Python - Programmierung

Python
Einführung in die prozedurale Programmierung
Monty Python's Flying Circus
Anja Aue | 01.09.16
Python
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Objektorientierte Programmiersprache.
Klare, einfache Syntax.
Strukturierte Programmierung.
Interpretative Sprache.
Plattformunabhängig.
Download unter https://www.python.org/
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Geschichte
 Anfang 1990er Jahre von Guido von Rossum am Centrum
voor Wiskunde en Informatica entwickelt.
 Benennung nach der britischen Comedy-Gruppe Monty
Python.
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Versionszweig 2.x
 Python 2.7. ist in diesem Zweig die letzte Version.
 Lebensende 2020. Nur noch Bugfixes.
 Dieser Versionszweig sollte nur noch genutzt werden, wenn
eine andere Version nicht möglich ist.
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Versionszweig 3.x
 Beginn mit Python 3.0 ab dem 3. Dezember 2008. Aktuelle
Version 3.6.
 Keine Kompatibilität zu Versionszweig 2.x
 Neue Projekte sollten immer mit diesen Versionszweig erstellt
werden.
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Einsatzmöglichkeiten
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Web-Programmierung (CGI, Django, TurboGears, Zope...).
Textverarbeitung.
GUIs / Dialogfenster entwickeln (Tkinter, …).
Prototypen-Erstellung für Machbarkeitsstudien.
Nutzung als eingebettete Skriptsprache.
Siehe http://www.python.org/about/success/.
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Literatur
 Michael Weigend: Python 3. Lernen und professionell
anwenden. mitp
 Johannes Ernesti & Peter Kaiser: Python 3: Das umfassende
Handbuch. Rheinwerk
 Bernd Klein: Einführung in Python 3. Hanser
 Arnold Willemer: Python. Der Sprachkurs für Einsteiger und
Individualisten.
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Hinweise zu Tutorials etc. im Web
 https://wiki.python.org/moin/BeginnersGuide/Programmers
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Deutschsprachige Tutorials im Web
 http://www.python-kurs.eu/kurs.php
 https://py-tutorial-de.readthedocs.io/de/python-3.3/
 https://media.readthedocs.org/pdf/py-tutorial-de/python-3.3/
py-tutorial-de.pdf
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Entwicklungsumgebungen
 Integrierte Entwicklungsumgebung in Python: IDLE.
 Weitere IDEs siehe https://wiki.python.org/moin/
%20IntegratedDevelopmentEnvironments.
 Portable Version für das Betriebssystem Windows:
https://winpython.github.io/
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IDLE
 Integrated Development Enviroment.
 Einfache Entwicklungsumgebung für Python.
 Automatische Installation mit der Programmiersprache
Python.
 Informationen zu der IDE:
https://docs.python.org/3/library/idle.html.
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… unter Windows öffnen
 Icon auf dem Desktop.
 Windows 8 und höher: Suchen ...
 Doppelklick auf ...\Python\Python...\Lib\idlelib\idle.pyw im
Windows Explorer.
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Python Shell
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Erläuterung
 Titelleiste. Das Systemmenü wird links angezeigt. Die
Schaltflächen zum Minimieren, Maximieren und Schließen
von IDLE werden rechts angezeigt. Mittig wird die PythonVersion eingeblendet.
 Menüleiste zum Öffnen von Dateien etc.
 Shell. Arbeitsfläche. Zeilenweise Eingabe von Code.
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Menüleiste
 File enthält alle Befehle zum Öffnen und Speichern von
Dateien.
 Edit enthält Befehle zum Bearbeiten von Code.
 Shell startet die Arbeitsfläche neu
 Debug zur Fehlersuche im Programm.
 Options zur Konfiguration von IDLE.
 Windows.
 Help.
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… nach dem Start
 Am oberen Rand wird die Python-Version angezeigt.
 Der Prompt >>> kennzeichnet eine Zeile zur Eingabe.
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Anweisungen
 Befehle für den Computer in einer bestimmten
Programmiersprache. Die Programmiersprache legt die
Syntax fest.
 In der Regel wird in Python für jede Anweisung eine Zeile
genutzt.
 Operanden, Operatoren und Schlüsselwörter werden nach
bestimmten Regeln verbunden.
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… in der Shell
>>> print('Guten Tag')
Guten Tag
>>>
 Hinter dem Prompt wird die Einfügemarke angezeigt. An
dieser Position wird die Anweisung print('Guten Tag') eingeben.
 Die Anweisung wird mit der Eingabetaste (<Return>)
abgeschlossen.
 Die Anweisung wird sofort interpretiert und das Ergebnis in
der Shell ausgegeben.
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Schlüsselwörter in Python
and
as
assert
break
class
continue
def
del
elif
else
except
False
finally
for
from
global
if
import
in
is
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lambda
None
nonlocal
not
or
pass
raise
return
True
try
while
with
yield
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… anzeigen
>>> help()
help> keywords
help> quit
>>>
 Der Befehl help() öffnet die Hilfe zu Python in der Shell.
 In der Hilfe kann mit Hilfe von keywords alle Schlüsselwörter in
Python angezeigt werden.
 Der Befehl quit schließt die Hilfe.
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Operatoren
>>> 2 + 3
5
>>> zahl = 2 + 3
 Regeln zur Verknüpfung, Berechnung etc. von Werten.
 Das Gleichheitszeichen weist einem Operanden einen Wert
zu.
 Arithmetische Operatoren wie zum Beispiel das Pluszeichen
berechnen einen Wert aus ein oder zwei Operanden. Der
berechnete Wert kann direkt in der Shell angezeigt werden.
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Operanden
>>> 2 + 3
5
>>> zahl = 2 + 3
 Variable. Beliebiger benutzerdefinierter Bezeichner in einer
Anweisung. Platzhalter für einen Container, in dem Werte von
gespeichert werden.
 Literale. Werte, die direkt in der Anweisung stehen. Direkte
Darstellung von Zahlen, Zeichenfolgen etc. im Code.
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Funktionen
>>> 2 + 3
5
>>> zahl = 2 + 3
>>> print(zahl)
5
>>>
 Zusammenfassung von Anweisungen.
 Definition in den verschiedenen Bibliotheken oder eingebettet
in Python. Der Entwickler schreibt eigene Funktionen.
 Liste von eingebetteten Funktionen:
(https://docs.python.org/3/library/functions.html).
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Arbeitsweise
 Die Funktionen entsprechen einer
Fertigungsstraße in einer Fabrikhalle.
 Der Betrachter von außen sieht das
Material, welches verarbeitet werden
soll. In diesem Beispiel die Variable zahl.
 Der Betrachter sieht am Ende das fertige
Werkstück. In diesem Beispiel die
Ausgabe von 5.
 Aber die einzelnen Fertigungsschritte
sieht der Betrachter von außen nicht. Die
Fertigungsschritte sind nur Eingeweihten
bekannt.
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zahl
print
5
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Funktionsnamen
>>> print(zahl)
5
>>>
 Der Name identifiziert eindeutig eine Fertigungsstraße.
 Funktionsnamen beachten die Groß- und Kleinschreibung.
Das Wort Print bezeichnet eine andere Fertigungsstraße als
die Bezeichnung print.
 Durch Aufruf des Namens wird die Fertigung gestartet. Das
Ergebnis wird am Bildschirm direkt nach dem Aufruf
angezeigt.
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Argumente
>>> print(zahl)
5
>>>
 In den runden Klammern wird das, für die Fertigung benötigte
Material übergeben. In diesem Beispiel wird nur das
Argument zahl übergeben.
 In Abhängigkeit der Definition der Funktionen werden dieser x
Argumente übergeben.
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Rückgabewert
>>> print(zahl)
5
>>>
 Am Ende der Fertigungsstraße wird ein Werkstück
zurückgegeben.
 Funktionen geben immer nur ein Wert zurück.
 In der Shell wird der Rückgabewert direkt angezeigt. In
diesem Beispiel wird die Zahl 5 ausgegeben.
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Hilfe zu Funktionen
>>> help(print)
Help on built-in function print in module builtins:
Print(…)
>>>
 Dem Befehl help() wird in den runden Klammern der Name
gesuchten Funktion übergeben.
 Direkt in der Shell werden Informationen zu der angegebenen
Funktion angezeigt.
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Anzeige von Syntaxfehlern
 Nach dem Drücken der Eingabetaste werden Syntaxfehler
direkt in roter Schrift angezeigt.
 In diesem Beispiel wird der Fehler EOL while scanning string
literal angezeigt. Der Syntaxfehler weist darauf hin, dass ein
String nicht entsprechend der Syntax von Python
abgeschlossen ist.
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Strings
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Erläuterung
 Strings (Zeichenketten) setzen sich aus Buchstaben, Zahlen
und so weiter zusammen.
 Strings beginnen oder enden mit dem Apostroph, den
Anführungszeichen oder den Dreifach-Anführungszeichen.
 Das Zeichen \n kennzeichnet eine neue Zeile.
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Vorheriger und nächster Befehl
 ALT+P zeigt den vorherigen Befehl in der History-Liste an.
 ALT+N zeigt den nächsten Befehl in der History-Liste an.
 Hinweis: Mit Hilfe von Options – Configure IDLE,
Registerkarte Keys können die Tastenkombinationen
angepasst werden.
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Beendigung der Shell
>>> exit(print)
 Die angezeigte Warnmeldung wird durch die Schaltfläche OK
bestätigt.
 Ein laufendes Programm und die Shell werden beendet.
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Code-Dateien in IDLE
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… in Python
 Zusammenfassung von Anweisungen, die der Interpreter
verseht.
 Pro Zeile wird in Python eine Anweisung in die Datei. Jede
Zeile wird nur mit der Eingabetaste beendet.
 Dateien mit der Endung „.py“ oder „.pyw“.
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Dateiendung „.py“ oder „.pyw“
 Dateien mit der Endung „.py“ laufen in einer Konsole. Die
Programme können direkt in der Shell oder
Eingabeaufforderung ausgeführt werden.
 Dateien mit der Endung „.pyw“ werden bei der
Programmierung einer grafischen Oberfläche genutzt. Die
Programme öffnen ein Fenster, in dem das Programm läuft.
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Aufbau des Texteditors
 Titelleiste. Das Systemmenü wird links angezeigt. Die
Schaltflächen zum Minimieren, Maximieren und Schließen
des Texteditors werden rechts angezeigt. Rechts vom
Systemmenü wird der Name der Code-Datei angezeigt.
 Menüleiste.
 Eingabefenster für Anweisungen.
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Menüleiste
 File. Arbeiten mit Dateien.
 Edit. Bearbeitung von Code.
 Format. Formatierung des Codes mit Hilfe von Einrückungen
etc.
 Run. Code starten.
 Options. Voreinstellungen für IDLE.
 Window.
 Help.
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… neu anlegen und speichern
 File – New File. Der Texteditor zur Eingabe des Programms
öffnet sich.
 File – Save As speichert den eingegebenen Code unter einem
Dateinamen an einem bestimmten Ort auf dem Rechner.
 File – Close schließt die Datei.
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… öffnen und Änderungen speichern
 File – Open. Mit Hilfe des Dialogs Öffnen wird die gewünschte
Datei ausgewählt.
 File – Save speichert die Änderungen in der geöffneten Datei.
 File – Close schließt die Datei.
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Starten des Codes
 Run – Run Module oder Taste <F5>.
 Die Datei wird zeilenweise von oben nach unten durchlaufen.
 Die Anweisungen werden interpretiert und ausgeführt.
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Architektur
Texteditor / IDE
Quellcode (*.py / *.pyw)
Interpreter
Bytecode (*.pyc)
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Interpreter
 Der Code wird direkt ausgeführt.
 Zuerst wird der von Menschen lesbare Code automatisiert in
Byte-Code umgewandelt und dieser ausgeführt.
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Angabe in der Code-Datei
#!/usr/bin/python
hallo = 'Guten Tag'
print(hallo)
 In der ersten Zeile wird der Pfad zum Interpreter angegeben.
 Die Zeile beginnt mit #!. Den beiden Zeilen folgt der Pfad zum
Interpreter.
 Unter Windows sind die Angaben nicht erforderlich. Aber um
eine Kompatibilität zu Linux zu haben, sollte die Zeile gesetzt
werden.
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Weitere Möglichkeit
#!/usr/bin/env python3
hallo = 'Guten Tag'
print(hallo)
 In der ersten Zeile wird der Pfad zum Interpreter angegeben.
 Die Zeile beginnt mit #!.
 Das Tool env sucht den Pfad entsprechend der PATHAngaben.
 In diesem Beispiel wird nach einer Python-Version ab 3.0
gesucht.
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Anzeige der von IDLE genutzten Python-Version
 Help – About IDLE.
 Zuerst wird die verwendete Python-Version angezeigt.
 Darunter wird die verwendete IDLE-Version angezeigt.
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Zeichenkodierung
#!/usr/bin/env python3
# coding=utf-8
hallo = 'Guten Tag'
print(hallo)
 Python nutzt standardmäßig eine ASCII-Codierung in den
Versionen 2.x und UTF-8 in den Versionen 3.x.
 Falls eine andere Zeichenkodierung gewünscht ist, kann
diese in der zweiten Zeile einer Code-Datei eingestellt
werden.
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