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 Übungsaufgabe

28

2.1.6 Variablen und Zuweisung

28

2.1.7 Übungsaufgabe

29

2.2 Erstes Programm

30

2.2.1 Hallo Welt

30

2.2.2 Eingabe eines Programms

30

2.3 Speichern und ausführen

31

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 Zuweisung, Berechnung und Ausgabe

38

3.2.2 String-Literale

39

3.2.3 Eingabe einer Zeichenkette

40

3.2.4 Eingabe einer Zahl

40

3.2.5 Spiel, Version mit Eingabe

42

3.2.6 Übungsaufgaben

42

3.2.7 Zufallszahlen

43

3.2.8 Typ ermitteln

44

3.3 Verzweigungen

45

3.3.1 Vergleichsoperatoren

45

3.3.2 Verzweigung mit »if«

47

3.3.3 Spiel, Version mit Bewertung der Eingabe

48

3.3.4 Übungsaufgabe

49

3.3.5 Mehrfache Verzweigung

49

3.3.6 Übungsaufgabe

50

3.3.7 Bedingter Ausdruck

51

3.3.8 Logische Operatoren

52

3.3.9 Übungsaufgaben

53

3.3.10 Mehrere Vergleichsoperatoren

55

3.3.11 Spiel, Version mit genauer Bewertung der Eingabe

55

3.3.12 Verzweigung mit »match«

56

3.3.13 Rangfolge der Operatoren

59

3.4 Schleifen

59

3.4.1 Schleife mit »for«

60

3.4.2 Schleifenabbruch mit »break«

62

3.4.3 Schleifenfortsetzung mit »continue«

62

3.4.4 Geschachtelte Kontrollstrukturen

63

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

64

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

65

3.4.7 Übungsaufgaben

68

3.4.8 Spiel, Version mit »range()«

68

3.4.9 Schleife mit »while«

70

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

71

3.4.11 Übungsaufgabe

72

3.4.12 Kombinierte Zuweisungsausdrücke

72

3.5 Entwicklung eines Programms

73

3.6 Fehler und Ausnahmen

74

3.6.1 Basisprogramm

74

3.6.2 Fehler abfangen

75

3.6.3 Fehlermeldung ausgeben

76

3.6.4 Eingabe wiederholen

76

3.6.5 Übungsaufgabe

77

3.6.6 Spiel, Version mit Ausnahmebehandlung

77

3.7 Funktionen und Module

79

3.7.1 Einfache Funktionen

80

3.7.2 Funktionen mit einem Parameter

81

3.7.3 Übungsaufgabe

82

3.7.4 Funktionen mit mehreren Parametern

82

3.7.5 Funktionen mit Rückgabewert

83

3.7.6 Spiel, Version mit Funktionen

84

3.7.7 Übungsaufgaben

85

3.8 Typhinweise

86

3.8.1 Variablen und Typprüfungen

86

3.8.2 Funktionen und Typprüfungen

88

3.9 Das fertige Spiel

90

4 Datentypen

95

4.1 Zahlen

95

4.1.1 Ganze Zahlen

95

4.1.2 Zahlen mit Nachkommastellen

97

4.1.3 Exponentialoperator **

98

4.1.4 Rundung und Konvertierung

98

4.1.5 Winkelfunktionen

100

4.1.6 Weitere mathematische Funktionen

101

4.1.7 Genauere Zahlen mit Nachkommastellen

103

4.1.8 Komplexe Zahlen

106

4.1.9 Bitoperatoren

108

4.1.10 Brüche

110

4.2 Zeichenketten

114

4.2.1 Eigenschaften

114

4.2.2 Operatoren

116

4.2.3 Slices

117

4.2.4 Änderbarkeit

119

4.2.5 Suchen und Ersetzen

119

4.2.6 Leerzeichen entfernen

121

4.2.7 Text zerlegen

122

4.2.8 Konstanten

123

4.2.9 Datentyp »bytes«

123

4.3 Listen

125

4.3.1 Eigenschaften und Operatoren

125

4.3.2 Mehrdimensionale Listen

126

4.3.3 Änderbarkeit

128

4.3.4 Methoden

129

4.3.5 List Comprehension

131

4.4 Tupel

133

4.5 Dictionarys

134

4.5.1 Eigenschaften, Operatoren und Methoden

135

4.5.2 Dynamische Views

137

4.6 Sets, Mengen

138

4.6.1 Eigenschaften, Operatoren und Methoden

138

4.6.2 Mengenlehre

140

4.7 Wahrheitswerte und Nichts

141

4.7.1 Wahrheitswerte »True« und »False«

142

4.7.2 Nichts, »None«

143

4.8 Referenz, Identität und Kopie

144

4.8.1 Referenz und Identität

144

4.8.2 Ressourcen sparen

146

4.8.3 Objekte kopieren

147

4.9 Typhinweise

148

4.9.1 Sequenz als Parameter

149

4.9.2 Einschränkung auf Liste

149

5 Weiterführende Programmierung

151

5.1 Allgemeines

151

5.1.1 Kombinierte Zuweisungsoperatoren

151

5.1.2 Anweisung in mehreren Zeilen

153

5.1.3 Eingabe mit Hilfestellung

154

5.1.4 Anweisung »pass«

154

5.2 Ausgabe und Formatierung

155

5.2.1 Funktion »print()«

156

5.2.2 Formatierung von Zahlen mit Nachkommastellen

157

5.2.3 Formatierung von ganzen Zahlen

159

5.2.4 Formatierung von Zeichenketten

159

5.2.5 Übungsaufgabe

160

5.3 Funktionen für Iterables

161

5.3.1 Funktion »zip()«

161

5.3.2 Funktion »map()«

162

5.3.3 Funktion »filter()«

163

5.4 Verschlüsselung

164

5.5 Fehler und Ausnahmen

166

5.5.1 Allgemeines

167

5.5.2 Syntaxfehler

167

5.5.3 Laufzeitfehler

168

5.5.4 Logische Fehler und Debugging

168

5.5.5 Fehler erzeugen

172

5.5.6 Unterscheidung von Ausnahmen

173

5.6 Funktionen

174

5.6.1 Variable Anzahl von Parametern

175

5.6.2 Benannte Parameter

175

5.6.3 Optionale Parameter

176

5.6.4 Mehrere Rückgabewerte

177

5.6.5 Übergabe von Kopien und Referenzen

178

5.6.6 Namensräume

180

5.6.7 Rekursive Funktionen

181

5.6.8 Lambda-Funktionen

182

5.6.9 Funktion als Parameter

183

5.7 Eingebaute Funktionen

184

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

186

5.7.2 Funktionen »chr()« und »ord()«

186

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

187

5.8 Weitere mathematische Module

188

5.8.1 Funktionsgraphen zeichnen

188

5.8.2 Mehrere Teilzeichnungen

191

5.8.3 Eindimensionale Arrays und Vektoren

192

5.8.4 Mehrdimensionale Arrays und Matrizen

194

5.8.5 Signalverarbeitung

197

5.8.6 Statistikfunktionen

199

5.9 Eigene Module

202

5.9.1 Eigene Module erzeugen

202

5.9.2 Standardimport eines Moduls

202

5.9.3 Import eines Moduls mit Umbenennung

203

5.9.4 Import von Funktionen

203

5.9.5 Übungsaufgabe

204

5.10 Parameter der Kommandozeile

204

5.11 Programm »Bruchtraining«

205

5.11.1 Der Ablauf des Programms

205

5.11.2 Hauptprogramm

206

5.11.3 Eine leichte Aufgabe

207

5.11.4 Eine mittelschwere Aufgabe

208

5.11.5 Eine schwere Aufgabe

210

6 Objektorientierte Programmierung

213

6.1 Grundlagen

213

6.1.1 Was ist OOP?

213

6.1.2 Klassen, Objekte und eigene Methoden

214

6.1.3 Besondere Member

216

6.1.4 Übungsaufgabe

218

6.1.5 Operatormethoden

219

6.1.6 Referenz, Identität und Kopie

222

6.1.7 Verkettung

224

6.1.8 Verschachtelung

225

6.1.9 Übungsaufgaben

227

6.2 Fortgeschrittene Themen

228

6.2.1 Vererbung

228

6.2.2 Übungsaufgabe

231

6.2.3 Mehrfachvererbung

231

6.2.4 Datenklassen

233

6.2.5 Enumerationen

235

6.2.6 Spiel, objektorientierte Version

237

7 Verschiedene Module

241

7.1 Datum und Uhrzeit

241

7.1.1 Modul »time«

241

7.1.2 Programm anhalten

243

7.1.3 Klasse »timedelta«

244

7.1.4 Klasse »datetime«

246

7.1.5 Klasse »calendar«

248

7.1.6 Spiel, Version mit Zeitmessung

251

7.1.7 Spiel, objektorientierte Version mit Zeitmessung

253

7.2 Warteschlangen

254

7.2.1 Klasse »SimpleQueue«

254

7.2.2 Klasse »LifoQueue«

255

7.2.3 Klasse »PriorityQueue«

256

7.2.4 Klasse »deque«

257

7.3 Multithreading

260

7.3.1 Wozu dient Multithreading?

260

7.3.2 Erzeugung eines Threads

260

7.3.3 Identifizierung eines Threads

261

7.3.4 Gemeinsame Daten und Objekte

263

7.3.5 Threads und Exceptions

264

7.4 Reguläre Ausdrücke

266

7.4.1 Suchen von Teiltexten

266

7.4.2 Ersetzen von Teiltexten

269

7.5 Audioausgabe

270

8 Dateien

273

8.1 Das Öffnen und das Schließen einer Datei

273

8.2 Textdateien

274

8.2.1 Schreiben einer Textdatei

275

8.2.2 Lesen einer Textdatei

277

8.2.3 CSV-Datei schreiben

279

8.2.4 CSV-Datei lesen

281

8.3 Dateien mit festgelegter Struktur

282

8.3.1 Formatiertes Schreiben

283

8.3.2 Lesen an beliebiger Stelle

284

8.3.3 Schreiben an beliebiger Stelle

285

8.4 Serialisierung mit »pickle«

286

8.4.1 Objekte in Datei schreiben

287

8.4.2 Objekte aus Datei lesen

288

8.5 Datenaustausch mit JSON

289

8.5.1 Objekte in Datei schreiben

290

8.5.2 Objekte aus Datei lesen

291

8.6 Bearbeitung mehrerer Dateien

292

8.6.1 Funktion »glob.glob()«

292

8.6.2 Funktion »os.scandir()«

293

8.7 Informationen über Dateien

294

8.8 Dateien und Verzeichnisse verwalten

295

8.9 Beispielprojekt Morsezeichen

296

8.9.1 Morsezeichen aus Datei lesen

297

8.9.2 Ausgabe auf dem Bildschirm

298

8.9.3 Ausgabe mit Tonsignalen

299

8.10 Spiel, Version mit Highscore-Datei

300

8.10.1 Eingabebeispiel

301

8.10.2 Aufbau des Programms

301

8.10.3 Code des Programms

302

8.11 Spiel, objektorientierte Version mit Highscore-Datei

305

9 Datenbanken

311

9.1 Aufbau von Datenbanken

311

9.2 SQLite

312

9.2.1 Datenbank, Tabelle und Datensätze

313

9.2.2 Daten anzeigen

315

9.2.3 Daten auswählen, Operatoren

316

9.2.4 Operator »LIKE«

318

9.2.5 Sortierung der Ausgabe

319

9.2.6 Auswahl nach Eingabe

321

9.2.7 Datensätze ändern

322

9.2.8 Datensätze löschen

324

9.2.9 Übungsaufgabe

325

9.3 MySQL

327

9.3.1 XAMPP und Connector/Python

327

9.3.2 Datenbank, Tabelle und Datensätze

328

9.3.3 Daten anzeigen

330

9.4 Spiel, Version mit Highscore-Datenbank

331

9.5 Spiel, objektorientierte Version mit Highscore-Datenbank

333

10 Benutzeroberflächen

337

10.1 Einführung

337

10.1.1 Erstes GUI-Programm

337

10.1.2 Einrichtung und Anordnung

340

10.1.3 Ereignismethoden für mehrere Widgets

342

10.2 Widget-Typen

343

10.2.1 Einzeiliges Eingabefeld

343

10.2.2 Versteckte Eingabe, Widget deaktivieren

345

10.2.3 Mehrzeiliges Eingabefeld

347

10.2.4 Listbox mit einfacher Auswahl

350

10.2.5 Listbox mit mehrfacher Auswahl

353

10.2.6 Spinbox

354

10.2.7 Radiobutton, Widget-Variable

357

10.2.8 Checkbutton

359

10.2.9 Schieberegler, Scale

361

10.3 Bilder und Mausereignisse

363

10.3.1 Bild einbetten und ändern

363

10.3.2 Mausereignisse

367

10.4 Geometrie-Manager »place«

369

10.4.1 Fenstergröße und absolute Position

370

10.4.2 Relative Position

371

10.4.3 Position ändern

373

10.5 Menüs und Dialogfelder

375

10.5.1 Menüleisten

375

10.5.2 Kontextmenüs

379

10.5.3 Standard-Dialogfelder

381

10.5.4 Eigene Dialogfelder

384

10.6 Zeichnungen und Animationen

386

10.6.1 Verschiedene Zeichnungsobjekte

386

10.6.2 Zeichnungsobjekte steuern

388

10.6.3 Zeichnungsobjekte animieren

390

10.6.4 Kollision von Zeichnungsobjekten

392

10.7 Spiel, GUI-Version

393

10.8 Übungsaufgabe

399

11 Benutzeroberflächen mit PyQt

403

11.1 Einführung

403

11.1.1 Erstes GUI-Programm

404

11.1.2 Einrichtung und Anordnung

405

11.1.3 Größe des Anwendungsfensters

407

11.1.4 Ereignismethoden für mehrere Widgets

407

11.2 Widget-Typen

409

11.2.1 Einzeiliges Eingabefeld

409

11.2.2 Versteckte Eingabe, Deaktivieren von Widgets

411

11.2.3 Mehrzeiliges Eingabefeld

413

11.2.4 Liste mit einfacher Auswahl

416

11.2.5 Liste mit mehrfacher Auswahl

418

11.2.6 Combobox

420

11.2.7 Spinbox

423

11.2.8 Radiobutton

426

11.2.9 Mehrere Gruppen von Radiobuttons

428

11.2.10 Checkbox

431

11.2.11 Slider

433

11.2.12 Bilder, Formate und Hyperlinks

435

11.2.13 Standard-Dialogfelder

437

11.3 PyQt und SQLite

442

11.3.1 Die Oberfläche der Anwendung

442

11.3.2 Widgets der linken Spalte

443

11.3.3 Widgets der mittleren Spalte

444

11.3.4 Widgets der rechten Spalte

445

11.3.5 Ein List-Widget und eine Python-Liste

446

11.3.6 Datenbankdatei und Fenster

446

11.3.7 Drei Hilfsmethoden

448

11.3.8 Anzeige im List-Widget

449

11.3.9 Auswahl in List-Widget

450

11.3.10 Einfügen eines neuen Datensatzes

451

11.3.11 Ändern eines Datensatzes

452

11.3.12 Löschen eines Datensatzes

453

11.3.13 Suchen nach einem Namen

454

11.3.14 Hauptprogramm

455

11.4 Übungsaufgabe

456

Anhang

457

A.1 Installation zusätzlicher Module

457

A.2 Erstellen von ausführbaren Dateien

458

A.3 Installation von XAMPP

459

A.4 UNIX-Befehle

460

A.5 Tipps zur Entwicklung

463