Python 3 – Einsteigen und Durchstarten (eBook)

Heiko Kalista brachte sich mit 14 Jahren das Programmieren bei und entwickelte später hauptberuflich Videospiele. Seit 2009 ist er als Anwendungsentwickler tätig und beschäftigt sich auch in seiner Freizeit mit den Programmiersprachen C++, C# und Python. Darüber hinaus ist er Autor des ebenfalls im Hanser-Verlag erschienenen Buches "C++ für Spieleprogrammierer".

Inhalt 6
Vorwort 16
1 Grundlagen 20
1.1 Hältst Du das richtige Buch in den Händen? 20
1.2 Dieses Buch bricht mit einigen Konventionen! 21
1.3 Die Arbeit mit diesem Buch 22
1.4 Das Kapitel zu Minecraft 23
1.5 Das Begleitmaterial zum Buch 23
1.6 Anregungen? Kritik? Forum? 24
1.7 Die Geschichte von Python in 120 Wörtern 24
1.8 Was kann man mit Python machen (und was nicht)? 25
1.9 Interpreter vs. Compiler 26
1.10 Python 2.7 oder 3.7? 27
1.11 Die Entwicklungsumgebung PyCharm 28
1.11.1 Alternativen zu PyCharm 29
1.12 Python-Interpreter installieren 29
1.12.1 Python-Interpreter unter Windows installieren 30
1.12.2 Python-Interpreter unter macOS installieren 31
1.12.3 Python-Interpreter unter Linux installieren 31
1.12.4 PyCharm unter Windows installieren 32
1.12.5 PyCharm unter macOS installieren 32
1.12.6 PyCharm unter Linux installieren 33
1.12.7 PyCharm einrichten 34
1.13 Genug geredet, los gehts! 36
1.13.1 Das erste Programm eingeben 37
1.13.2 Ausführen des ersten Beispiels 39
1.13.3 Laden der Beispiele 39
1.13.4 Der Quelltext im Detail 41
1.13.5 Kommentare im Detail 42
1.14 PEP8 – um sie ewig zu binden 44
1.15 Python-Programme ohne Entwicklungsumgebung starten 46
1.15.1 Python-Programme unter Windows starten 46
1.15.2 Python-Programme unter Linux oder macOS starten 47
1.16 Python interaktiv 48
1.17 Aufgabenstellung 50
1.18 Kurz & knapp
2 Variablen 52
2.1 Was sind Variablen? 52
2.2 Statisch typisiert vs. dynamisch typisiert 53
2.3 Einige Details vorab – Variablen sind auch nur Namen 55
2.4 Richtlinien für Variablennamen 57
2.4.1 Von Kamelen, Schlangen und Pascal 57
2.4.2 Sinnvolle Variablennamen 58
2.5 Rechnen mit Variablen 59
2.5.1 Verkürzte Schreibweise bei Rechenoperationen 60
2.5.2 Gibt es noch weitere Datentypen? 61
2.5.3 Konvertierung von Datentypen 62
2.5.4 Besonderheiten bei der Konvertierung von Datentypen 63
2.6 Formatierte Ausgabe mit print() 64
2.7 Genauigkeit von Fließkommazahlen 66
2.7.1 Formatierte Ausgabe von Fließkommazahlen 67
2.8 Den ganzzahligen Rest einer Division bestimmen 68
2.9 Konstanten, Konventionen und Restriktionen 69
2.10 Fehlerquelltext 70
2.10.1 Was ist die Aufgabe des Programms? 71
2.10.2 Lösungsvorschlag 71
2.10.3 Die gemeinen Kleinigkeiten 73
2.11 Aufgabenstellung 74
2.11.1 Einige Tipps 74
2.11.2 Lösung zur Aufgabenstellung 75
2.12 Kurz & knapp
3 Schleifen und Bedingungen 78
3.1 Was sind Schleifen und Bedingungen? 78
3.2 Die if-Bedingung 79
3.2.1 Blöcke und Einrückungen 80
3.2.2 Arbeit sparen mit else 81
3.2.3 elif 83
3.3 Der Platzhalter pass 85
3.4 Blöcke im interaktiven Modus 86
3.5 Logische Operatoren 86
3.6 PyCharm – Korrekturvorschläge übernehmen 89
3.7 while-Schleifen 90
3.7.1 Eine Schleife mit break vorzeitig beenden 91
3.7.2 continue in while-Schleifen 93
3.7.3 while-else 94
3.8 for-Schleifen 95
3.8.1 Eine einfache Zählschleife 96
3.8.2 Ein Wort zu Schleifenvariablen 97
3.8.3 Die Funktion range() im Detail 98
3.8.4 break und continue in for-Schleifen 99
3.8.5 Sonderfall Unterstrich: die Wegwerfvariable 100
3.9 Ein kurzer Abstecher: Exceptions 101
3.10 Fehlerquelltext 102
3.10.1 Was ist die Aufgabe des Programms? 103
3.10.2 Lösung zum Fehlerquelltext 104
3.11 Aufgabenstellung 105
3.11.1 Einige Tipps 106
3.11.2 Lösungsvorschlag 107
3.12 Ein umfangreicheres Beispiel: Zahlenraten 108
3.12.1 Die Hauptschleife 111
3.12.2 Ein neues Spiel starten 111
3.12.3 Abfrage des Schwierigkeitsgrades und Beenden des Spiels 112
3.13 Kurz & knapp
4 Funktionen 116
4.1 Was sind Funktionen? 116
4.2 Eine einfache Funktion definieren 116
4.3 Parameter, Argumente und Rückgabewert 118
4.4 Weitere Möglichkeiten, Funktionen aufzurufen 120
4.5 Globale und lokale Variablen 122
4.5.1 Ein bisschen mehr Verwirrung, bitte! 124
4.5.2 Das Schlüsselwort global 125
4.5.3 Auch Parameter sind lokal 127
4.5.4 Ein Wort zu globalen Variablen 128
4.5.5 Von Schatten und Hauptprogrammen 128
4.6 Standardwerte für Parameter 132
4.7 Schlüsselwortparameter 133
4.8 Wann sollten Funktionen zum Einsatz kommen? 135
4.9 Aufgabenstellung 136
4.9.1 Lösung zur Aufgabenstellung 137
4.10 Vorgehensweise bei größeren Projekten 140
4.11 Rekursion 141
4.12 Fehlerquelltext 142
4.12.1 Was ist die Aufgabe des Programms? 143
4.12.2 Lösung zum Fehlerquelltext 144
4.13 Kurz & knapp
5 Klassen 150
5.1 Was ist Objektorientierung? 150
5.2 Eine einfache Klasse definieren 151
5.2.1 Aufbau einer Klasse 152
5.2.2 Erzeugen von Objekten 153
5.2.3 Verwenden der Objekte 154
5.3 Kontrollierter Zugriff auf Attribute: Properties 155
5.3.1 Getter 155
5.3.2 Setter 158
5.3.3 Wann sollten Attribute und wann Properties verwendet werden? 159
5.3.4 Nachträgliches Umstellen auf Properties 160
5.4 Dynamische Attribute 161
5.5 Klassenattribute 164
5.5.1 Stolpersteine bei Klassenattributen 166
5.6 Statische Methoden 168
5.7 Zwischenstand: Braucht man das wirklich? 170
5.8 Aufgabenstellung 171
5.8.1 Einige Tipps 172
5.8.2 Lösungsvorschlag 173
5.9 Das Gleiche ist nicht dasselbe 175
5.9.1 Für Fortgeschrittene: Parameterübergabe im Detail 178
5.10 None 180
5.11 Vererbung 182
5.11.1 Ein einfaches Beispiel 183
5.11.2 Überschreiben von Methoden 185
5.12 Wie das Smartphone erfunden wurde – oder: Mehrfachvererbung 190
5.13 Für Fortgeschrittene: Binden von Methoden 193
5.13.1 Ein Blick hinter die Kulissen 193
5.13.2 Klassen um eigene Funktionen erweitern 195
5.13.3 Statische Methoden und instanzbezogene Bindung 197
5.14 Überschreiben der Methode __str__() 201
5.15 Und wo ist der Fehlerquelltext? 202
5.16 Kurz & knapp
6 Container 208
6.1 Was sind Container? 208
6.1.1 Eine Anmerkung, bevor es losgeht 208
6.2 Listen 209
6.2.1 Listen erzeugen und auf Elemente zugreifen 209
6.2.2 Listen dynamisch erzeugen 210
6.2.3 Elemente löschen oder ersetzen 212
6.2.4 Aufgabenstellung 215
6.2.4.1 Einige Tipps 216
6.2.4.2 Lösung zur Aufgabenstellung 216
6.2.5 Sortieren von Listen 217
6.2.5.1 Eigene Sortierfunktionen 219
6.2.5.2 Eine weitere Möglichkeit der Sortierung: sorted 221
6.2.5.3 Für Fortgeschrittene: lambda – anonyme Funktionen 222
6.2.6 Listen verknüpfen 225
6.2.7 Nicht nur für Fortgeschrittene: tiefes und flaches Kopieren 226
6.3 Tupel 228
6.3.1 Unterschiede zu Listen 228
6.3.2 Vorsicht: Instanzen in Tupeln können geändert werden 230
6.3.3 Mehrere Rückgabewerte mit Tupeln 231
6.3.4 Für Fortgeschrittene: namedtuple 233
6.4 Strings 235
6.4.1 Für Fortgeschrittene: Darum sind Strings unveränderlich 236
6.4.2 Slicing 238
6.4.3 Arbeiten mit Strings 240
6.4.4 Strings verbinden 240
6.4.5 Zerlegen und wieder zusammensetzen: split und join 242
6.4.6 Strings „aufbereiten“ 244
6.4.7 Ändern der Groß- und Kleinschreibung 246
6.4.8 Strings durchsuchen 247
6.4.9 Aufgabenstellung 249
6.4.9.1 Einige Tipps 250
6.4.9.2 Lösungsvorschlag 250
6.4.10 Ersetzungen durchführen 252
6.5 Dictionaries 254
6.5.1 Grundlagen von Dictionaries 254
6.5.2 Vorsicht beim Zugriff! 255
6.5.3 Dictionaries durchlaufen und verändern 257
6.5.4 Elemente aus einem Dictionary entfernen 259
6.6 Fehlerquelltext 261
6.6.1 Was ist die Aufgabe des Programms? 261
6.6.2 Lösung zum Fehlerquelltext 262
6.7 Sets und Frozensets 264
6.7.1 Einfache Sets/Frozensets erzeugen 264
6.7.2 Sets: Elemente hinzufügen und entfernen 266
6.7.3 Mengenoperationen 267
6.8 Kurz & knapp
7 Exceptions 280
7.1 Was sind Exceptions? 280
7.2 Fehler? Die passieren mir doch nicht! 280
7.3 Die Mechanik von Exceptions 282
7.4 Abfangen unterschiedlicher Exceptions 284
7.5 Alle Exceptions fangen 286
7.6 Eigene Exceptions 288
7.7 else und finally 291
7.8 Einige allgemeine Tipps 294
7.9 Kurz & knapp
8 Module und Pakete 302
8.1 Module 302
8.1.1 Grundlagen 303
8.1.2 Dokumentation von Modulen 305
8.1.3 Umbenennen eines Namensraums 307
8.1.4 Selektives Importieren 308
8.1.5 Namensräume haben ihren Sinn 309
8.1.6 Batteries included! 309
8.1.7 Reihenfolge beim Importieren 310
8.1.8 Eigene Module in mehreren Projekten nutzen 311
8.1.9 Tipps für das Schreiben von Modulen 311
8.1.10 Automatische Ausführung beim Import verhindern 313
8.2 Pakete 314
8.2.1 Importieren von Modulen aus Paketen 315
8.2.2 Reguläre Pakete 316
8.2.3 Namespace Packages 317
8.2.4 Unterscheidung der Paketarten 318
8.3 Kurz & knapp
9 Dateien und Dateisystem 322
9.1 Lesen und Schreiben von Dateien 322
9.1.1 Eine einfache Textdatei auslesen 323
9.1.2 Fehler beim Öffnen von Dateien 324
9.1.3 Eine Datei schrittweise auslesen 325
9.1.4 Zeilenweises Auslesen von Textdateien 327
9.1.5 Textdateien schreiben 328
9.1.6 Übersicht möglicher Modi der Funktion open() 330
9.1.7 Aufgabenstellung 331
9.2 Dateien und Dateisystem 331
9.2.1 Verzeichnisse 332
9.2.2 Pfade und Prüfung auf deren Existenz 333
9.2.3 Pfade und Plattformunabhängigkeit 335
9.2.4 Verzeichnisse und Dateien erzeugen und löschen 336
9.2.5 Verzeichnisstrukturen erzeugen und löschen 339
9.2.6 Umbenennen von Verzeichnissen und Dateien 341
9.2.7 Kopieren und Verschieben 343
9.3 Kurz & knapp
10 GUI-Programmierung mit tkinter 350
10.1 Warum gerade tkinter? 350
10.2 Die Layout-Manager 351
10.2.1 Absolute Positionierung 351
10.2.2 Der pack-Manager 352
10.2.3 Der grid-Manager 357
10.2.4 Welcher Manager soll es sein? 359
10.3 Flexible Fenstergröße 360
10.4 Konfiguration von Widgets 363
10.5 Steuerelemente im Detail 365
10.5.1 Buttons 365
10.5.2 Kontrollvariablen 367
10.5.3 Eingabefelder 368
10.5.4 Textboxen 369
10.5.5 Checkboxen 373
10.5.6 Radiobuttons 375
10.5.7 Aufgabenstellung 376
10.5.8 Lösungsvorschlag 377
10.5.9 Listboxen 378
10.5.10 Listbox mit Scrollbalken 381
10.6 Fehlerquelltext 382
10.6.1 Was ist die Aufgabe des Programms? 382
10.6.2 Lösung zum Fehlerquelltext 383
10.7 Dialogfenster 385
10.8 Menüs 388
10.8.1 Einfache Menüs 388
10.8.2 Untermenüs 389
10.9 Kurz & knapp
11 Debugging 396
11.1 Was ist ein Debugger? 397
11.2 Eine einfache Fehlersuche 397
11.2.1 Haltepunkte setzen und entfernen 398
11.2.2 Das Programm durchlaufen und Werte betrachten 399
11.2.3 Geht es auch ohne Haltepunkte? 402
11.2.4 Interaktive Fehlersuche mit der Python-Konsole 403
11.3 Debuggen von Funktionen und Methoden 405
11.3.1 In Funktionen springen 406
11.3.2 Abschnitte überspringen und Funktionen verlassen 407
11.3.3 Clever springen 408
11.4 Watches 409
11.5 Haltepunkte im Detail 411
11.5.1 Ein Beispiel zum Experimentieren 411
11.5.2 Verwalten von Haltepunkten 412
11.5.3 Unterbrechen oder nicht? 416
11.5.4 Bedingte Haltepunkte 416
11.5.5 Protokollierung 417
11.5.6 Temporäre Haltepunkte 418
11.5.7 Verkettete Haltepunkte 419
11.5.8 Haltepunkte für Exceptions 419
11.5.9 Kombination der Optionen 420
11.6 Einsatz in der Praxis 421
12 Versionsverwaltung mit Git 422
12.1 Der vermeintlich leichte Weg 422
12.2 Wie funktionieren Versionskontrollsysteme? 423
12.2.1 Verallgemeinerte Arbeitsweise 423
12.2.2 Zentrale und verteilte Versionskontrolle 424
12.3 Was ist Git? 424
12.4 Interessiert mich nicht, ich arbeite alleine! 426
12.5 Vorbereitungen 426
12.5.1 Git unter Windows installieren 426
12.5.2 Git unter macOS installieren 427
12.5.3 Git unter Linux installieren 428
12.5.4 GitHub 428
12.6 Los geht’s – Git lokal verwenden 429
12.6.1 Ein bestehendes Projekt unter Versionskontrolle stellen 429
12.6.2 Dateien hinzufügen 431
12.6.3 Commit/Einchecken 432
12.6.4 Änderungen vornehmen und überprüfen 433
12.6.5 Änderungen rückgängig machen 435
12.6.6 Betrachten der Historie 436
12.6.7 Zu älteren Versionen zurückkehren – Möglichkeit 1 438
12.6.8 Dateien ignorieren 439
12.7 Zusammenarbeit über ein Remote Repository 440
12.7.1 Projekt auf GitHub veröffentlichen 441
12.7.2 Ein Repository klonen 441
12.7.3 Änderungen pushen 443
12.7.4 Pull 443
12.7.5 Wer hat’s erfunden? 444
12.7.6 Automatisches Merging 444
12.7.7 Mergen und Konflikte beheben 445
12.8 Branching 449
12.8.1 Um was geht es? 449
12.8.2 Einen Branch erzeugen und damit arbeiten 450
12.8.3 Zwischen Branches wechseln 452
12.8.4 Branches mergen 452
12.8.5 Branches pushen 454
12.8.6 Fetch 454
12.8.7 Zu älteren Versionen zurückkehren – Möglichkeit 2 455
12.9 Weitere nützliche Features 455
12.9.1 Stashing – Änderungen temporär speichern 456
12.9.2 Commits korrigieren 458
12.9.3 Tagging 458
12.10 Noch ein paar Tipps 459
12.10.1 Zwei einfache Branching-Modelle 459
12.10.2 Atomare Commits 460
12.10.3 Test-Repository griffbereit halten 461
12.10.4 Andere Git-Clients 461
12.11 Kurz & knapp
13 Minecraft auf dem Raspberry Pi 466
13.1 Um was geht es in diesem Kapitel? 466
13.1.1 Der Raspberry Pi – ein kleines Kraftpaket 466
13.1.2 Minecraft Pi 467
13.1.3 Was wird benötigt? 468
13.2 Der Sprung ins kalte Wasser 469
13.3 Die Entwicklungsumgebungen 469
13.4 Den Raspberry Pi einrichten 470
13.4.1 Erstellen der SD-Karte 470
13.4.2 Einstellen des Tastaturlayouts 471
13.4.3 Minecraft starten 471
13.4.4 Die Steuerung 471
13.5 Der erste Testlauf 473
13.5.1 Arbeiten mit IDLE 473
13.5.2 Arbeiten mit Thonny 475
13.6 Das Begleitmaterial 476
13.7 Die Minecraft Python API 476
13.7.1 Quellen und weitere Informationen: 477
13.7.2 Eine Übersicht der Minecraft API 477
13.7.3 Die Klasse Minecraft 477
13.7.4 Die Klasse CmdCamera 480
13.7.5 Die Klasse CmdPlayer 481
13.7.6 Die Klasse CmdEntity 481
13.7.7 Die Klasse Block 482
13.7.7.1 Eine Übersicht der wichtigsten Blöcke 482
13.7.8 Noch einmal alles zusammen 483
13.8 Beispiele zu Schleifen und Bedingungen 485
13.8.1 Blocktypen ausprobieren 485
13.8.2 Spielfigur automatisch durch die Welt bewegen 487
13.8.3 Eine Treppe bauen 488
13.8.4 Eine Pyramide bauen 489
13.9 Beispiele zu Funktionen 491
13.9.1 Swimmingpools bauen 491
13.9.2 Moderne Kunst? 493
13.10 Beispiele zu Klassen 496
13.10.1 Blöcke regnen lassen 496
13.10.2 Blinklichter 499
13.11 Beispiele zu Containern 502
13.11.1 Lichterkette 502
13.11.2 Mengenoperationen 504
13.12 Ein Beispiel zu Modulen und Paketen 506
13.13 exit() – wie geht es weiter? 509
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