1 Einführung

17

1.1 Vorteile von Python

17

1.2 Verbreitung von Python

18

1.3 Aufbau des Buchs

18

1.4 Übungen

20

1.5 Installation von Python unter Windows

20

1.6 Installation von Python unter Ubuntu Linux

21

1.7 Installation von Python unter OS X

21

2 Erste Schritte

23

2.1 Python als Taschenrechner

23

2.1.1 Eingabe von Berechnungen

23

2.1.2 Addition, Subtraktion und Multiplikation

24

2.1.3 Division, Ganzzahldivision und Modulo

24

2.1.4 Rangfolge und Klammern

25

2.1.5 Variablen und Zuweisung

26

2.2 Erstes Programm

28

2.2.1 Hallo Welt

28

2.2.2 Eingabe eines Programms

28

2.3 Speichern und Ausführen

29

2.3.1 Speichern

29

2.3.2 Ausführen unter Windows

30

2.3.3 Ausführen unter Ubuntu Linux und unter OS X

32

2.3.4 Kommentare

33

2.3.5 Verkettung von Ausgaben

34

2.3.6 Lange Ausgaben

34

3 Programmierkurs

37

3.1 Ein Spiel programmieren

37

3.1.1 Das fertige Spiel

37

3.1.2 Der Weg zum fertigen Spiel

37

3.1.3 Mögliche Erweiterungen

38

3.2 Variablen und Operatoren

38

3.2.1 Berechnung und Zuweisung

38

3.2.2 Eingabe einer Zeichenkette

39

3.2.3 Eingabe einer Zahl

39

3.2.4 Spiel, Version mit Eingabe

41

3.2.5 Zufallszahlen

42

3.3 Verzweigungen

44

3.3.1 Vergleichsoperatoren

44

3.3.2 Einfache Verzweigung

44

3.3.3 Spiel, Version mit Bewertung der Eingabe

45

3.3.4 Mehrfache Verzweigung

47

3.3.5 Logische Operatoren

48

3.3.6 Mehrere Vergleichsoperatoren

50

3.3.7 Spiel, Version mit genauer Bewertung der Eingabe

51

3.3.8 Rangfolge der Operatoren

52

3.4 Schleifen

53

3.4.1 for-Schleife

54

3.4.2 Schleifenabbruch mit »break«

54

3.4.3 Geschachtelte Kontrollstrukturen

55

3.4.4 Spiel, Version mit for-Schleife und Abbruch

56

3.4.5 for-Schleife mit »range()«

58

3.4.6 Spiel, Version mit »range()«

61

3.4.7 while-Schleife

62

3.4.8 Spiel, Version mit while-Schleife und Zähler

63

3.5 Entwicklung eines Programms

65

3.6 Fehler und Ausnahmen

66

3.6.1 Basisprogramm

66

3.6.2 Fehler abfangen

67

3.6.3 Eingabe wiederholen

69

3.6.4 Exkurs: Schleifenfortsetzung mit »continue«

70

3.6.5 Spiel, Version mit Ausnahmebehandlung

71

3.7 Funktionen und Module

73

3.7.1 Einfache Funktionen

74

3.7.2 Funktionen mit einem Parameter

75

3.7.3 Funktionen mit mehreren Parametern

77

3.7.4 Funktionen mit Rückgabewert

77

3.7.5 Spiel, Version mit Funktionen

78

3.8 Das fertige Spiel

80

4 Datentypen

85

4.1 Zahlen

85

4.1.1 Ganze Zahlen

85

4.1.2 Zahlen mit Nachkommastellen

87

4.1.3 Operator **

88

4.1.4 Rundung und Konvertierung

88

4.1.5 Modul »math«

90

4.1.6 Bitoperatoren

91

4.1.7 Brüche

94

4.2 Zeichenketten

97

4.2.1 Eigenschaften

97

4.2.2 Operatoren

98

4.2.3 Operationen

99

4.2.4 Funktionen

102

4.2.5 Umwandlung von einer Zeichenkette in eine Zahl

105

4.2.6 Umwandlung von einer Zahl in eine Zeichenkette

107

4.2.7 Datentyp »bytes«

108

4.3 Listen

109

4.3.1 Eigenschaften

109

4.3.2 Operatoren

111

4.3.3 Funktionen und Operationen

112

4.4 Tupel

115

4.4.1 Eigenschaften

115

4.4.2 Operationen

116

4.4.3 Tupel entpacken

117

4.5 Dictionarys

120

4.5.1 Eigenschaften

120

4.5.2 Funktionen

121

4.5.3 Views

122

4.5.4 Vergleiche

124

4.6 Mengen, Sets

125

4.6.1 Eigenschaften

125

4.6.2 Funktionen

126

4.6.3 Operatoren

128

4.6.4 Frozenset

130

4.7 Wahrheitswerte und Nichts

131

4.7.1 Wahrheitswerte True und False

131

4.7.2 Nichts, None

134

4.8 Referenz, Identität und Kopie

136

4.8.1 Referenz und Identität

136

4.8.2 Ressourcen sparen

138

4.8.3 Objekte kopieren

139

5 Weiterführende Programmierung

141

5.1 Allgemeines

141

5.1.1 Kombinierte Zuweisungsoperatoren

141

5.1.2 Programmzeile in mehreren Zeilen

143

5.1.3 Eingabe mit Hilfestellung

144

5.1.4 Anweisung »pass«

145

5.1.5 Funktionen »eval()« und »exec()«

147

5.2 Ausgabe und Formatierung

148

5.2.1 Funktion »print()«

148

5.2.2 Formatierte Ausgabe mit »format()«

151

5.2.3 Formatierte Ausgabe wie in C

155

5.3 Conditional Expression

156

5.4 Iterierbare Objekte

157

5.4.1 Funktion »zip()«

157

5.4.2 Funktion »map()«

158

5.4.3 Funktion »filter()«

160

5.5 List Comprehension

161

5.6 Fehler und Ausnahmen

163

5.6.1 Allgemeines

163

5.6.2 Syntaxfehler

163

5.6.3 Laufzeitfehler

165

5.6.4 Logische Fehler und Debugging

165

5.6.5 Fehler erzeugen

170

5.6.6 Unterscheidung von Ausnahmen

171

5.7 Funktionen

172

5.7.1 Variable Anzahl von Parametern

173

5.7.2 Benannte Parameter

174

5.7.3 Voreinstellung von Parametern

175

5.7.4 Mehrere Rückgabewerte

176

5.7.5 Übergabe von Kopien und Referenzen

177

5.7.6 Lokal, global

180

5.7.7 Lambda-Funktion

181

5.7.8 Funktionsname als Parameter

182

5.8 Eingebaute Funktionen

183

5.8.1 Funktionen »max()«, »min()« und »sum()«

185

5.8.2 Funktionen »chr()« und »ord()«

186

5.8.3 Funktionen »reversed()« und »sorted()«

187

5.9 Statistikfunktionen

188

5.10 Eigene Module

190

5.10.1 Eigene Module erzeugen

190

5.10.2 Eigene Module verwenden

190

5.11 Parameter der Kommandozeile

192

5.11.1 Übergabe von Zeichenketten

192

5.11.2 Übergabe von Zahlen

193

5.11.3 Beliebige Anzahl von Parametern

193

6 Objektorientierte Programmierung

195

6.1 Was ist OOP?

195

6.2 Klassen, Objekte und eigene Methoden

196

6.3 Konstruktor und Destruktor

198

6.4 Besondere Methoden

200

6.5 Operatormethoden

201

6.6 Referenz, Identität und Kopie

202

6.7 Vererbung

204

6.8 Mehrfachvererbung

207

6.9 Enumerationen

209

6.10 Spiel, objektorientierte Version

211

7 Verschiedene Module

215

7.1 Datum und Zeit

215

7.1.1 Spielen mit Zeitangabe

215

7.1.2 Aktuelle Zeit ausgeben

215

7.1.3 Zeitangabe erzeugen

219

7.1.4 Mit Zeitangaben rechnen

220

7.1.5 Programm anhalten

222

7.1.6 Spiel, Version mit Zeitmessung

223

7.1.7 Spiel, objektorientierte Version mit Zeitmessung

225

7.2 Modul »collections«

226

7.3 Multithreading

228

7.3.1 Wozu dient Multithreading?

229

7.3.2 Erzeugung eines Threads

229

7.3.3 Identifizierung eines Threads

230

7.3.4 Gemeinsame Objekte

232

7.3.5 Threads und Exceptions

233

7.4 Reguläre Ausdrücke

234

7.4.1 Suchen von Teiltexten

235

7.4.2 Ersetzen von Teiltexten

239

7.5 Audio-Ausgabe

241

8 Dateien

243

8.1 Dateitypen

243

8.2 Öffnen und Schließen einer Datei

244

8.3 Sequentielle Dateien

245

8.3.1 Sequentielles Schreiben

245

8.3.2 Sequentielles Lesen

247

8.3.3 CSV-Datei schreiben

252

8.3.4 CSV-Datei lesen

254

8.4 Dateien mit festgelegter Struktur

256

8.4.1 Formatiertes Schreiben

256

8.4.2 Lesen an beliebiger Stelle

258

8.4.3 Schreiben an beliebiger Stelle

259

8.5 Serialisierung

261

8.5.1 Objekte in Datei schreiben

261

8.5.2 Objekte aus Datei lesen

263

8.6 Bearbeitung mehrerer Dateien

264

8.7 Informationen über Dateien

266

8.8 Dateien und Verzeichnisse verwalten

267

8.9 Beispielprojekt Morsezeichen

269

8.9.1 Morsezeichen aus Datei lesen

269

8.9.2 Ausgabe auf dem Bildschirm

271

8.9.3 Ausgabe mit Tonsignalen

272

8.10 Spiel, Version mit Highscore-Datei

274

8.10.1 Eingabebeispiel

274

8.10.2 Aufbau des Programms

275

8.10.3 Code des Programms

275

8.11 Spiel, objektorientierte Version mit Highscore-Datei

280

9 Internet

285

9.1 Laden und Senden von Internetdaten

285

9.1.1 Daten lesen

286

9.1.2 Daten kopieren

289

9.1.3 Daten senden per GET

289

9.1.4 Daten senden per POST

293

9.2 Webserver-Programmierung

296

9.2.1 Erstes Programm

296

9.2.2 Beantworten einer Benutzereingabe

298

9.2.3 Formularelemente mit mehreren Werten

301

9.2.4 Typen von Formularelementen

303

9.3 Browser aufrufen

309

9.4 Spiel, Version für das Internet

309

9.4.1 Eingabebeispiel

309

9.4.2 Aufbau des Programms

311

9.4.3 Code des Programms

312

10 Datenbanken

319

10.1 Aufbau von Datenbanken

319

10.2 SQLite

320

10.2.1 Datenbank, Tabelle und Datensätze

320

10.2.2 Daten anzeigen

323

10.2.3 Daten auswählen, Operatoren

324

10.2.4 Operator »LIKE«

326

10.2.5 Sortierung der Ausgabe

328

10.2.6 Auswahl nach Eingabe

329

10.2.7 Datensätze ändern

331

10.2.8 Datensätze löschen

333

10.3 SQLite auf dem Webserver

334

10.4 MySQL

336

10.4.1 XAMPP und Connector / Python

337

10.4.2 Datenbank erzeugen

337

10.4.3 Tabelle anlegen

338

10.4.4 Datensätze anlegen

340

10.4.5 Daten anzeigen

341

10.5 Spiel, Version mit Highscore-Datenbank

342

10.6 Spiel, objektorientierte Version mit Highscore-Datenbank

345

11 Benutzeroberflächen

347

11.1 Einführung

347

11.1.1 Eine erste GUI-Anwendung

347

11.1.2 Ändern von Eigenschaften

349

11.2 Widget-Typen

351

11.2.1 Anzeigefeld, Label

351

11.2.2 Einzeilige Textbox, Entry

354

11.2.3 Versteckte Eingabe

356

11.2.4 Mehrzeilige Textbox, Text

358

11.2.5 Scrollende Textbox, ScrolledText

360

11.2.6 Listbox mit einfacher Auswahl

361

11.2.7 Listbox mit mehrfacher Auswahl

363

11.2.8 Scrollbar, scrollende Widgets

365

11.2.9 Radiobuttons zur Auswahl, Widget-Variablen

367

11.2.10 Radiobuttons zur Auswahl und Ausführung

369

11.2.11 Checkbuttons zur mehrfachen Auswahl

371

11.2.12 Schieberegler, Scale

373

11.2.13 Mausereignisse

375

11.2.14 Tastaturereignisse

379

11.3 Geometrische Anordnung von Widgets

381

11.3.1 Frame-Widget, Methode »pack()«

381

11.3.2 Ein einfacher Taschenrechner

384

11.3.3 Methode »grid()«

388

11.3.4 Methode »place()«, absolute Koordinaten

390

11.3.5 Methode »place()«, relative Koordinaten

391

11.3.6 Absolute Veränderung von Koordinaten

393

11.3.7 Relative Veränderung von Koordinaten

395

11.4 Menüs, Messageboxen und Dialogfelder

398

11.4.1 Menüleisten

398

11.4.2 Kontextmenüs

403

11.4.3 Messageboxen

407

11.4.4 Eigene Dialogfelder

411

11.4.5 Ausführung verhindern

413

11.5 Spiel, GUI-Version

414

12 Neues in Python 3

421

12.1 Neue und geänderte Eigenschaften

421

12.1.1 Auffällige Änderungen

421

12.1.2 Weitere Änderungen

422

12.2 Konvertierung von Python 2 zu Python 3

423

13 Raspberry Pi

425

13.1 Einzelteile und Installation

425

13.1.1 Einzelteile

425

13.1.2 Sicherheit und Schäden

427

13.1.3 Zusammenbau

428

13.1.4 Installation

429

13.1.5 Update

429

13.1.6 WLAN und Internet

430

13.2 Elektronische Schaltungen

430

13.2.1 Gleichspannungs-Stromkreis

430

13.2.2 Spannung ist Information

431

13.2.3 Bauelemente und Ausrüstung

431

13.2.4 Widerstände

432

13.3 Aufbau des GPIO-Anschlusses

434

13.4 Leuchtdiode

436

13.4.1 Schaltung

436

13.4.2 LED ein- und ausschalten

437

13.4.3 LED blinken lassen

437

13.4.4 LED blinkt Morsezeichen

438

13.5 Taster

439

13.5.1 Schaltung

439

13.5.2 Einfache Prüfung des Tasters

440

13.5.3 Verbesserte Prüfung des Tasters

441

13.6 Messwerte ermitteln

442

13.6.1 Schaltung

442

13.6.2 Programm zum Ermitteln der Messwerte

443

13.6.3 Vorbereitung

443

13.7 Messwerte in Datenbank speichern

444

13.7.1 Datenbank erstellen

445

13.7.2 Messen und Speichern

445

13.7.3 Anzeige der Daten

447

Anhang

449

A.1 Installation von XAMPP

449

A.1.1 Installation von XAMPP unter Windows

449

A.1.2 Installation von XAMPP unter Ubuntu Linux

450

A.1.3 Installation von XAMPP unter OS X

451

A.2 UNIX-Befehle

451

A.2.1 Inhalt eines Verzeichnisses

452

A.2.2 Verzeichnis anlegen, wechseln und löschen

452

A.2.3 Datei kopieren, verschieben und löschen

453

A.3 Lösungen

454

A.3.1 Lösungen zu Kapitel 2

454

A.3.2 Lösungen zu Kapitel 3

455

A.3.3 Lösungen zu Kapitel 5

461