter mit dem Code, fügen Sie weitere Funktionen hinzu oder erweitern Sie ihn, um andere Zeichensätze zu unterstützen.