1 Einführung

19

1.1 Vorteile von Python

19

1.2 Verbreitung von Python

20

1.3 Aufbau des Buchs

20

1.4 Übungen

21

1.5 Installation unter Windows

22

1.6 Installation unter Ubuntu Linux

23

1.7 Installation unter macOS

23

2 Erste Schritte

25

2.1 Python als Taschenrechner

25

2.1.1 Eingabe von Berechnungen

25

2.1.2 Addition, Subtraktion und Multiplikation

26

2.1.3 Division, Ganzzahldivision und Modulo

26

2.1.4 Rangfolge und Klammern

27

2.1.5 Variablen und Zuweisung

28

2.2 Erstes Programm

30

2.2.1 Hallo Welt

30

2.2.2 Eingabe eines Programms

30

2.3 Speichern und Ausführen

30

2.3.1 Speichern

31

2.3.2 Ausführen unter Windows

31

2.3.3 Ausführen unter Ubuntu Linux und unter macOS

33

2.3.4 Kommentare

34

2.3.5 Verkettung von Ausgaben

34

2.3.6 Lange Ausgaben

35

3 Programmierkurs

37

3.1 Ein Spiel programmieren

37

3.2 Variablen und Operatoren

38

3.2.1 Berechnung und Zuweisung

38

3.2.2 Ausgabe mit formatiertem String-Literal

39

3.2.3 Eingabe einer Zeichenkette

39

3.2.4 Eingabe einer Zahl

40

3.2.5 Spiel, Version mit Eingabe

41

3.2.6 Zufallszahlen

42

3.3 Verzweigungen

44

3.3.1 Vergleichsoperatoren

44

3.3.2 Verzweigung mit »if«

45

3.3.3 Spiel, Version mit Bewertung der Eingabe

46

3.3.4 Mehrfache Verzweigung

47

3.3.5 Bedingter Ausdruck

49

3.3.6 Logische Operatoren

49

3.3.7 Mehrere Vergleichsoperatoren

53

3.3.8 Spiel, Version mit genauer Bewertung der Eingabe

53

3.3.9 Verzweigung mit »match«

54

3.3.10 Rangfolge der Operatoren

57

3.4 Schleifen

57

3.4.1 Schleife mit »for«

58

3.4.2 Schleifenabbruch mit »break«

60

3.4.3 Schleifenfortsetzung mit »continue«

60

3.4.4 Geschachtelte Kontrollstrukturen

61

3.4.5 Spiel, Version mit »for«-Schleife und Abbruch

62

3.4.6 Schleife mit »for« und »range()«

63

3.4.7 Spiel, Version mit »range()«

67

3.4.8 Schleife mit »while«

68

3.4.9 Spiel, Version mit »while«-Schleife und Zähler

69

3.4.10 Kombinierte Zuweisungsausdrücke

70

3.5 Entwicklung eines Programms

71

3.6 Fehler und Ausnahmen

72

3.6.1 Basisprogramm

72

3.6.2 Fehler abfangen

72

3.6.3 Eingabe wiederholen

74

3.6.4 Spiel, Version mit Ausnahmebehandlung

75

3.7 Funktionen und Module

76

3.7.1 Einfache Funktionen

77

3.7.2 Funktionen mit einem Parameter

78

3.7.3 Funktionen mit mehreren Parametern

79

3.7.4 Funktionen mit Rückgabewert

80

3.7.5 Typhinweise

81

3.7.6 Spiel, Version mit Funktionen

82

3.8 Das fertige Spiel

84

4 Datentypen

89

4.1 Zahlen

89

4.1.1 Ganze Zahlen

89

4.1.2 Zahlen mit Nachkommastellen

91

4.1.3 Typ ermitteln

92

4.1.4 Exponentialoperator **

93

4.1.5 Rundung und Konvertierung

93

4.1.6 Winkelfunktionen

94

4.1.7 Weitere mathematische Funktionen

95

4.1.8 Komplexe Zahlen

98

4.1.9 Bitoperatoren

100

4.1.10 Brüche

103

4.2 Zeichenketten

105

4.2.1 Eigenschaften

105

4.2.2 Operatoren

107

4.2.3 Slices

107

4.2.4 Änderbarkeit

109

4.2.5 Suchen und Ersetzen

110

4.2.6 Leerzeichen entfernen

112

4.2.7 Text zerlegen

112

4.2.8 Konstanten

113

4.2.9 Datentyp »bytes«

114

4.3 Listen

115

4.3.1 Eigenschaften und Operatoren

115

4.3.2 Mehrdimensionale Listen

117

4.3.3 Änderbarkeit

118

4.3.4 Methoden

119

4.3.5 List Comprehension

121

4.4 Tupel

122

4.5 Dictionarys

124

4.5.1 Eigenschaften, Operatoren und Methoden

124

4.5.2 Dynamische Views

126

4.6 Sets, Mengen

128

4.6.1 Eigenschaften, Operatoren und Methoden

128

4.6.2 Mengenlehre

130

4.7 Wahrheitswerte und Nichts

131

4.7.1 Wahrheitswerte »True« und »False«

131

4.7.2 Nichts, »None«

133

4.8 Referenz, Identität und Kopie

134

4.8.1 Referenz und Identität

134

4.8.2 Ressourcen sparen

136

4.8.3 Objekte kopieren

137

5 Weiterführende Programmierung

139

5.1 Allgemeines

139

5.1.1 Kombinierte Zuweisungsoperatoren

139

5.1.2 Anweisung in mehreren Zeilen

141

5.1.3 Eingabe mit Hilfestellung

141

5.1.4 Anweisung »pass«

142

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

143

5.2 Ausgabe und Formatierung

145

5.2.1 Funktion »print()«

145

5.2.2 Formatierung von Zahlen mit Nachkommastellen

146

5.2.3 Formatierung von ganzen Zahlen

148

5.2.4 Formatierung von Zeichenketten

148

5.3 Funktionen für Iterables

150

5.3.1 Funktion »zip()«

150

5.3.2 Funktion »map()«

151

5.3.3 Funktion »filter()«

152

5.4 Verschlüsselung

153

5.5 Fehler und Ausnahmen

155

5.5.1 Allgemeines

155

5.5.2 Syntaxfehler

155

5.5.3 Laufzeitfehler

156

5.5.4 Logische Fehler und Debugging

157

5.5.5 Fehler erzeugen

160

5.5.6 Unterscheidung von Ausnahmen

162

5.6 Funktionen

163

5.6.1 Variable Anzahl von Parametern

163

5.6.2 Benannte Parameter

164

5.6.3 Optionale Parameter

165

5.6.4 Mehrere Rückgabewerte

166

5.6.5 Übergabe von Kopien und Referenzen

167

5.6.6 Namensräume

169

5.6.7 Rekursive Funktionen

170

5.6.8 Lambda-Funktion

171

5.6.9 Funktion als Parameter

172

5.7 Eingebaute Funktionen

173

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

174

5.7.2 Funktionen »chr()« und »ord()«

175

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

176

5.8 Weitere mathematische Module

177

5.8.1 Funktionsgraphen zeichnen

177

5.8.2 Mehrere Teilzeichnungen

180

5.8.3 Eindimensionale Arrays und Vektoren

181

5.8.4 Mehrdimensionale Arrays und Matrizen

183

5.8.5 Signalverarbeitung

186

5.8.6 Statistikfunktionen

188

5.9 Eigene Module

191

5.9.1 Eigene Module erzeugen

191

5.9.2 Standard-Import eines Moduls

191

5.9.3 Import eines Moduls mit Umbenennung

192

5.9.4 Import von Funktionen

192

5.10 Parameter der Kommandozeile

193

5.11 Programm »Bruchtraining«

194

5.11.1 Der Ablauf des Programms

194

5.11.2 Hauptprogramm

196

5.11.3 Eine leichte Aufgabe

197

5.11.4 Eine mittelschwere Aufgabe

197

5.11.5 Eine schwere Aufgabe

199

6 Objektorientierte Programmierung

201

6.1 Was ist OOP?

201

6.2 Klassen, Objekte und eigene Methoden

202

6.3 Besondere Member

204

6.4 Operatormethoden

206

6.5 Referenz, Identität und Kopie

208

6.6 Vererbung

210

6.7 Mehrfachvererbung

212

6.8 Datenklassen

214

6.9 Enumerationen

215

6.10 Spiel, objektorientierte Version

216

7 Verschiedene Module

219

7.1 Datum und Uhrzeit

219

7.1.1 Funktionen

219

7.1.2 Rechnen mit Zeitangaben

221

7.1.3 Programm anhalten

222

7.1.4 Spiel, Version mit Zeitmessung

223

7.1.5 Spiel, objektorientierte Version mit Zeitmessung

225

7.2 Warteschlangen

226

7.2.1 Klasse »SimpleQueue«

227

7.2.2 Klasse »LifoQueue«

228

7.2.3 Klasse »PriorityQueue«

228

7.2.4 Klasse »deque«

229

7.3 Multithreading

232

7.3.1 Wozu dient Multithreading?

232

7.3.2 Erzeugung eines Threads

233

7.3.3 Identifizierung eines Threads

234

7.3.4 Gemeinsame Daten und Objekte

235

7.3.5 Threads und Exceptions

236

7.4 Reguläre Ausdrücke

238

7.4.1 Suchen von Teiltexten

238

7.4.2 Ersetzen von Teiltexten

242

7.5 Audioausgabe

243

8 Dateien

245

8.1 Dateitypen

245

8.2 Öffnen und Schließen einer Datei

246

8.3 Textdateien

247

8.3.1 Schreiben einer Textdatei

247

8.3.2 Lesen einer Textdatei

249

8.3.3 CSV-Datei schreiben

252

8.3.4 CSV-Datei lesen

254

8.4 Dateien mit festgelegter Struktur

255

8.4.1 Formatiertes Schreiben

255

8.4.2 Lesen an beliebiger Stelle

256

8.4.3 Schreiben an beliebiger Stelle

258

8.5 Serialisierung mit »pickle«

259

8.5.1 Objekte in Datei schreiben

259

8.5.2 Objekte aus Datei lesen

260

8.6 Datenaustausch mit JSON

262

8.6.1 JSON-Objekte in Datei schreiben

262

8.6.2 JSON-Objekte aus Datei lesen

263

8.7 Bearbeitung mehrerer Dateien

264

8.7.1 Funktion »glob.glob()«

265

8.7.2 Funktion »os.scandir()«

266

8.8 Informationen über Dateien

267

8.9 Dateien und Verzeichnisse verwalten

268

8.10 Beispielprojekt Morsezeichen

269

8.10.1 Morsezeichen aus Datei lesen

269

8.10.2 Ausgabe auf dem Bildschirm

270

8.10.3 Ausgabe mit Tonsignalen

271

8.11 Spiel, Version mit Highscore-Datei

273

8.11.1 Eingabebeispiel

273

8.11.2 Aufbau des Programms

274

8.11.3 Code des Programms

274

8.12 Spiel, objektorientierte Version mit Highscore-Datei

278

9 Internet

283

9.1 Laden und Senden von Internetdaten

283

9.1.1 Daten lesen

284

9.1.2 Daten kopieren

286

9.1.3 Daten senden

286

9.2 Webserver-Programmierung

289

9.2.1 Erstes Programm

290

9.2.2 Beantworten einer Benutzereingabe

291

9.2.3 Formularelemente mit mehreren Werten

294

9.2.4 Typen von Formularelementen

296

9.3 Browser aufrufen

302

9.4 Spiel, Version für das Internet

302

9.4.1 Eingabebeispiel

302

9.4.2 Aufbau des Programms

304

9.4.3 Code des Programms

305

10 Datenbanken

311

10.1 Aufbau von Datenbanken

311

10.2 SQLite

312

10.2.1 Datenbank, Tabelle und Datensätze

313

10.2.2 Daten anzeigen

314

10.2.3 Daten auswählen, Operatoren

315

10.2.4 Operator »LIKE«

318

10.2.5 Sortierung der Ausgabe

319

10.2.6 Auswahl nach Eingabe

320

10.2.7 Datensätze ändern

321

10.2.8 Datensätze löschen

323

10.3 SQLite auf dem Webserver

324

10.4 MySQL

326

10.4.1 XAMPP und Connector/Python

326

10.4.2 Datenbank, Tabelle und Datensätze

327

10.4.3 Daten anzeigen

329

10.5 Spiel, Version mit Highscore-Datenbank

330

10.6 Spiel, objektorientierte Version mit Highscore-Datenbank

333

11 Benutzeroberflächen

335

11.1 Einführung

335

11.1.1 Erstes GUI-Programm

335

11.1.2 Anordnung von Widgets

338

11.2 Widget-Typen

340

11.2.1 Einzeiliges Eingabefeld

340

11.2.2 Versteckte Eingabe, Widget deaktivieren

342

11.2.3 Mehrzeiliges Eingabefeld

344

11.2.4 Listbox mit einfacher Auswahl

347

11.2.5 Listbox mit mehrfacher Auswahl

349

11.2.6 Spinbox

351

11.2.7 Radiobutton, Widget-Variable

354

11.2.8 Checkbutton

357

11.2.9 Schieberegler, Scale

359

11.3 Bilder und Mausereignisse

360

11.3.1 Bild einbetten und ändern

361

11.3.2 Mausereignisse

364

11.4 Geometrie-Manager »place«

367

11.4.1 Fenstergröße und absolute Position

367

11.4.2 Relative Position

368

11.4.3 Position ändern

371

11.5 Menüs, Messageboxen und Dialogfelder

372

11.5.1 Menüleisten

372

11.5.2 Kontextmenüs

376

11.5.3 Messageboxen

378

11.5.4 Eigene Dialogfelder

382

11.6 Zeichnungen und Animationen

384

11.6.1 Verschiedene Zeichnungsobjekte

384

11.6.2 Zeichnungsobjekte steuern

386

11.6.3 Zeichnungsobjekte animieren

388

11.6.4 Kollision von Zeichnungsobjekten

389

11.7 Spiel, GUI-Version

391

12 Benutzeroberflächen mit PyQt

397

12.1 Ein erstes Programm

397

12.2 Layout und Größe eines Anwendungsfensters

399

12.2.1 Grid-Layout

399

12.2.2 Größe des Anwendungsfensters

401

12.3 Widget-Typen

401

12.3.1 Einzeiliges Eingabefeld

401

12.3.2 Versteckte Eingabe, Deaktivieren von Widgets

403

12.3.3 Mehrzeiliges Eingabefeld

405

12.3.4 Liste mit einfacher Auswahl

408

12.3.5 Liste mit mehrfacher Auswahl

411

12.3.6 Combobox

413

12.3.7 Spinbox

415

12.3.8 Radiobutton

418

12.3.9 Mehrere Gruppen von Radiobuttons

421

12.3.10 Checkbox

423

12.3.11 Slider

426

12.3.12 Bilder, Formate und Hyperlinks

428

1 Anhang A

431

A.1 Paketverwaltungsprogramm »pip«

431

A.2 Erstellen von EXE-Dateien

431

A.3 Installation von XAMPP

432

A.4 UNIX-Befehle

434