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 macOS

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

27

2.2.1 Hallo Welt

28

2.2.2 Eingabe eines Programms

28

2.3 Speichern und Ausführen

28

2.3.1 Speichern

29

2.3.2 Ausführen unter Windows

29

2.3.3 Ausführen unter Ubuntu Linux und unter macOS

31

2.3.4 Kommentare

32

2.3.5 Verkettung von Ausgaben

32

2.3.6 Lange Ausgaben

33

3 Programmierkurs

35

3.1 Ein Spiel programmieren

35

3.1.1 Der Ablauf des Spiels

35

3.2 Variablen und Operatoren

36

3.2.1 Berechnung und Zuweisung

36

3.2.2 Eingabe einer Zeichenkette

37

3.2.3 Eingabe einer Zahl

37

3.2.4 Spiel, Version mit Eingabe

38

3.2.5 Zufallszahlen

40

3.3 Verzweigungen

41

3.3.1 Vergleichsoperatoren

41

3.3.2 Einfache Verzweigung

42

3.3.3 Spiel, Version mit Bewertung der Eingabe

43

3.3.4 Mehrfache Verzweigung

44

3.3.5 Logische Operatoren

46

3.3.6 Mehrere Vergleichsoperatoren

48

3.3.7 Spiel, Version mit genauer Bewertung der Eingabe

49

3.3.8 Rangfolge der Operatoren

50

3.4 Schleifen

51

3.4.1 for-Schleife

51

3.4.2 Schleifenabbruch mit »break«

52

3.4.3 Geschachtelte Kontrollstrukturen

53

3.4.4 Spiel, Version mit for-Schleife und Abbruch

54

3.4.5 for-Schleife mit »range()«

55

3.4.6 Spiel, Version mit »range()«

59

3.4.7 while-Schleife

60

3.4.8 Spiel, Version mit while-Schleife und Zähler

61

3.5 Entwicklung eines Programms

63

3.6 Fehler und Ausnahmen

64

3.6.1 Basisprogramm

64

3.6.2 Fehler abfangen

65

3.6.3 Eingabe wiederholen

67

3.6.4 Exkurs: Schleifenfortsetzung mit »continue«

68

3.6.5 Spiel, Version mit Ausnahmebehandlung

69

3.7 Funktionen und Module

71

3.7.1 Einfache Funktionen

72

3.7.2 Funktionen mit einem Parameter

73

3.7.3 Funktionen mit mehreren Parametern

75

3.7.4 Funktionen mit Rückgabewert

75

3.7.5 Spiel, Version mit Funktionen

76

3.8 Das fertige Spiel

78

4 Datentypen

83

4.1 Zahlen

83

4.1.1 Ganze Zahlen

83

4.1.2 Zahlen mit Nachkommastellen

85

4.1.3 Typ ermitteln

86

4.1.4 Operator **

87

4.1.5 Rundung und Konvertierung

87

4.1.6 Winkelfunktionen

89

4.1.7 Weitere mathematische Funktionen

90

4.1.8 Bitoperatoren

91

4.1.9 Brüche

94

4.2 Zeichenketten

97

4.2.1 Eigenschaften

97

4.2.2 Operatoren

98

4.2.3 Operationen

100

4.2.4 Funktionen

102

4.2.5 Umwandlung einer Zeichenkette in eine Zahl

106

4.2.6 Umwandlung einer Zahl in eine Zeichenkette

108

4.2.7 Datentyp »bytes«

108

4.3 Listen

109

4.3.1 Eigenschaften

110

4.3.2 Operatoren

112

4.3.3 Funktionen und Operationen

112

4.4 Tupel

116

4.4.1 Eigenschaften

116

4.4.2 Operationen

116

4.4.3 Tupel entpacken

118

4.5 Dictionarys

120

4.5.1 Eigenschaften

120

4.5.2 Operatoren und Funktionen

122

4.5.3 Views

123

4.5.4 Vergleiche

125

4.6 Mengen, Sets

126

4.6.1 Eigenschaften

126

4.6.2 Funktionen

127

4.6.3 Operatoren

128

4.6.4 Frozenset

130

4.7 Wahrheitswerte und Nichts

131

4.7.1 Wahrheitswerte True und False

132

4.7.2 Nichts, None

135

4.8 Referenz, Identität und Kopie

137

4.8.1 Referenz und Identität

137

4.8.2 Ressourcen sparen

139

4.8.3 Objekte kopieren

140

5 Weiterführende Programmierung

143

5.1 Allgemeines

143

5.1.1 Kombinierte Zuweisungsoperatoren

143

5.1.2 Programmzeile in mehreren Zeilen

145

5.1.3 Eingabe mit Hilfestellung

146

5.1.4 Anweisung »pass«

147

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

149

5.2 Ausgabe und Formatierung

150

5.2.1 Funktion »print()«

150

5.2.2 Formatierung mit String-Literalen

152

5.2.3 Formatierung mit »format()«

156

5.2.4 Formatierung wie in C

158

5.3 Conditional Expression

159

5.4 Iterierbare Objekte

160

5.4.1 Funktion »zip()«

161

5.4.2 Funktion »map()«

161

5.4.3 Funktion »filter()«

164

5.5 List Comprehension

164

5.6 Fehler und Ausnahmen

167

5.6.1 Allgemeines

167

5.6.2 Syntaxfehler

167

5.6.3 Laufzeitfehler

169

5.6.4 Logische Fehler und Debugging

169

5.6.5 Fehler erzeugen

174

5.6.6 Unterscheidung von Ausnahmen

175

5.7 Funktionen

177

5.7.1 Variable Anzahl von Parametern

177

5.7.2 Benannte Parameter

178

5.7.3 Voreinstellung von Parametern

179

5.7.4 Mehrere Rückgabewerte

181

5.7.5 Übergabe von Kopien und Referenzen

182

5.7.6 Lokal, global

185

5.7.7 Rekursive Funktionen

186

5.7.8 Lambda-Funktion

187

5.7.9 Funktionsname als Parameter

188

5.8 Eingebaute Funktionen

189

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

191

5.8.2 Funktionen »chr()« und »ord()«

192

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

193

5.9 Statistikfunktionen

194

5.10 Eigene Module

196

5.10.1 Eigene Module erzeugen

197

5.10.2 Eigene Module verwenden

197

5.11 Parameter der Kommandozeile

199

5.11.1 Übergabe von Zeichenketten

199

5.11.2 Übergabe von Zahlen

199

5.11.3 Beliebige Anzahl von Parametern

200

6 Objektorientierte Programmierung

203

6.1 Was ist OOP?

203

6.2 Klassen, Objekte und eigene Methoden

204

6.3 Konstruktor und Destruktor

206

6.4 Besondere Methoden

208

6.5 Operatormethoden

209

6.6 Referenz, Identität und Kopie

211

6.7 Vererbung

213

6.8 Mehrfachvererbung

216

6.9 Enumerationen

219

6.10 Spiel, objektorientierte Version

220

7 Verschiedene Module

225

7.1 Datum und Zeit

225

7.1.1 Ausgabe der Zeit mit »localtime()«

225

7.1.2 Ausgabe der Zeit mit »strftime()«

227

7.1.3 Zeitangabe erzeugen

229

7.1.4 Mit Zeitangaben rechnen

230

7.1.5 Programm anhalten

232

7.1.6 Spiel, Version mit Zeitmessung

233

7.1.7 Spiel, objektorientierte Version mit Zeitmessung

235

7.2 Container »double-ended queue«

236

7.2.1 Operationen

237

7.2.2 Veränderungen

239

7.3 Multithreading

241

7.3.1 Wozu dient Multithreading?

241

7.3.2 Erzeugung eines Threads

241

7.3.3 Identifizierung eines Threads

243

7.3.4 Gemeinsame Daten und Objekte

244

7.3.5 Threads und Exceptions

246

7.4 Reguläre Ausdrücke

247

7.4.1 Suchen von Teiltexten

248

7.4.2 Ersetzen von Teiltexten

252

7.5 Audioausgabe

255

8 Dateien

257

8.1 Dateitypen

257

8.2 Öffnen und Schließen einer Datei

258

8.3 Sequenzielle Dateien

259

8.3.1 Sequenzielles Schreiben

259

8.3.2 Sequenzielles Lesen

261

8.3.3 CSV-Datei schreiben

266

8.3.4 CSV-Datei lesen

269

8.4 Dateien mit festgelegter Struktur

271

8.4.1 Formatiertes Schreiben

271

8.4.2 Lesen an beliebiger Stelle

272

8.4.3 Schreiben an beliebiger Stelle

274

8.5 Serialisierung

276

8.5.1 Objekte in Datei schreiben

276

8.5.2 Objekte aus Datei lesen

278

8.6 Bearbeitung mehrerer Dateien

280

8.6.1 Funktion »glob.glob()«

280

8.6.2 Funktion »os.scandir()«

281

8.7 Informationen über Dateien

282

8.8 Dateien und Verzeichnisse verwalten

284

8.9 Beispielprojekt Morsezeichen

285

8.9.1 Morsezeichen aus Datei lesen

285

8.9.2 Ausgabe auf dem Bildschirm

287

8.9.3 Ausgabe mit Tonsignalen

288

8.10 Spiel, Version mit Highscore-Datei

290

8.10.1 Eingabebeispiel

291

8.10.2 Aufbau des Programms

291

8.10.3 Code des Programms

292

8.11 Spiel, objektorientierte Version mit Highscore-Datei

297

9 Internet

303

9.1 Laden und Senden von Internetdaten

303

9.1.1 Daten lesen

304

9.1.2 Daten kopieren

306

9.1.3 Daten senden per »GET«

307

9.1.4 Daten senden per »POST«

310

9.2 Webserver-Programmierung

312

9.2.1 Erstes Programm

313

9.2.2 Beantworten einer Benutzereingabe

314

9.2.3 Formularelemente mit mehreren Werten

317

9.2.4 Typen von Formularelementen

320

9.3 Browser aufrufen

326

9.4 Spiel, Version für das Internet

326

9.4.1 Eingabebeispiel

327

9.4.2 Aufbau des Programms

328

9.4.3 Code des Programms

329

10 Datenbanken

339

10.1 Aufbau von Datenbanken

339

10.2 SQLite

340

10.2.1 Datenbank, Tabelle und Datensätze

341

10.2.2 Daten anzeigen

343

10.2.3 Daten auswählen, Operatoren

344

10.2.4 Operator »LIKE«

347

10.2.5 Sortierung der Ausgabe

349

10.2.6 Auswahl nach Eingabe

350

10.2.7 Datensätze ändern

352

10.2.8 Datensätze löschen

354

10.3 SQLite auf dem Webserver

355

10.4 MySQL

357

10.4.1 XAMPP und Connector/Python

358

10.4.2 Datenbank erzeugen

359

10.4.3 Tabelle anlegen

360

10.4.4 Datensätze anlegen

362

10.4.5 Daten anzeigen

363

10.5 Spiel, Version mit Highscore-Datenbank

364

10.6 Spiel, objektorientierte Version mit Highscore-Datenbank

367

11 Benutzeroberflächen

371

11.1 Einführung

371

11.1.1 Eine erste GUI-Anwendung

372

11.1.2 Ändern von Eigenschaften

374

11.2 Widget-Typen

375

11.2.1 Anzeigefeld, Label

375

11.2.2 Einzeilige Textbox, Entry

378

11.2.3 Versteckte Eingabe

380

11.2.4 Mehrzeilige Textbox, Text

382

11.2.5 Scrollende Textbox, ScrolledText

384

11.2.6 Listbox mit einfacher Auswahl

386

11.2.7 Listbox mit mehrfacher Auswahl

388

11.2.8 Scrollbar, scrollende Widgets

389

11.2.9 Radiobuttons zur Auswahl, Widget-Variablen

391

11.2.10 Radiobuttons zur Auswahl und Ausführung

394

11.2.11 Checkbuttons zur mehrfachen Auswahl

395

11.2.12 Schieberegler, Scale

397

11.2.13 Mausereignisse

400

11.2.14 Tastaturereignisse

403

11.3 Geometrische Anordnung von Widgets

405

11.3.1 Frame-Widget, Methode »pack()«

406

11.3.2 Ein einfacher Taschenrechner

408

11.3.3 Methode »grid()«

412

11.3.4 Methode »place()«, absolute Koordinaten

414

11.3.5 Methode »place()«, relative Koordinaten

416

11.3.6 Absolute Veränderung von Koordinaten

418

11.3.7 Relative Veränderung von Koordinaten

419

11.4 Menüs, Messageboxen und Dialogfelder

423

11.4.1 Menüleisten

424

11.4.2 Kontextmenüs

429

11.4.3 Messageboxen

431

11.4.4 Eigene Dialogfelder

436

11.4.5 Ausführung verhindern

438

11.5 Spiel, GUI-Version

439

12 Unterschiede in Python 2

445

12.1 Neue und geänderte Eigenschaften

445

12.1.1 Auffällige Änderungen

445

12.1.2 Weitere Änderungen

446

12.2 Konvertierung von Python 2 zu Python 3

447

13 Raspberry Pi

449

13.1 Einzelteile und Installation

449

13.1.1 Einzelteile

449

13.1.2 Sicherheit und Schäden

450

13.1.3 Zusammenbau

451

13.1.4 Installation von Raspbian

451

13.1.5 Start von Raspbian

452

13.2 Elektronische Schaltungen

453

13.2.1 Gleichspannungs-Stromkreis

453

13.2.2 Spannung ist Information

454

13.2.3 Bauelemente und Ausrüstung

455

13.2.4 Widerstände

455

13.3 Aufbau des GPIO-Anschlusses

457

13.4 Lüftersteuerung

459

13.4.1 Temperatur ermitteln

459

13.4.2 Leuchtdioden

459

13.4.3 Leuchtdiode ansteuern

460

13.4.4 Leuchtdiode blinken lassen

461

13.4.5 Mehrere Leuchtdioden

462

13.4.6 Lüfter ansteuern

463

13.4.7 Temperaturabhängige Lüftersteuerung

464

13.4.8 Temperatur in Datenbank speichern

465

A Anhang

469

A.1 Installation von XAMPP

469

A.1.1 Installation von XAMPP unter Windows

469

A.1.2 Installation von XAMPP unter Ubuntu Linux

470

A.1.3 Installation von XAMPP unter macOS

470

A.2 UNIX-Befehle

471

A.2.1 Inhalt eines Verzeichnisses

471

A.2.2 Verzeichnis anlegen, wechseln und löschen

472

A.2.3 Datei kopieren, verschieben und löschen

473

A.3 Lösungen

474

A.3.1 Lösungen zu Kapitel 2

474

A.3.2 Lösungen zu Kapitel 3

474

A.3.3 Lösungen zu Kapitel 5

479