Python

Diese Python-Einführung konzentriert sich auf das Wesentliche: Sie erfahren, wie Sie die Sprache in eigenen Projekten einsetzen, und lernen alle Grundlagen kennen Datenstrukturen und Typen, Programmierlogik, den Umgang mit Modulen, die Vorteile der funktionalen und objektorientierten Programmierung. So erfahren Sie praxisgerecht, wie Sie mit Python Daten verarbeiten, den Raspberry Pi ansteuern, wiederkehrende Aufgaben automatisieren und viele andere Probleme lösen.

Aus dem Inhalt:

Hello World! Python installieren und einrichten
Variablen, Datenstrukturen, Zeichenketten und Operatoren
Listen, Tupel, Arrays, Sets und Dictionarys
Verzweigungen und Schleifen, Umgang mit Fehlern
Funktionen und funktionale Programmierung
Objektorientierte Programmierung: Klassen, Konstrukte, Methoden
Module und Python-Interna
Daten lesen, schreiben und verarbeiten
Python und die Systemadministration
Grafikprogrammierung und Oberfächen
Den Raspberry Pi mit Python steuern
Wissenschaftliches Arbeiten mit Python

Vorwort ... 21


TEIL I. Python lernen ... 23


1. Hello, World! ... 25


1.1 ... Python installieren ... 25

1.2 ... »Hello, World!« in der Python-Shell ... 29

1.3 ... »Hello, World!« als eigenständiges Programm ... 32

1.4 ... Thonny ... 37

1.5 ... Elementare Syntaxregeln ... 40

1.6 ... Wiederholungsfragen ... 47



2. Variablen ... 48


2.1 ... Grundregeln ... 48

2.2 ... Datentypen ... 50

2.3 ... Gültigkeitsbereich von Variablen ... 57

2.4 ... Wiederholungsfragen ... 59



3. Operatoren ... 60


3.1 ... Überblick ... 60

3.2 ... Details und Sonderfälle ... 62

3.3 ... Wiederholungsfragen ... 69



4. Zahlen ... 70


4.1 ... Ganze Zahlen ... 71

4.2 ... Fließkommazahlen ... 73

4.3 ... Komplexe Zahlen, Brüche und Festkommazahlen ... 75

4.4 ... Boolesche Werte ... 77

4.5 ... Wiederholungsfragen ... 78



5. Zeichenketten ... 79


5.1 ... Grundregeln ... 79

5.2 ... Zugriff auf Teilzeichenketten ... 82

5.3 ... Zeichenkettenfunktionen ... 84

5.4 ... Zeichenketten formatieren und konvertieren ... 88

5.5 ... Lokalisierung ... 93

5.6 ... Reguläre Ausdrücke ... 96

5.7 ... Wiederholungsfragen und Übungen ... 98



6. Datum und Zeit ... 99


6.1 ... Zeit ermitteln und darstellen ... 99

6.2 ... Mit Zeiten rechnen ... 104

6.3 ... Wiederholungsfragen und Übungen ... 106



7. Listen, Tupel, Sets und Dictionaries ... 107


7.1 ... Listen ... 108

7.2 ... Funktionen zur Verarbeitung von Listen ... 111

7.3 ... Tupel (Sequenzen) ... 119

7.4 ... Sets (Mengen) ... 121

7.5 ... Dictionaries ... 123

7.6 ... Type Annotations ... 127

7.7 ... Arrays ... 128

7.8 ... Wiederholungsfragen und Übungen ... 130



8. Verzweigungen und Schleifen ... 131


8.1 ... »if«-Verzweigung ... 131

8.2 ... Beispiel: Schaltjahrtest ... 135

8.3 ... »for«-Schleife ... 136

8.4 ... »while«-Schleife ... 144

8.5 ... Beispiele für Schleifen ... 145

8.6 ... Pattern Matching ... 150

8.7 ... Wiederholungsfragen und Übungen ... 151



9. Funktionen ... 153


9.1 ... Eigene Funktionen definieren ... 154

9.2 ... Lokale und globale Variablen ... 158

9.3 ... Parameter ... 161

9.4 ... Rekursion ... 167

9.5 ... Lambda-Funktionen ... 170

9.6 ... Funktionale Programmierung ... 171

9.7 ... Generatoren ... 174

9.8 ... Wiederholungsfragen und Übungen ... 178



10. Umgang mit Fehlern (Exceptions) ... 180


10.1 ... Fehlerabsicherung mit »try« und »except« ... 181

10.2 ... Selbst Exceptions auslösen (»raise«) ... 187

10.3 ... Programmunterbrechungen abfangen ... 187

10.4 ... Wiederholungsfragen und Übungen ... 190



11. Objektorientierte Programmierung ... 192


11.1 ... Crashkurs ... 193

11.2 ... »Hello, Class!« ... 197

11.3 ... Klassen- und Instanzvariablen ... 201

11.4 ... Methoden ... 207

11.5 ... Operator Overloading ... 213

11.6 ... Datenklassen ... 217

11.7 ... Vererbung ... 219

11.8 ... Wiederholungsaufgaben und Übungen ... 227



12. Module ... 231


12.1 ... Module nutzen (»import«) ... 231

12.2 ... Modul-Interna ... 234

12.3 ... Module installieren (»pip«) ... 237

12.4 ... Eigene Module entwickeln ... 241

12.5 ... Wiederholungsfragen und Übungen ... 244



13. Interna ... 246


13.1 ... Python-Scripts ausführen ... 246

13.2 ... Garbage Collection ... 252

13.3 ... Shared References ... 253

13.4 ... Namensräume erforschen ... 255

13.5 ... Python-Compiler ... 256

13.6 ... Systemfunktionen ... 257

13.7 ... Wiederholungsfragen ... 260



TEIL II. Python anwenden ... 261


14. Dateien lesen und schreiben ... 263


14.1 ... Verzeichnisse ... 263

14.2 ... Textdateien lesen und schreiben ... 269

14.3 ... Beispiel: Indexeinträge in Textdateien ändern ... 273

14.4 ... Standardeingabe und Standardausgabe ... 275

14.5 ... JSON-Dateien verarbeiten ... 277

14.6 ... XML-Dateien verarbeiten ... 281

14.7 ... Wiederholungsfragen und Übungen ... 286



15. Netzwerkfunktionen ... 287


15.1 ... Download und Upload von Dateien ... 287

15.2 ... Mails versenden ... 291

15.3 ... Dropbox ... 294

15.4 ... Twitter ... 298



16. Systemadministration ... 301


16.1 ... Linux-Kommandos aufrufen ... 301

16.2 ... Linux-Accounts einrichten ... 304

16.3 ... MySQL/MariaDB-Datenbankzugriff ... 308

16.4 ... Mehrere gleichartige Datenbanken analysieren ... 313



17. Raspberry Pi ... 317


17.1 ... GPIO-Zugriff mit RPi.GPIO ... 318

17.2 ... LED-Ampel für die CPU-Temperatur ... 325

17.3 ... GPIO-Zugriff mit »gpiozero« ... 328

17.4 ... Sense HAT ... 330



18. Grafische Benutzeroberflächen ... 337


18.1 ... »Hello, Qt!« ... 338

18.2 ... Buttons platzieren und nutzen ... 340

18.3 ... Textfelder, Grid-Layout und Nachrichtenboxen ... 345

18.4 ... Dateiauswahl ... 349

18.5 ... Listenfelder ... 352

18.6 ... Oberfläche zur GPIO-Steuerung ... 356



19. Grafikprogrammierung ... 360


19.1 ... Grafische Grundfunktionen ... 361

19.2 ... Grafik in einem Widget ... 367

19.3 ... Spaß mit Sinus und Cosinus ... 370

19.4 ... Temperaturkurve anzeigen ... 377



20. Wissenschaftliche Anwendung ... 384


20.1 ... Anaconda, IPython und Jupyter-Notebooks ... 384

20.2 ... NumPy ... 394

20.3 ... pandas ... 399

20.4 ... SciPy ... 404

20.5 ... Matplotlib ... 408



A. Lösungen ... 417


A.1 ... Kapitel 1: »Hello, World!« ... 417

A.2 ... Kapitel 2: Variablen ... 418

A.3 ... Kapitel 3: Operatoren ... 420

A.4 ... Kapitel 4: Zahlen ... 421

A.5 ... Kapitel 5: Zeichenketten ... 422

A.6 ... Kapitel 6: Datum und Uhrzeit ... 424

A.7 ... Kapitel 7: Listen, Tupel, Sets und Dictionaries ... 425

A.8 ... Kapitel 8: Verzweigungen und Schleifen ... 429

A.9 ... Kapitel 9: Funktionen ... 433

A.10 ... Kapitel 10: Umgang mit Fehlern ... 439

A.11 ... Kapitel 11: Objektorientierte Programmierung ... 440

A.12 ... Kapitel 12: Module ... 445

A.13 ... Kapitel 13: Interna ... 446

A.14 ... Kapitel 14: Dateien lesen und schreiben ... 447



Index ... 451