Holdings: Einführung in Python 3

Einführung in Python 3: für Ein- und Umsteiger

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Bibliographic Details
Main Author:	Klein, Bernd (Author)
Format:	Book
Language:	German
Published:	München Hanser [2018]
Edition:	3., überarbeitete Auflage
Subjects:	Python 3.0 Python 3.x Datenbank Internetentwicklung Programmiersprache Programmierung Python Einführung
Online Access:	Inhaltsverzeichnis
Physical Description:	XVI, 537 Seiten Illustrationen 25 cm
ISBN:	9783446452084 3446452087

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adam_text	Innalt Vorwort............ ............................................................... XVII Danksagung........................................................ XVIII 1 Einleitung..............................................!........................................... 1 1.1 1.2 1.3 1.4 Einfach und schnell zu lernen........................................................................ Zielgrappe des Buches.................................................................... Aufbau des Buches................................................................................................ Programmieren lernen „interaktiv”.................................................. 1 1 2 3 1.5 1.6 Download der Beispiele und Hilfe....................................................................... Anregungen und Kritik........... .......................... 4 4 Teil I 2 2.1 Grundlagen..................... Kommandos und Programme.................................. Erste Schritte mit Python................ 5 7 7 2.3 2.4 2.5 2.1.1 Linux..................Λ................................................................................... 2.1.2 Windows................................................................................................... 2.1.3 macOS.......................................................................... Herkunft und Bedeutung des Begriffes interaktive Shell.................................... 2.2.1 Erste Schritte in der interaktiven Shell.................................................... Verlassen der Python-Shell................. Benutzung von Variablen......................................................... Mehrzeilige Anweisungen in der interaktiven Shell....................... 7 8 9 9 10 11 12 12 2.6 Programme schreiben oder schnell mal der Welt Hallo” sagen ... :.................. 13 3 Bytecode und Maschinencode.................. 17 3.1 3.2 3.3 Einführung.................................................................................................... Unterschied zwischen Programmier- und Skriptsprachen................................ Interpreter-oder Compilersprache...................................................................... 17 17 17 2.2 VI [nhalt 4 Datentypen und Variablen................................ ................................... 21 4.1 Einführung............................................................................................................. 21 4.2 Variablennamen................................................................................................... 23 4.2.1 Gültige Variablennamen.................................................. 23 4.2.2 Konventionen für Variablennamen......................................................... 24 Datentypen........................................................................................................... 24 4.3.1 Ganze Zahlen........... ........................................ 24 4.3.2 Fließkommazahlen......................................... 26 4.3.3 Zeichenketten........................................................... 26 4.3.4 Boolesche Werte....................................................................................... 26 4.3.5 Komplexe Zahlen..................................................................................... 27 4.3.6 Operatoren............................................................................................... 27 4.3 4.4 Statische und dynamische Typdeklaration................................................ 28 4.5 Typumwandlung............................................................ 30 4.6 Datentyp ermitteln............................................................................................... 31 5 Sequentielle Datentypen.............. 33 5.1 Übersicht...:......................... 33 5.1.1 Zeichenketten oder Strings.................... 34 5.1.2 Listen...................... 36 5.1.3 Tūpei........................................................................ 36 5.2 Indizierung von sequentiellen Datentypen......................................................... 37 5.3 Teilbereichsoperator....................................................................... 38 5.4 Die len-Funktion.................... 40 5.5 Aufgaben.................................................................................. 41 6 Dictionaries............................................... 43 6.1 Dictionaries und assoziative Felder............................. 43 6.2 Definition und Benutzung........... .......................................... 44 6.3 Fehlerfreie Zugriffe auf Dictionaries.................................................................... 46 6.4 Zulässige Typen für Schlüssel und Werte............................................ 47 6.5 Verschachtelte Dictionaries............................................ 48 6.6 Methoden auf Dictionaries............................ 48 6.7 Operatoren................................. ................................ .......................................:· 52 6.8 Die zip-Funktion................... 52 6.9 Dictionaries aus Listen erzeugen............................ 54 6.10 Aufgaben............ .......................... 55 7 Mengen............................................................. ............................... . 57 7.1 Übersicht....... ........................................................................................ .......... . 57 7.2 Mengen in Python.............................................................................................. 7.2.1 Sets erzeugen........................................................................................... 57 58 7.2.2 Mengen von unveränderlichen Elementen............................................ Frozensets...................................................................... ....................................... Operationen auf „set”-Objekten....................................................................... 58 59 59 7.4.1 7.4.2 add(element)............................................................................................ clearO.................... 59 60 7.4.3 copy......................................................... 60 7.4.4 7.4.5 7.4.6 7.4.7 7.4.8 7.4.9 difference!)............................................................................................... difference_update()................................................................................. discard(el)............................................. remove(el)................................................................................................ intersection(s)............................................................. isdisjointQ................................................................................................ 60 61 61 62 62 62 7.4.10 issubsetO................................................................................................. 7.4.11 issupersetO................................................................ 7.4.12 popi)............................................ 63 63 64 8 Eingaben.............. 65 8.1 Eingabe mittels input.................... 65 9 Verzweigungen.......................................... 67 9.1 9.2 Anweisungsblöcke und Einrückungen........................ Bedingte Anweisungen in Python........................................................................ 9.2.1 Einfachste if-Anweisung........................................................ 67 70 70 7.3 7.4 :....... 9.3 9.4 9.5 9.6 9.2.2 if-Anweisung mit else-Zweig...................................................... 71 9.2.3 elif-Zweige............................................................................... 71 Vergleichsoperatoren............................................................................................ 72 Zusammengesetzte Bedingungen............................................. 72 Wahr oder falsch: Bedingungen in Verzweigungen............................................ , 72 Aufgaben................................................ 73 10 Schleifen....... .........:........... .................. ...... ............ .....:................. 75 10.1 Übersicht................................................... 75 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6 while-Schleife .............. break und continue..................... .....1............. die Alternative im Erfolgsfall: else.......................................... For-Schleife............................................. Aufgaben................................................................................. ;.............. ........... 76 77 78 80 83 11 Dateien lesen und schreiben........................................................ 87 11.1 Dateien............. 87 11.2 Text aus einer Datei lesen..................................................... 87 11.3 Schreiben in eine Datei....:............................... 89 11.4 In einem Rutsch lesen: readlines und read................ 89 11.5 with-Anweisung............. .................................... ................. ;............................. 90 11.6 Aufgaben...................................... 91 12 93 Formatierte Ausgabe und Strings formatieren.................. 12.1 Wege, die Ausgabe zu formatieren........ ................................................ 93 12.2 print-Funktion........................... 93 12.3 95 Stringformatierung im C-Stil.................................... 12.4 Der pythonische Weg: Die String-Methode „format”.......................... 12.5 Benutzung von Dictionaries beim Aufruf der „formať’-Methode .............. 99 102 12.6 Benutzung von lokalen Variablen in „format”........ 103 12.7 Formatierte Stringliterale...................... ................................ 104 12.8 Weitere String-Methoden zum Formatieren....................................................... 104 13 Flaches und tiefes Kopieren................................. 107 13.1 Einführung...................................................................... 107 13.2 Kopieren einer Liste.............................................................................................. 108 13.3 Flache Kopien...................................................................... 110 13.4 Kopieren mit deepcopy........ ................................................ 111 13.5 Deepcopy für Dictionaries..................... 112 14 113 Funktionen........................................................................... 14.1 Allgemein................................................. 113 14.2 Funktionen.................................................................................................... 113 14.3 Docstring........................................................................... 115 14.4 Standardwerte für Funktionen..................... 117 14.5 118 Schlüsselwortparameter ...·........ 14.6 Funktionen ohne oder mit leerer return-Anweisung........................... 118 14.7 Mehrere Rückgabewerte....................................................................................... 119 14.8 Lokale und globale Variablen in Funktionen....................................................... 120 14.9 Parameterübergabe im Detail.............................................................................. 122 14.10 Effekte bei veränderlichen Objekten............... 124 14.11 Kommandozeilenparameter...................................................................... 125 14.12 Variable Anzahl von Parametern / Variadische Funktionen........... ................... 126 14.13 in Funktionsaufrufen.................................................................................. 128 Inhalt 14.14 Beliebige Schlüsselwortparameter.............................. ................................ 129 14.15 Doppeltes Sternchen im Funktionsaufruf................................. ......................... 129 14.16 Aufgaben.......................................................................................................... 130 15 Rekursive Funktionen............................................................................ 133 15.1 Definition und Herkunft des Begriffs.................................................................. 133 15.2 Definition der Rekursion....................................................................................... 134 15.3 Rekursive Funktionen in Python;.............................................. 134 15.4 Die Tücken der Rekursion.............................................................................. 135 15.5 Fibonacci-Folge in Python............................................................. 136 15.6 Aufgaben................................................................... 140 16 Listen und Tupel im Detail..................................... 143 16.1 Stapelspeicher.................................................................... 143 16.2 Stapelverarbeitung in Python: pop und append.............. 144 16.3 extend................................................................................ 144 16.4 ,+’-Operator oder append................................................ 145 16.5 Entfernen eines Wertes...................................................... 147 16.6 Prüfen, ob ein Element in Liste enthalten ist.................. 147 16.7 Finden der Position eines Elementes.............................. 147 16.8 Einfügen von Elementen................................................... 148 16.9 Besonderheiten bei Tupel................................................ 148 16.9.1 Leere Tūpei........................................................... 149 16.9.2 1-Tūpei.............................................................. 149 16.9.3 Mehrfachzuweisungen, Packing und Unpacking 149 16.10 Die veränderliche Unveränderliche................................ 151 16.11 Sortieren von Listen.......................................................... 151 16.11.1 „sort” und „sorted .................. ......................... . 151 16.11.2 Umkehrung der Sortierreihenfolge.................. 152 16.11.3 Eigene Sortierfunktionen.................................... 152 16.12 Aufgaben............................................................................ 155 17 Modularisierung 17.1 Module.................. 157 157 17.1.1 Namensräume von Modulen 158 17.1.2 Namensräume umbenennen 159 17.1.3 Modularten............................ 159 17.1.4 Suchpfad für Module........... 160 17.1.5 Inhalt eines Modules............ 161 IX inhalt 17.1.6 Eigene Module........................................................ :............................. 161 17.1.7 Dokumentation für eigene Module....................................................... 162 17.2 Pakete................................................... 17.2.1 Einfaches Paket erzeugen...... 164 17.2.2 Komplexeres Paket........ ....... 165 17.2.3 Komplettes Paket importieren 168 18 Globale und lokale Variablen....................... .......... ....... ......... 171 18.1 Einführung............................................................................................................ 171 18.2 Globale und lokale Variablen in Funktionen....................................................... 172 19 Alles über Strings......................................... 175 19.1 ...fast alles......................... ...................................... 175 19.2 Aufspalten von Zeichenketten................................ 176 19.2.1 split............................................................. 176 19.2.2 Standardverhalten und „maxsplit”........... 178 19.2.3 rsplit............................................................ 179 19.2.4 Folge von Trennzeichen............................. 181 19.2.5 splitlines...................................................... 182 19.2.6 partition..................................................... 183 19.3 Zusammenfügen von Stringlisten mit join............ 183 19.4 Suchen von Teilstrings............................................ 183 19.4.1 „in” oder „not in”........................................ 183 19.4.2 s.find(substring[, starti, end]])................... 184 19.4.3 s.rfind(substring[, starti, end]]).................. 184 19.4.4 s.index(substring[, starti, end]])............... . 185 19.4.5 s.rindex(substringl, starti, end]])............... 185 19.5 19.4.6 s.count(substring[, starti, end]]) .............. 185 Suchen und Ersetzen........................................ 186 19.6 Nur noch Kleinbuchstaben oder Großbuchstaben 186 19.7 capitalize und title........... ....................................... 186 19.8 Stripping Strings.................................................... . 187 19.9 Strings ausrichten................... ................................ 187 19.10 String-Tests ........................................ ..................... 188 19.11 Aufgaben........................................................... . 190 Inhalt 20 Ausnahmebehandlung........................................................... 193 20.1 Abfangen mehrerer Exceptions...................................................... 195 20.2 except mit mehrfachen Ausnahmen..................................................... 196 20.3 Die optionale else-Klausel............................................................... 196 20.4 Fehlerinformationen über sys.excjnfo..................................................... 197 20.5 Exceptions generieren................................................................ 197 20.6 Finalisierungsaktion....... ,..................................................................................... 198 Teil II Objektorientierte Programmierung............................................... 199 21 Grundlegende Aspekte..................................................................... 201 21.1 Bibliotheksvergleich.............................................................................................. 201 21.2 Objekte und Instanzen einer Klasse..................................................................... 203 21.3 Kapselung von Daten und Methoden............................................. 204 21.4 Eine minimale Klasse in Python ................................................. 204 21.5 Eigenschaften und Attribute............................................................................... 205 21.6 Methoden............. 208 21.7 Instanzvariablen...................................................................... 209 21.8 Die_init_- Methode........................................................................... 209 21.9 Destruktor ......................................... 211 21.10 Datenkapselung, Datenabstraktion und Geheimnisprinzip.............................. 212 21.10.1 Definitionen.............................................................................................. 212 21.10.2 Zugriffsmethoden.................................................................................... 214 21.10.3 Properties.................................................................................................. 215 21.10.4 Public-, Protected- und Private-Attribute............................................... 217 21.10.5 Weitere Möglichkeiten der Properties.................................................... 218 21.10.6 Properties mit Dekorateuren............................................................ 221 21.11 Die_տէր_-und die_repr_-Methode...................................... 222 21.12 Klassenattribute..................................................................................................... 227 21.13 Statische Methoden.............................................. 229 21.13.1 Einleitendes Beispiel................................................................................ 230 21.13.2 Getter und Setter für private Klassenattribute............................·.......... 231 21.14 Public-Attribute statt private Attribute............................................................... 232 21.15 Magische Methoden und Operatorüberladung................................................... 233 21.15.1 Einführung................................................. 233 21.15.2 Übersicht magische Methoden............................................................ . 235 21.15.3 Beispielklasse: Length............................................................................. 236 XI 22 Bruchklasse ........................................................................................... 241 22.1 Brüche à la 1001 Nacht............................................ 241 22.2 Zurück in die Gegenwart...................................... 242 22.3 Rechenregeln.............................................................................................. 244 22.3.1 Multiplikation von Brüchen.................................................. ................ 244 22.3.2 Division von Brüchen......................................................... ................. 245 22.3.3 Addition von Brüchen........................................................... 246 22.3.4 Subtraktion von Brüchen......................................................................... 246 22.3.5 Vergleichsoperatoren.................................................................... 247 22.4 Integer plus Bruch................................................................................................ 247 22.4.1 Die Bruchklasse im Überblick..................... ...................................... 248 22.5 Fraction-Klasse............................................................... 250 23 Vererbung..................... 23.1 Oberbegriffe und Oberklassen................................... 23.2 Ein einfaches Beispiel................................................................................. 251 251 252 23.3 Überladen, Überschreiben und Polymorphie.................................................. 253 23.4 Vererbung in Python...................................................................... 256 23.5 Klassenmethoden.................................................................................................. 259 23.6 Standardklassen als Basisklassen............................................................... 261 24 Mehrfachvererbung............................................................ 263 24.1 Einführung................................................................................... 263 24.2 Beispiel: CalendarClock............................................................................. 264 24.3 Diamand-Problem oder „deadly diamond of death”.......................................... 272 24.4 super und MRO ................................. 273 25 Slots......................................................................... 279 25.1 Erzeugung von dynamischen Attributen verhindern.......... .............................. 279 26 Dynamische Erzeugung von Klassen................................. 281 26.1 Beziehung zwischen „dass” und „type”............. 281 27 Metaklassen.................................. 285 27.1 Motivation................................................. 285 27.2 Definition............................................. 290 27.3 Definition von Metaklassen in Python.................................. 290 27.4 292 Singletons mit Metaklassen erstellen.................................................................. Inhalt 27.5 Beispiel - Methodenaufrufe zählen........................................ 293 27.5.1 Einführung............................................................................................... 293 27.5.2 Vorbereitungen........................................................... 27.5.3 Ein Dekorateur, um Funktionsaufrufe zu zählen.............................. . 293 295 27.5.4 Die Metaklasse „Aufrufzähler” ...................... ..................................... . 295 28 Abstrakte Klassen.................................................................................. 297 29 Aufgaben......................................................................................... Teil III Fortgeschrittenes Python...................... ........................... . 301 305 30 lambda, map, filter und reduce............................... 307 30.1 lambda........................................................................................ 307 30.2 map........................................................................................................................ 310 30.3 312 Filtern von sequentiellen Datentypen mittels „filter”........................ I......... 30.4 reduce................................................ 313 30.5 Aufgaben.................... 314 31 Listen-Abstraktion/List Comprehension............................................ 315 31.1 Die Alternative zu Lambda und Co....................................................................... 315 31.2 Syntax.......................................................................... 316 31.3 Weitere Beispiele................................................................................................... 316 31.4 Die zugrunde liegende Idee........................................................................ 317 31.5 Anspruchsvolleres Beispiel....................... 318 31.6 Mengen-Abstraktion.......................................................................................... 318 31.7 Rekursive Primzahlberechnung............................................. 319 31.8 Generatoren-Abstraktion...................................... 319 31.9 Aufgaben................................................................................................................ 320 32 Generatoren und Iteratoren.................................................................. 323 32.1 Einführung............................................................................................................. 323 32.2 Iteration in for-Schleifen......................................................................... ........... · 323 32.3 Generatoren......................................................................................... 325 32.4 Generatoren zähmen mit firstn und islice.................. 327 32.5 Beispiele.................................................................................................. ···........ 328 32.5.1 Permutationen........................................................................... 328 32.5.2 Variationen und Kombinationen............................................... 329 32.6 Generator- Ausdrücke........................................................... 331 XIII 32.7 32.8 32.9 32.10 32.11 return-Anweisungen in Generatoren....... ........................... 332 send-Methode / Koroutinen........................................................... 332 Die throw-Methode ..................................................................... 334 Dekoration von Generatoren.................................................................................... 336 yieldfrom.................................................... 337 32.12 Aufgaben........................................................................ 339 33 Dekorateure............................................................................................. 341 33.1 Einführung Dekorateure........................................................................... 33.1.1 Verschachtelte Funktionen..................................................................... 341 342 33.1.2 Funktionen als Parameter........................................................................ 33.1.3 Funktionen als Rückgabewert................................................................. 343 344 33.1.4 Fabrikfunktionen............................... 33.2 Ein einfacher Dekorateur...................................................................................... 345 346 33.3 @-Syntax für Dekorateure.................................................................................... 33.4 Anwendungsfälle für Dekorateure............. 347 350 33.4.1 Überprüfung von Argumenten durch Dekorateure.............................. 33.4.2 Funktionsaufrufe mit einem Dekorateur zählen................................... 33.5 Dekorateure mit Parametern........ .......................................................... 350 351 352 33.6 Benutzung von Wraps aus functools....... ................... 33.7 Klassen statt Funktionen................................... 354 355 33.8 33.7.1 Die_call_-Methode............................................................................... Eine Masse als Dekorateur benutzen.................................................................. 355 357 33.9 Memoisation............................................................... :.................... ............. . 358 33.9.1 Bedeutung und Herkunft des Begriffs.................................................... 33.9.2 Memoisation mit Dekorateur-Funktionen............................................ 358 358 33.9.3 Memoisation mit einer Masse................................................................. 33.9.4 Memoisation mit functools.lru_cache................................................... 359 360 Teil IV 34 34.1 Weiterführende Themen.................................................................. 363 Tests und Fehler.................................................................... 365 Einführung............................................................................................................. 365 34.2 Modultests............................................................................................................. 34.3 Modultests unter Benutzung von_name... ........................................................ 34.4 doctest- Modul....................................................................................................... 367 368 370 34.5 Testgetriebene Entwicklung oder „Im Anfang war der Test”.............................. 34.6 unittest................... 373 375 34.7 Methoden der Hasse TestCase............................ ................................................. 34.8 Aufgaben............... 377 380 35 Daten konservieren...................................................... 381 35.1 Persistente Speicherung.............................................. 381 35.2 Pickle-Modul......................................................................................... 35.2.! Daten „einpökeln” mit pickle.dump......................................... ............. 382 382 35.3 35.2.2 pickle.load........................................................... Ein persistentes Dictionary mit shelve................................... 383 383 36 Reguläre Ausdrücke................................... 387 36.1 Ursprünge und Verbreitung................................................... 387 Stringvergleiche.................................. ................................... 387 36.3 Überlappungen und Teilstrings................... .......................... 389 389 36.2 ........ 36.4 Dasre-Modul................................................ ...................... . 36.6 Syntax der regulären Ausdrücke............................................ 390 392 36.6.1 Beliebiges Zeichen................................. ................... 392 36.5 Matching-Problem.................................................................. 36.7 Zeichenauswahl................................................................ 393 36.8 Endliche Automaten............................................................... 394 36.9 Anfang und Ende eines Strings.............................. ............... 36.10 Vordefinierte Zeichenklassen........... .................................... 394 397 36.11 Optionale Teile........................................................................ 36.12 Quantoren ............................ .................................................. 36.13 Gruppierungen und Rückwärtsreferenzen............................ 398 399 36.13.1 Match-Objekte........... ............................................ . 401 404 36.14 Umfangreiche Übung....................... .................................... 401 36.15 Alles finden mit findall............... ........................... 36.16 Alternativen.......................................... ............................ 406 36.17 Compilierung von regulären Ausdrücken ............................ 407 36.18 Aufspalten eines Strings mit oder ohne regulären Ausdruck 409 36.18.1 split-Methode der String-Klasse............. ................. 409 410 36.18.2 split-Methode des re-Moduls...................... ............. 407 36.18.3 Wörter filtern.................................................... ....... 36.19 Suchen und Ersetzen mit sub................... ....... .................... 412 36.20 Aufgaben.............................. ............. ..................... .............. 414 413 37 Typanmerkungen... 417 37.1 Einführung.!................. 417 418 37.2 Einfaches Beispiel........ 37.3 Variablenanmerkungen 37.4 Listenbeispiel............... 37.5 typing-Modul............... 419 420 421 38 Systemprogrammierung......................................... 425 38.1 Systemprogrammierung................................................. 425 38.2 Häufig falsch verstanden: Shell..................................................... 38.3 425 os-Modul............................................. 426 38.3.1 Vorbemerkungen.................................. 427 38.3.2 Umgebungsvariablen................................... ............................. ............ 427 38.3.3 Dateiverarbeitung auf niedrigerer Ebene............................................... 429 38.3.4 Die exec-„Familie” ................................................................................... 434 38.3.5 Weitere Funktionen im Überblick........................................................... 441 38.3.6 os.path - Arbeiten mit Pfaden........................................................... . 455 38.4 shutil-Modul............................ 463 39 Forks.......................................... 469 39.1 Fork................................ 469 39.2 Fork in Python....................................................................................................... 469 Teil V Lösungen zu den Aufgaben............................................................. 473 40 Lösungen zu den Aufgaben........................................................ 475 40.1 Lösungen zu Kapitel 5 (Sequentielle Datentypen).............................................. 475 40.2 Lösungen zu Kapitel 6 (Dictionaries)..................... 478 40.3 Lösungen zu Kapitel 9 (Verzweigungen).............................................................. 480 40.4 Lösungen zu Kapitel 10 (Schleifen)....................................................................... 482 40.5 Lösungen zu Kapitel 11 (Dateien lesen und schreiben)................................. 485 40.6 Lösungen zu Kapitel 16 (Listen und Tupel im Detail).......................... 487 40.7 Lösungen zu Kapitel 14 (Funktionen)...................................................... 490 40.8 Lösungen zu Kapitel 15 (Rekursive Funktionen)................................................ 495 40.9 499 Lösungen zu Kapitel 19 (Alles über Strings...)................................................... 40.10 Lösungen zu Kapitel 21 (Grundlegende Aspekte)...................... 502 40.11 Lösungen zu Kapitel 34 (Tests und Fehler).......................................... 512 40.12 Lösungen zu Kapitel 36 (Reguläre Ausdrücke)..................................................... 512 40.13 Lösungen zu Kapitel 30 (lambda, map, filter und reduce)................................. 518 40.14 Lösungen zu Kapitel 31 (Listen-Abstraktion/List Comprehension).................. 519 40.15 Lösungen zu Kapitel 32 (Generatoren und Iteratoren)........................... 520 Stichwortverzeichnis 525
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