Python - Der ideale Python-Einstieg für Informatikstudium, Ausbildung und Beruf - Ausgabe 2024

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, wiederkehrende Aufgaben automatisieren und viele andere Probleme lösen.
Neu in dieser Auflage: Pair Programming mit ChatGPT und Python in Excel

Aus dem Inhalt:

• Hello World! Python installieren und einrichten


• Python lernen mit KI-Unterstützung


• 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 Oberflächen


• Wissenschaftliches Arbeiten mit Python, Datenverarbeitung in Excel

  Vorwort ... 13


TEIL I.  Python lernen ... 15


  1.  Hello, World! ... 17


       1.1 ... Python installieren ... 17

       1.2 ... 'Hello, World!' in der Python-Shell ... 21

       1.3 ... 'Hello, World!' als eigenständiges Programm ... 24

       1.4 ... Elementare Syntaxregeln ... 30

       1.5 ... Wiederholungsfragen ... 36



  2.  Python lernen mit KI-Unterstützung ... 37


       2.1 ... Mein Programm funktioniert nicht! Warum? ... 39

       2.2 ... Mit welcher Funktion löse ich ein bestimmtes Problem? ... 46

       2.3 ... Sprachkonzepte erklären ... 47

       2.4 ... Programmieren mit ChatGPT ... 48



  3.  Variablen ... 55


       3.1 ... Grundregeln ... 55

       3.2 ... Datentypen ... 57

       3.3 ... Gültigkeitsbereich von Variablen ... 58

       3.4 ... Wiederholungsfragen ... 60



  4.  Operatoren ... 61


       4.1 ... Überblick ... 61

       4.2 ... Details und Sonderfälle ... 63

       4.3 ... Wiederholungsfragen ... 70



  5.  Zahlen ... 71


       5.1 ... Ganze Zahlen ... 72

       5.2 ... FlieT1ss kommazahlen ... 74

       5.3 ... Komplexe Zahlen, Brüche und Festkommazahlen ... 76

       5.4 ... Boolesche Werte ... 78

       5.5 ... Wiederholungsfragen ... 79



  6.  Zeichenketten ... 80


       6.1 ... Grundregeln ... 80

       6.2 ... Zugriff auf Teilzeichenketten ... 84

       6.3 ... Zeichenkettenfunktionen ... 86

       6.4 ... Zeichenketten formatieren und konvertieren ... 89

       6.5 ... Lokalisierung ... 94

       6.6 ... Reguläre Ausdrücke ... 97

       6.7 ... Wiederholungsfragen und Übungen ... 99



  7.  Datum und Zeit ... 100


       7.1 ... Zeit ermitteln und darstellen ... 100

       7.2 ... Mit Zeiten rechnen ... 105

       7.3 ... Wiederholungsfragen und Übungen ... 107



  8.  Listen, Tupel, Sets und Dictionaries ... 108


       8.1 ... Listen ... 109

       8.2 ... Funktionen zur Verarbeitung von Listen ... 112

       8.3 ... Tupel (Sequenzen) ... 119

       8.4 ... Sets (Mengen) ... 122

       8.5 ... Dictionaries ... 124

       8.6 ... Arrays ... 128

       8.7 ... Wiederholungsfragen und Übungen ... 130



  9.  Verzweigungen und Schleifen ... 131


       9.1 ... 'if'-Verzweigung ... 131

       9.2 ... Beispiel: Schaltjahrtest ... 135

       9.3 ... 'for'-Schleife ... 136

       9.4 ... 'while'-Schleife ... 144

       9.5 ... Beispiele für Schleifen ... 145

       9.6 ... Pattern Matching ... 150

       9.7 ... Wiederholungsfragen und Übungen ... 151



10.  Funktionen ... 153


       10.1 ... Eigene Funktionen definieren ... 154

       10.2 ... Lokale und globale Variablen ... 158

       10.3 ... Parameter ... 161

       10.4 ... Rekursion ... 167

       10.5 ... Lambda-Funktionen ... 169

       10.6 ... Funktionale Programmierung ... 171

       10.7 ... Generatoren ... 174

       10.8 ... Wiederholungsfragen und Übungen ... 177



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


       11.1 ... Fehlerabsicherung mit 'try' und 'except' ... 181

       11.2 ... Selbst Exceptions auslösen ('raise') ... 187

       11.3 ... Programmunterbrechungen abfangen ... 187

       11.4 ... Wiederholungsfragen und Übungen ... 190



12.  Objektorientierte Programmierung ... 192


       12.1 ... Crashkurs ... 193

       12.2 ... 'Hello, Class!' ... 197

       12.3 ... Klassen- und Instanzvariablen ... 201

       12.4 ... Methoden ... 206

       12.5 ... Operator Overloading ... 212

       12.6 ... Datenklassen ... 216

       12.7 ... Vererbung ... 218

       12.8 ... Vererbungsbeispiel: Schachfiguren ... 220

       12.9 ... Wiederholungsaufgaben und Übungen ... 226



13.  Module ... 229


       13.1 ... Module nutzen ('import') ... 229

       13.2 ... Modul-Interna ... 232

       13.3 ... Module installieren ('pip') ... 234

       13.4 ... Eigene Module entwickeln ... 239

       13.5 ... Wiederholungsfragen und Übungen ... 243



14.  Interna ... 244


       14.1 ... Python-Scripts ausführen ... 244

       14.2 ... Interna der Variablenverwaltung ... 250

       14.3 ... Garbage Collection ... 254

       14.4 ... Shared References ... 256

       14.5 ... Type Annotation ... 256

       14.6 ... Namensräume erforschen ... 259

       14.7 ... Python-Compiler ... 261

       14.8 ... Systemfunktionen ... 262

       14.9 ... Wiederholungsfragen ... 265



TEIL II.  Python anwenden ... 267


15.  Dateien lesen und schreiben ... 269


       15.1 ... Verzeichnisse ... 269

       15.2 ... Textdateien lesen und schreiben ... 275

       15.3 ... Beispiel: Indexeinträge in Textdateien ändern ... 279

       15.4 ... Standardeingabe und Standardausgabe ... 281

       15.5 ... JSON-Dateien verarbeiten ... 283

       15.6 ... XML-Dateien verarbeiten ... 287

       15.7 ... Wiederholungsfragen und Übungen ... 292



16.  Netzwerkfunktionen ... 293


       16.1 ... Download und Upload von Dateien ... 293

       16.2 ... REST-APIs nutzen ... 297

       16.3 ... Mails versenden ... 301



17.  Systemadministration ... 305


       17.1 ... Linux-Kommandos aufrufen ... 305

       17.2 ... Linux-Accounts einrichten ... 308

       17.3 ... MySQL/MariaDB-Datenbankzugriff ... 312

       17.4 ... Mehrere gleichartige Datenbanken analysieren ... 317



18.  Grafische Benutzeroberflächen ... 321


       18.1 ... 'Hello, Qt!' ... 322

       18.2 ... Buttons platzieren und nutzen ... 324

       18.3 ... Textfelder, Grid-Layout und Nachrichtenboxen ... 328

       18.4 ... Dateiauswahl ... 333

       18.5 ... Listenfelder ... 336



19.  Grafikprogrammierung ... 340


       19.1 ... Grafische Grundfunktionen ... 340

       19.2 ... Grafik in einem Widget ... 347

       19.3 ... SpaT1ss mit Sinus und Cosinus ... 350

       19.4 ... Temperaturkurve zeichnen ... 357



20.  Wissenschaftliche Anwendung ... 364


       20.1 ... Anaconda, IPython und Jupyter-Notebooks ... 364

       20.2 ... NumPy ... 374

       20.3 ... pandas ... 379

       20.4 ... SciPy ... 384

       20.5 ... Matplotlib ... 388

       20.6 ... Python in Excel ... 396



  A.  Lösungen ... 405


       A.1 ... Kapitel 1: 'Hello, World!' ... 405

       A.2 ... Kapitel 3: Variablen ... 406

       A.3 ... Kapitel 4: Operatoren ... 407

       A.4 ... Kapitel 5: Zahlen ... 408

       A.5 ... Kapitel 6: Zeichenketten ... 409

       A.6 ... Kapitel 7: Datum und Uhrzeit ... 411

       A.7 ... Kapitel 8: Listen, Tupel, Sets und Dictionaries ... 413

       A.8 ... Kapitel 9: Verzweigungen und Schleifen ... 417

       A.9 ... Kapitel 10: Funktionen ... 421

       A.10 ... Kapitel 11: Umgang mit Fehlern ... 426

       A.11 ... Kapitel 12: Objektorientierte Programmierung ... 427

       A.12 ... Kapitel 13: Module ... 432

       A.13 ... Kapitel 14: Interna ... 433

       A.14 ... Kapitel 15: Dateien lesen und schreiben ... 435



  Index ... 439