Weigend Python 3

Lernen und professionell anwenden. Das umfassende Praxisbuch
2018
ISBN: 978-3-95845-793-5
Verlag: MITP
Format: EPUB
Kopierschutz: Wasserzeichen (»Systemvoraussetzungen)

E-Book, Deutsch, 992 Seiten

Reihe: mitp Professional

Einführung in alle Sprachgrundlagen: Klassen, Objekte, Vererbung, DictionariesBenutzungsoberflächen und Multimediaanwendungen mit PyQt, Datenbanken, XML und Internet-ProgrammierungWissenschaftliches Rechnen mit NumPy, parallele Verarbeitung großer Datenmengen, Datenvisualisierung mit MatplotlibÜbungen mit Musterlösungen zu jedem Kapitel

Die Skriptsprache Python ist mit ihrer einfachen Syntax hervorragend für Einsteiger geeignet, um modernes Programmieren zu lernen. Mit diesem Buch erhalten Sie einen umfassenden Einstieg in Python 3 und lernen darüber hinaus auch weiterführende Anwendungsmöglichkeiten kennen. Michael Weigend behandelt Python von Grund auf und erläutert die wesentlichen Sprachelemente. Er geht dabei besonders auf die Anwendung von Konzepten der objektorientierten Programmierung ein.Insgesamt liegt der Schwerpunkt auf der praktischen Arbeit mit Python. Ziel ist es, die wesentlichen Techniken und dahinter stehenden Ideen anhand zahlreicher anschaulicher Beispiele verständlich zu machen. Zu typischen Problemstellungen werden Schritt für Schritt Lösungen erarbeitet. So erlernen Sie praxisorientiert die Programmentwicklung mit Python und die Anwendung von Konzepten der objektorientierten Programmierung.Alle Kapitel enden mit einfachen und komplexen Übungsaufgaben mit vollständigen Musterlösungen.Das Buch behandelt die Grundlagen von Python 3 (Version 3.6) und zusätzlich auch weiterführende Themen wie die Gestaltung grafischer Benutzungsoberflächen mit tkinter und PyQt, Threads und Multiprocessing, CGI- und Internet-Programmierung, automatisiertes Testen, Datenmodellierung mit XML und JSON, Datenbanken, Datenvisualisierung mit Matplotlib und wissenschaftliches Rechnen mit NumPy.Der Autor wendet sich sowohl an Einsteiger als auch an Leser, die bereits mit einer höheren Programmiersprache vertraut sind. Zugleich bietet sich dieses Lehrbuch als Textgrundlage oder nützliche Ergänzung zu Universitätskursen an.Aus dem Inhalt:Datentypen, Kontrollstrukturen, Funktionen, GeneratorenModellieren mit Sequenzen, Dictionaries und MengenKlassen, Objekte, Vererbung, PolymorphieModule nutzen und auf PyPI veröffentlichenZeichenketten und reguläre AusdrückeGrafische Benutzungsoberflächen mit tkinter und PyQtThreads und Events, Bildverarbeitung mit PILSystemfunktionen, Testen und Performance-AnalyseXML, CGI- und Internet-Programmierung, DatenbankenWissenschaftliche Projekte mit NumPyDatenvisualisierung mit Matplotlib und MesswerterfassungParallele Programmierung: Pipes, Queues, Pools

Zielgruppe

Programmierer

Autoren/Hrsg.

Weigend, Michael

Leseproben

Einleitung
Warum Python?
Es gibt triftige Argumente für die Verwendung der Programmiersprache Python. ¦ Python ist einfach. Man könnte auch sagen minimalistisch. Auf Sprachelemente, die nicht unbedingt notwendig sind, wurde verzichtet. Mit Python kann man kurze Programme schreiben, die viel leisten. ¦ Python besitzt einen interaktiven Modus. Sie können einzelne Befehle direkt eingeben und ihre Wirkung beobachten. Python unterstützt das Experimentieren und Ausprobieren. Das erleichtert das Erlernen neuer Programmierkonzepte und hilft vor allem Anfängern bei den ersten »Gehversuchen«. ¦ Dennoch ist Python ist kein Spielzeug. Zusammen mit vielen Zusatzkomponenten, so genannten Modulen, ist es eine sehr mächtige Programmiersprache. ¦ Python ist nichtkommerziell. Alle Software, die Sie benötigen, ist kostenlos und für jede Plattform verfügbar. ¦ Hinter Python steht eine wachsende internationale Community aus Wissenschaftlern und Praktikern, die die Sprache pflegen und weiterentwickeln. Python 3
Im Jahre 2008 fand in der Python-Welt eine kleine Revolution statt. Python 3 wurde veröffentlicht. Eine neue Version, die mit den Vorgängerversionen 2.X nicht mehr kompatibel ist. Ein Programm, das z.B. in Python 2.5 geschrieben worden ist, läuft (in der Regel) nicht mehr mit einem Python-3-Interpreter. Das ist natürlich schade, war aber notwendig, weil es einige sehr tief gehende Änderungen gab. Doch das neue Python 3 ist noch konsistenter und führt zu schönerem Programmtext als die früheren Versionen. An wen wendet sich dieses Buch?
Dieses Buch ist für jeden, der die Programmierung mit Python lernen möchte. Besondere Vorkenntnisse werden nicht erwartet. Für die hinteren Kapitel ist es allerdings hilfreich, wenn man sich mit HTML auskennt. Das Buch wendet sich sowohl an Anfänger als auch an Leserinnen und Leser, die bereits mit einer höheren Programmiersprache vertraut sind, und ihr Wissen erweitern und vertiefen wollen. Für Neulinge gibt es zahlreiche Passagen, in denen grundlegende Konzepte anschaulich erklärt werden. Insbesondere das erste Kapitel ist zum überwiegenden Teil eine allgemeine Einführung für diejenigen, die sich bisher noch nie ausführlicher mit der Computertechnik beschäftigt haben. Wenn Sie sich eher zu den Fortgeschrittenen zählen, dürfen Sie getrost diese Textabschnitte überspringen und sich dem zuwenden, das Sie interessiert. Auf der anderen Seite enthält das Buch auch Stellen, die eine Herausforderung darstellen. Einige Abschnitte tragen Überschriften, die mit Hintergrund: oder Vertiefung: beginnen. Sie enthalten Ausblicke und Hintergrundinformationen oder gehen vertiefend auf speziellere Aspekte der jeweiligen Thematik ein, die nicht jeden interessieren. Generell ist der Theorieanteil dieses Buches gering. Die praktische Arbeit steht im Vordergrund. In der Regel ist es möglich, theoretische Passagen (wie die über formale Grammatiken) zu überspringen, wenn man nun gar nicht damit zurechtkommt. Alle wichtigen Dinge werden zusätzlich auch auf anschauliche Weise erklärt. Und Sie werden erleben, dass beim Nachvollziehen und praktischen Ausprobieren der Programmbeispiele auch zunächst schwierig erscheinende Konzepte verständlich werden. Lassen Sie sich also nicht abschrecken. Inhalt und Aufbau
Im Zentrum steht die Kunst der Programmentwicklung nach dem objektorientierten Paradigma. Dabei machen wir einen Rundgang durch verschiedene Gebiete der Informatik. Wir werfen einen Blick hinter die Kulissen von Software-Systemen, die Sie als Anwender aus dem Alltag kennen. Wie gestaltet man eine grafische Benutzungsoberfläche? Wie funktioniert E-Mail? Wie programmiert man einen Chatroom? Darüber hinaus werden eine Reihe fundamentaler Ideen der Informatik angesprochen. Das Buch orientiert sich an den üblichen Curricula von Universitätskursen zur Einführung in die Programmierung. In vielen Fällen dürfte es deshalb eine sinnvolle Ergänzung zu einem Vorlesungsskript sein. Dieses Buch ist so angelegt, dass man es von vorne nach hinten lesen kann. Wir fangen mit einfachen Dingen an und nachfolgende Kapitel knüpfen an den vorhergehenden Inhalt an. Idealerweise sollte jeder Begriff bei seiner ersten Verwendung erklärt werden. Doch lässt sich dieses Prinzip nur schwer in Perfektion umsetzen. Manchmal gehen wir von einem intuitiven Vorverständnis aus und erläutern die Begrifflichkeit erst kurz darauf ausführlich. Im vorderen Teil des Buches finden Sie an verschiedenen Stellen Hinweise zum Programmierstil und zu typischen Fehlern. Am Ende jedes Kapitels gibt es Übungsaufgaben, die in der Regel nach Schwierigkeitsgrad sortiert sind. Einige Programmieraufgaben sind so komplex, dass man sie (insbesondere als Anfänger) eigentlich gar nicht eigenständig lösen kann. Sie sind dann eher als Erweiterung gedacht und es wurde ins Kalkül gezogen, dass Sie »mogeln« und während der Bearbeitung in die Lösung gucken. Unterkapitel, deren Überschriften mit dem Wort »Vertiefung« beginnen, wenden sich an besonders interessierte Leser und können in der Regel übersprungen werden. Der vordere Teil des Buches befasst sich mit den grundlegenden Konzepten der Programmierung mit Python. Herausgestellt werden die syntaktischen Besonderheiten gegenüber anderen Programmiersprachen. Sie finden an verschiedenen Stellen Hinweise zum Programmierstil und zu typischen Fehlern. Angesprochen werden unter anderem folgende Punkte: ¦ Aufbau von Anweisungen in einem Python Programm ¦ Umgang mit der Standard-Entwicklungsumgebung IDLE ¦ Standard-Datentypen ¦ Modellieren mit Datenstrukturen: Tupel, Listen, Dictionaries, Mengen ¦ Kontrollstrukturen: Wiederholungen, Verzweigungen, Abfangen von Ausnahmen (try … except) ¦ Funktionen: Arten von Parametern, Voreinstellungen, Lambda-Ausdrücke, Rekursion, Docstrings ¦ Ein- und Ausgabe: Dateien, pickle ¦ Konzepte der Objektorientierung: Klassen, Objekte, Vererbung, statische Methoden, Polymorphie, Properties ¦ Techniken der objektorientierten Modellierung: Analyse (OOA) und Design (OOD), UML, Objekt- und Klassendiagramme, Assoziationen ¦ Modularisieren ¦ Verarbeitung von Zeichenketten: String-Methoden, Codierung und Decodierung, Formatierung, reguläre Ausdrücke, Sprachsynthese, Chat-Bots ¦ Systemfunktionen: Schnittstelle zum Betriebssystem, Datum und Zeit ¦ Grundprinzipien der Gestaltung von grafischen Benutzungsoberflächen mit tkinter: Widgets, Event-Verarbeitung, Layout, Threads ¦ Debugging-Techniken Im hinteren Teil des Buches werden die Kapitel immer spezieller. Hier kommen dann gelegentlich auch Module von Drittanbietern ins Spiel, die nicht zur Standardinstallation von Python gehören (z.B. PIL, PyQt, NumPy). Sie müssen erst heruntergeladen und installiert werden. Zu diesen spezielleren Themen gehören: ¦ Internet-Programmierung: CGI-Skripte, Webserver, E-Mail-Clients ¦ Datenbanken und XML ¦ Testen und Performance-Analyse: doctest, unittest ¦ Benutzungsoberflächen für Multimedia-Anwendungen mit PyQt: Video-Player, Webbrowser, Kalender ¦ Wissenschaftliches Rechnen mit NumPy und SciPy: Arrays, Vektoren und Matrizen, digitale Bildbearbeitung, Datenvisualisierung, lineare Gleichungssysteme, Integralrechnung ¦ Parallele Datenverarbeitung: Prozesse und Synchronisation, Queues, Pipes, Pools ¦ Messdaten eines externen digitalen Multimeters erfassen und verarbeiten. Hinweise zur Typographie
Achten Sie beim Lesen auf den Schrifttyp. Formale Texte, wie Python-Programmtext, Funktions- und Variablennamen, Operatoren, Grammatik. Regeln, Zahlen und mathematische Ausdrücke, werden in einem Zeichenformat mit fester Breite gesetzt. Beispiele: In solchen formalen Texten tauchen gelegentlich Wörter auf, die kursiv gesetzt sind. Hierbei handelt es sich um Platzhalter, die man nicht Buchstabe für Buchstabe aufschreibt, sondern z.B. durch Zahlen oder andere Zeichenfolgen ersetzt. Beispiel: Hier bezeichnet zahl eine (ganze) Zahl. Ein korrekter Aufruf der Funktion range() lautet z.B. range(10), während range (zahl) zu Problemen führen kann. In Programmtexten sind wichtige Passagen fett gedruckt, damit man sie schneller finden kann. Programmbeispiele
Das Buch enthält zahlreiche Programmbeispiele, die zum Ausprobieren, Nachmachen und Weiterentwickeln ermuntern sollen. Sie können alle Skripte und einige zusätzliche Dateien als ZIP-Archiv von der Website des mitp-Verlages herunterladen. Der URL ist: http://www.mitp.de/791 Klicken Sie im Kasten DOWNLOADS auf den Link PROGRAMMBEISPIELE. Beim Design der Beispiele wurde darauf geachtet, dass sie möglichst kurz und übersichtlich sind. Häufig sind die Skripte Spielzeugversionen richtiger Software, die man im Alltag zu sinnvollen Dingen nutzen kann. Sie sind Modelle – etwa so wie Häuser aus Legosteinen Modelle richtiger Häuser sind. Sie sind auf das Wesentliche reduziert und sollen nur bestimmte Aspekte verdeutlichen. Sie genügen deshalb nicht den Qualitätsanforderungen,...

Über Autor(innen)

Michael Weigend ist Informatiklehrer und hat bereits mehrere Bücher zu Python geschrieben wie z.B. Python Ge-Packt.