Python 3: lernen und professionell anwenden : das umfassende Praxisbuch
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Frechen
mitp
[2018]
|
| Ausgabe: | 7., erweiterte Auflage |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | 986 Seiten Illustrationen, Diagramme |
| ISBN: | 9783958457911 3958457916 |
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MARC
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Datensatz im Suchindex
| _version_ | 1804178381588135936 |
|---|---|
| adam_text | Inhaltsverzeichnis
Einleitung....................................................... 23
Warum Python? ................................................... 23
Python 3......................................................... 23
An wen wendet sich dieses Buch?.................................. 23
Inhalt und Aufbau ............................................... 24
Hinweise zur Typographie ........................................ 25
Programmbeispiele ............................................... 26
1 Grundlagen........................................................ 27
1.1 Was ist Programmieren?............................................ 27
1.2 Hardware und Software ............................................ 28
1.3 Programm als Algorithmus.......................................... 29
1.4 Syntax und Semantik............................................... 30
1.5 Interpreter und Compiler ......................................... 30
1.6 Programmierparadigmen ............................................ 32
1.7 Objektorientierte Programmierung ................................. 33
1.7.1 Strukturelle Zerlegung.................................... 33
1.7.2 Die Welt als System von Objekten.......................... 34
1.7.3 Objekte besitzen Attribute und beherrschen Methoden .... 35
1.7.4 Objekte sind Instanzen von Klassen........................ 36
1.8 Hintergrund: Geschichte der objektorientierten
Programmierung .................................................. 36
1.9 Aufgaben.......................................................... 37
1.10 Lösungen.......................................................... 38
2 Der Einstieg - Python im interaktiven Modus....................... 39
2.1 Python installieren............................................... 39
2.2 Python im interaktiven Modus ..................................... 42
2.2.1 Start des Python-Interpreters in einem Konsolenfenster ... 42
2.2.2 Die Python-Shell von IDLE ................................ 43
2.2.3 Die ersten Python-Befehle ausprobieren ................... 43
2.2.4 Hotkeys .................................................. 44
2.3 Objekte .......................................................... 45
Inhaltsverzeichnis
2.4 Namen........................................................ 46
2.5 Hintergrund: Syntax-Regeln für Bezeichner ................... 47
2.6 Schlüsselwörter.............................................. 48
2.7 Anweisungen .............................................. 49
2.7.1 Ausdruckanweisungen................................ 50
2.7.2 Import-Anweisungen................................. 54
2.7.3 Zuweisungen........................................ 56
2.7.4 Erweiterte Zuweisungen............................. 59
2.7.5 Hintergrund: Dynamische Typisierung .................. 59
2.8 Aufgaben..................................................... 61
2.9 Lösungen..................................................... 62
3 Python-Skripte .............................................. 65
3.1 Skripte editieren und ausführen mit IDLE..................... 65
3.2 Ausführen eines Python-Skripts............................... 66
3.3 Kommentare................................................... 69
3.4 Die Zeilenstruktur von Python-Programmen .................... 69
3.5 Das EVA-Prinzip ............................................. 73
3.6 Phasen der Programmentwicklung............................... 74
3.7 Guter Programmierstil........................................ 75
3.8 Hintergrund: Die Kunst des Fehlerfindens .................... 78
3.9 Aufgaben..................................................... 80
3.10 Lösungen..................................................... 81
4 Standard-Datentypen ......................................... 83
4.1 Daten als Objekte ........................................... 83
4.2 Fundamentale Datentypen im Überblick......................... 85
4.3 Typen und Klassen............................................ 86
4.4 NoneType .................................................... 87
4.5 Wahrheitswerte - der Datentyp bool........................... 87
4.6 Ganze Zahlen................................................. 88
4.7 Gleitkommazahlen............................................. 90
4.8 Komplexe Zahlen.............................................. 91
4.9 Arithmetische Operatoren für Zahlen ......................... 92
4.10 Sequenzen.................................................... 97
4.10.1 Zeichenketten (Strings) .............................. 98
4.10.2 Bytestrings ......................................... 100
4.10.3 Tupel ............................................... 101
Inhaltsverzeichnis
4.10.4 Liste.................................................. 102
4.10.5 Bytearray............................................. 103
4.10.6 Einige Grundoperationen für Sequenzen.................. 103
4.10.7 Veränderbare und unveränderbare Sequenzen.............. 106
4.11 Mengen......................................................... 107
4.12 Dictionaries................................................. 108
4.13 Typumwandlungen ............................................... 108
4.13.1 int().................................................. 109
4.13.2 floatQ ................................................ 110
4.13.3 complexQ............................................... 111
4.13.4 bool() ................................................ 111
4-13-5 str().................................................... m
4.13.6 dict(), list() und tuple() ............................ 112
4.14 Aufgaben....................................................... 112
4.15 Lösungen....................................................... 115
5 Kontrollstrukturen............................................. 119
5.1 Einfache Bedingungen........................................... 119
5.1.1 Vergleiche ............................................ 119
5.1.2 Zugehörigkeit zu einer Menge (in, not in).............. 123
5.1.3 Beliebige Ausdrücke als Bedingungen.................... 123
5.2 Zusammengesetzte Bedingungen - logische Operatoren ............ 124
5.2.1 Negation (not)....................................... 124
5.2.2 Konjunktion (and)...................................... 125
5.2.3 Disjunktion (or)....................................... 126
5.2.4 Formalisierung von Bedingungen......................... 127
5.2.5 Hinweis zum Programmierstil............................ 128
5.3 Programmverzweigungen (bedingte Anweisungen)................... 128
5.3.1 Einseitige Verzweigung (if) ........................... 129
5.3.2 Zweiseitige Verzweigung (if-else) ..................... 129
5.3.3 Mehrfache Fallunterscheidung (elif).................... 130
5.3.4 Bedingte Ausdrücke..................................... 132
5.4 Bedingte Wiederholung (while).................................. 132
5.4.1 Endlosschleifen........................................ 133
5.5 Iteration über eine Kollektion (for)........................... 135
5.5.1 Zählschleifen - Verwendung von rangeQ.................. 136
5.5.2 Verschachtelte Iterationen............................. 137
5.5.3 Vertiefung: Iterative Berechnung rekursiver Folgen..... 139
Inhaltsverzeichnis
5.6 Abbruch einer Schleife mit break............................... 139
5.6.1 Abbruch eines Schleifendurchlaufs mit continue......... 140
5.7 Abfangen von Ausnahmen mit try .............................. 141
5.7.1 try...except .......................................... 142
5.8 Aufgaben....................................................... 144
5.9 Lösungen....................................................... 148
6 Funktionen .................................................... 153
6.1 Aufruf von Funktionen ......................................... 153
6.2 Definition von Funktionen ..................................... 156
6.3 Schrittweise Verfeinerung...................................... 158
6.4 Ausführung von Funktionen...................................... 162
6.4.1 Globale und lokale Namen............................... 162
6.4.2 Seiteneffekte - die global-Anweisung................... 165
6.4.3 Parameterübergabe...................................... 166
6.5 Voreingestellte Parameterwerte................................. 168
6.5.1 Schlüsselwort-Argumente .............................. 170
6.6 Funktionen mit beliebiger Anzahl von Parametern ............... 172
6.7 Lokale Funktionen ............................................. 173
6.8 Rekursive Funktionen .......................................... 174
6.9 Experimente zur Rekursion mit der Turtle-Grafik................ 176
6.9.1 Turtle-Befehle im interaktiven Modus .................. 176
6.9.2 Eine rekursive Spirale................................. 177
6.9.3 Baumstrukturen ........................................ 179
6.9.4 Künstlicher Blumenkohl - selbstähnliche Bilder......... 180
6.10 Rekursive Zahlenfunktionen .................................... 182
6.11 Hintergrund: Wie werden rekursive Funktionen ausgeführt?..... 183
6.11.1 Execution Frames ...................................... 183
6.11.2 Rekursionstiefe........................................ 184
6.12 Funktionen als Objekte ........................................ 186
6.12.1 Hintergrund: Typen sind keine Funktionen............... 187
6.13 Lambda-Formen.................................................. 187
6.14 Hinweise zum Programmierstil ................................ 188
6.14.1 Allgemeines............................................ 188
6.14.2 Funktionsnamen....................................... 188
6.14.3 Kommentierte Parameter................................. 189
6.14.4 Docstrings ............................................ 189
Inhaltsverzeichnis
6.15 Aufgaben........................................................ 190
6.16 Lösungen........................................................ 193
7 Sequenzen, Mengen und Generatoren............................... 197
7.1 Gemeinsame Operationen für Sequenzen............................ 197
7.1.1 Zugriff auf Elemente einer Sequenz...................... 198
7.1.2 Slicing von Sequenzen................................... 199
7.1.3 Auspacken (unpacking) .................................. 200
7.2 Vertiefung: Rekursive Funktionen für Sequenzen ................. 201
7.2.1 Rekursives Summieren ................................... 201
7.2.2 Rekursive Suche......................................... 201
7.3 Tupel........................................................... 203
7.4 Listen.......................................................... 204
7.4.1 Eine Liste erzeugen..................................... 205
7.4.2 Eine Liste verändern.................................... 207
7.4.3 Flache und tiefe Kopien................................. 209
7.4.4 Listen sortieren ..................................... 210
7.4.5 Binäre Suche in einer sortierten Liste.................. 212
7.4.6 Zwei Sortierverfahren im Vergleich...................... 213
7.4.7 Modellieren mit Listen - Beispiel: die Charts .......... 217
7.5 Generatoren .................................................... 221
7.5.1 Generatorausdrücke...................................... 222
7.5.2 Generatorfunktionen .................................... 222
7.5.3 Iteratoren.............................................. 224
7.5.4 Verwendung von Generatoren.............................. 225
7.6 Mengen.......................................................... 225
7.6.1 Operationen für Mengen.................................. 227
7.6.2 Modellieren mit Mengen - Beispiel: Graphen.............. 228
7.7 Aufgaben........................................................ 231
7.8 Lösungen........................................................ 233
8 Dictionaries.................................................... 237
8.1 Operationen für Dictionaries.................................... 237
8.2 Wie erstellt man ein Dictionary?................................ 238
8.2.1 Definition mit einem Dictionary-Display................ 238
8.2.2 Schrittweiser Aufbau eines Dictionarys ................. 240
8.2.3 Ein Dictionary aus anderen Dictionaries
zusammensetzen - update() .............................. 241
Inhaltsverzeichnis
8.3 Zugriff auf Daten in einem Dictionary........................... 241
8.3.1 Vergebliche Zugriffsversuche ........................... 241
8.4 Praxisbeispiel: Vokabeltrainer.................................. 242
8.5 Typische Fehler ................................................ 244
8.6 Aufgaben........................................................ 244
8.7 Lösungen........................................................ 247
9 Ein- und Ausgabe.............................................. 251
9.1 Files........................................................... 251
9.1.1 Die Rolle der Files bei E/A-Operationen................. 251
9.1.2 Was ist ein File? ...................................... 252
9.1.3 Ein File-Objekt erzeugen ............................... 253
9.1.4 Speichern einer Zeichenkette ........................... 254
9.1.5 Laden einer Zeichenkette aus einer Datei................ 255
9.1.6 Absolute und relative Pfade............................. 255
9.1.7 Zwischenspeichern, ohne zu schließen ................... 258
9.1.8 Zugriff auf Files (lesen und schreiben)................. 258
9.1.9 Speichern beliebiger Daten auf Files.................... 260
9.2 Mehr Zuverlässigkeit durch try- und with-Anweisungen............ 261
9.2.1 try...finally........................................... 262
9.2.2 With-Anweisungen ....................................... 263
9.3 Objekte speichern mit pickle.................................... 264
9.3.1 Funktionen zum Speichern und Laden...................... 265
9.4 Die Pseudofiles sys.stdin und sys.stdout ....................... 266
9.5 Ausgabe von Werten mit der print()-Funktion .................... 267
9.5.1 Anwendung: Ausgabe von Tabellen ........................ 269
9.6 Kommandozeilen-Argumente (Optionen) ............................ 269
9.7 Übungen......................................................... 272
9.8 Lösungen........................................................ 275
10 Definition eigener Klassen...................................... 281
10.1 Klassen und Objekte............................................. 281
10.2 Definition von Klassen........................................ 283
10.3 Objekte (Instanzen) ............................................ 285
10.4 Zugriff auf Attribute - Sichtbarkeit ........................... 288
10.4.1 Öffentliche Attribute................................... 288
10.4.2 Private Attribute ...................................... 289
10.4.3 Properties ............................................. 291
10.4.4 Dynamische Erzeugung von Attributen..................... 293
io
Inhaltsverzeichnis
10.5 Methoden ....................................................... 293
10.5.1 Polymorphismus - Überladen von Operatoren............... 294
10.6 Statische Methoden ............................................. 298
10.7 Abstraktion, Verkapselung und Geheimnisprinzip.................. 299
10.8 Vererbung....................................................... 300
10.8.1 Spezialisierungen ...................................... 300
10.8.2 Beispiel: Die Klasse Konto - eine Spezialisierung
der Klasse Geld......................................... 301
10.8.3 Vertiefung: Standardklassen als Basisklassen ........... 304
10.9 Hinweise zum Programmierstil.................................... 306
10.9.1 Bezeichner.............................................. 306
10.9.2 Sichtbarkeit ........................................... 306
10.9.3 Dokumentation von Klassen............................... 308
10.10 Typische Fehler................................................. 308
10.11 Aufgaben........................................................ 310
10.12 Lösungen........................................................ 313
11 Klassenbibliotheken in Modulen speichern........................ 319
11.1 Testen einer Klasse in einem lauffähigen Stand-alone-Skript .... 319
11.2 Module speichern und importieren ............................... 321
11.3 Den Zugang zu einem Modul sicherstellen......................... 323
11.4 Programmierstil: Verwendung und Dokumentation von
Modulen ....................................................... 325
12 Objektorientiertes Modellieren.................................. 327
12.1 Phasen einer objektorientierten Software-Entwicklung ........... 327
12.2 Fallstudie: Modell eines Wörterbuchs ........................... 328
12.2.1 OOA: Entwicklung einer Klassenstruktur ................. 328
12.2.2 OOD: Entwurf einer Klassenstruktur für eine
Implementierung in Python .............................. 332
12.2.3 OOP: Implementierung der Klassenstruktur ............... 334
12.3 Assoziationen zwischen Klassen.................................. 338
12.3.1 Reflexive Assoziationen................................ 338
12.3.2 Aggregation ............................................ 340
12.4 Beispiel: Management eines Musicals ............................ 341
12.4.1 OOA..................................................... 341
12.4.2 OOD..................................................... 343
12.4.3 OOP..................................................... 343
Inhaltsverzeichnis
12.5 Aufgaben........................................................ 353
12.6 Lösungen...................................................... 354
13 Verarbeitung von Zeichenketten.................................. 359
13.1 Standardmethoden zur Verarbeitung von Zeichenketten............. 359
13.1.1 Formatieren.............................................. 360
13.1.2 Schreibweise ............................................ 360
13.1.3 Tests.................................................... 361
13.1.4 Entfernen und Aufspalten................................. 362
13.1.5 Suchen und Ersetzen................................... 363
13.2 Codierung und Decodierung....................................... 363
13.2.1 Platonische Zeichen und Unicode.......................... 363
13.2.2 Vertiefung: Zeichenketten durch Bytefolgen darstellen ... 365
13.3 Automatische Textproduktion .................................... 367
13.3.1 Texte mit variablen Teilen - Anwendung der
String-Methode
formatQ ........*.................................... 367
13.3.2 Vertiefung: Eine Tabelle erstellen....................... 370
13.3.3 Mahnbriefe ............................................. 371
13.3.4 Textuelle Repräsentation eines Objektes.................. 372
13.3.5 F-Strings ............................................... 374
13.4 Analyse von Texten ........................................... 375
13.4.1 ChatBots................................................. 375
13.4.2 Textanalyse mit einfachen Vorkommenstests ............... 376
13.5 Reguläre Ausdrücke.............................................. 378
13.5.1 Aufbau eines regulären Ausdrucks......................... 379
13.5.2 Objekte für reguläre Ausdrücke (RE-Objekte) ............. 382
13.5.3 Analyse von Strings mit matchQ und searchQ............... 383
13.5.4 Textpassagen extrahieren mit findall() .................. 384
13.5.5 Zeichenketten zerlegen mit splitQ........................ 385
13.5.6 Teilstrings ersetzen mit sub() .......................... 386
13.5.7 Match-Objekte ........................................... 387
13.6 Den Computer zum Sprechen bringen - Sprachsynthese ............. 389
13.6.1 Buchstabieren............................................ 391
13.6.2 Den Klang der Stimme verändern .......................... 393
13.7 Aufgaben ....................................................... 396
13.8 Lösungen........................................................ 399
12
Inhaltsverzeichnis
14 Systemfunktionen ............................................. 407
14.1 Das Modul sys - die Schnittstelle zum Laufzeitsystem.......... 407
14.1.1 Informationen über die aktuelle Systemumgebung ....... 408
14.1.2 Standardeingabe und -ausgabe ......................... 409
14.1.3 Die Objektverwaltung beobachten mit getrefcountQ...... 410
14.1.4 Ausführung eines Skripts beenden...................... 411
14.2 Das Modul os - die Schnittstelle zum Betriebssystem........... 411
14.2.1 Dateien und Verzeichnisse suchen...................... 412
14.2.2 Hintergrund: Zugriffsrechte abfragen und ändern
(Windows und Unix) ................................... 413
14.2.3 Dateien und Verzeichnisse anlegen und modifizieren.... 415
14.2.4 Merkmale von Dateien und Verzeichnissen abfragen...... 416
14.2.5 Pfade verarbeiten .................................... 417
14.2.6 Hintergrund: Umgebungsvariablen....................... 419
14.2.7 Systematisches Durchlaufen eines Verzeichnisbaumes____ 420
14.3 Datum und Zeit ............................................... 422
14.3.1 Funktionen des Moduls time............................ 422
14.3.2 Sekundenformat........................................ 423
14.3.3 Zeit-Tupel ........................................... 424
14.3.4 Zeitstrings........................................... 425
14.3.5 Einen Prozess unterbrechen mit sleep()................ 426
14.4 Aufgaben...................................................... 426
14.5 Lösungen...................................................... 427
15 Grafische Benutzungsoberflächen mit tkinter................... 433
15.1 Ein einführendes Beispiel..................................... 434
15.2 Einfache Widgets ............................................. 437
15.3 Die Master-Slave-Hierarchie................................... 438
15.4 Optionen der Widgets ......................................... 439
15.4.1 Optionen bei der Instanziierung setzen................ 439
15.4.2 Widget-Optionen nachträglich konfigurieren ........... 440
15.4.3 Fonts ................................................ 441
15.4.4 Farben................................................ 442
15.4.5 Rahmen................................................ 443
15.4.6 Die Größe eines Widgets............................... 443
15.4.7 Leerraum um Text ..................................... 445
15.5 Gemeinsame Methoden der Widgets............................... 446
Inhaltsverzeichnis
15.6 Die Klasse Tk.................................................... 447
15.7 Die Klasse Button................................................ 447
15.8 Die Klasse Label ................................................ 448
15.8.1 Dynamische Konfiguration der Beschriftung................ 448
15.8.2 Verwendung von Kontrollvariablen......................... 449
15.9 Die Klasse Entry................................................. 451
15.10 Die Klasse Radiobutton .......................................... 453
15.11 Die Klasse Checkbutton........................................... 455
15.12 Die Klasse Scale ................................................ 457
15.13 Die Klasse Frame ................................................ 459
15.14 Aufgaben......................................................... 459
15.15 Lösungen......................................................... 461
16 Layout .......................................................... 467
16.1 Der Packer....................................................... 467
16.2 Layout-Fehler.................................................... 469
16.3 Raster-Layout.................................................... 470
16.4 Vorgehensweise bei der GUI-Entwicklung .......................... 474
16.4.1 Die Benutzungsoberfläche gestalten....................... 477
16.4.2 Funktionalität hinzufügen................................ 480
16.5 Aufgaben......................................................... 481
16.6 Lösungen......................................................... 484
17 Grafik........................................................... 495
17.1 Die tkinter-Klasse Canvas........................................ 495
17.1.1 Generierung grafischer Elemente - ID, Positionierung
und Display-Liste........................................ 496
17.1.2 Grafische Elemente gestalten............................. 498
17.1.3 Visualisieren mit Kreisdiagrammen........................ 500
17.2 Die Klasse Photoimage ........................................... 503
17.2.1 Eine Pixelgrafik erzeugen................................ 504
17.2.2 Fotos analysieren und verändern.......................... 506
17.3 Bilder in eine Benutzungsoberfläche einbinden.................... 509
17.3.1 Icons auf Schaltflächen.................................. 509
17.3.2 Hintergrundbilder........................................ 510
17.3.3 Hintergrund: Das PPM-Format.............................. 512
17.4 Die Python Imaging Library (PIL)................................. 513
17.4.i Installation eines Moduls mit pip ....................... 513
Inhaltsverzeichnis
17.4.2 Mit PIL beliebige Bilddateien einbinden .............. 514
17.4.3 Steganografie - Informationen in Bildern verstecken.. 515
17.5 Aufgaben..................................................... 517
17.6 Lösungen...................................................... 518
18 Event-Verarbeitung........................................... 523
18.1 Einführendes Beispiel ........................................ 524
18.2 Event-Sequenzen .............................................. 526
18.2.1 Event-Typen........................................... 526
18.2.2 Qualifizierer für Maus- und Tastatur-Events........... 526
18.2.3 Modifizierer.......................................... 528
18.3 Beispiel: Tastaturereignisse verarbeiten...................... 528
18.4 Programmierung eines Eventhandlers............................ 530
18.4.1 Beispiel für eine Event-Auswertung.................... 531
18.5 Bindemethoden ................................................ 532
18.6 Aufgaben.................................................... 532
18.7 Lösungen...................................................... 535
19 Komplexe Benutzungsoberflächen................................ 541
19.1 Text-Widgets................................................ 541
19.1.1 Methoden der Text-Widgets............................. 542
19.2 Rollbalken (Scrollbars)....................................... 544
19.3 Menüs......................................................... 546
19.3.1 Die Klasse Menu....................................... 546
19.3.2 Methoden der Klasse Menu.............................. 547
19.4 Texteditor mit Menüleiste und Pulldown-Menü................... 548
19.5 Dialogboxen .................................................. 550
19.6 Applikationen mit mehreren Fenstern........................... 554
19.7 Aufgaben...................................................... 557
19.8 Lösungen...................................................... 558
20 Threads...................................................... 563
20.1 Funktionen in einem Thread ausführen ......................... 564
20.2 Thread-Objekte erzeugen - die Klasse Thread.................. 566
20.3 Aufgaben...................................................... 569
20.4 Lösungen...................................................... 570
Inhaltsverzeichnis
21 Fehler finden und vermeiden ................................ 575
21.1 Testen von Bedingungen...................................... 575
21.1.1 Ausnahmen (Exceptions) .............................. 575
21.1.2 Testen von Vor- und Nachbedingungen mit assert....... 576
21.1.3 Vertiefung: Programmabstürze ohne Fehlermeldung..... 579
21.2 Debugging-Modus und optimierter Modus..................... 581
21.3 Ausnahmen gezielt auslösen.................................. 582
21.4 Selbstdokumentation......................................... 583
21.5 Dokumentation eines Programmlaufs mit Log-Dateien .......... 585
21.5.1 Grundfunktionen ..................................... 585
21.5.2 Beispiel: Logging in der GUI-Programmierung.......... 586
21.6 Vertiefung: Professionelles Arbeiten mit Logging............ 587
21.6.1 Logging-Levels....................................... 587
21.6.2 Logger-Objekte ...................................... 592
21.6.3 ^as Format der Logging-Meldungen konfigurieren ...... 592
21.7 Debugging................................................... 594
21.8 Aufgabe..................................................... 595
21.9 Lösung...................................................... 596
22 CGI-Programmierung.......................................... 597
22.1 Wie funktionieren CGI-Skripte?.............................. 597
22.2 Wie spät ist es? Aufbau eines CGI-Skripts................... 599
22.2.1 Ein einfacher HTTP-Server ........................... 602
22.2.2 Hintergrund: CGI-Skripte auf einem Host im Internet
installieren......................................... 603
22.3 Kommunikation über interaktive Webseiten.................... 604
22.3.1 Aufbau eines HTML-Formulars ......................... 605
22.3.2 Eingabekomponenten in einem HTML-Formular............ 606
22.4 Verarbeitung von Eingabedaten in einem CGI-Skript........... 608
22.5 Sonderzeichen handhaben..................................... 610
22.6 CGI-Skripte debuggen........................................ 611
22.7 Objektorientierte CGI-Skripte - Beispiel: ein Chatroom...... 612
22.8 CGI-Skripte mit Cookies .................................... 618
22.9 Aufgaben.................................................... 621
22.10 Lösungen.................................................... 623
23 Internet-Programmierung..................................... 629
23.1 Was ist ein Protokoll?...................................... 629
Inhaltsverzeichnis
23.2 Übertragung von Dateien mit FTP................................ 630
23.2.1 Das Modul ftplib........................................ 631
23.2.2 Navigieren und Downloaden ............................. 632
23.2.3 Ein Suchroboter für FTP-Server ........................ 634
23.3 Zugriff auf Webseiten mit HTTP.................................. 638
23.3.1 Automatische Auswertung von Webseiten.................. 640
23.4 E-Mails senden mit SMTP......................................... 642
23.5 Aufgaben........................................................ 645
23.6 Lösungen........................................................ 647
24 Datenbanken..................................................... 653
24.1 Was ist ein Datenbanksystem? ................................... 653
24.2 Entity-Relationship-Diagramme (ER-Diagramme) ................... 654
24.3 Relationale Datenbanken......................................... 655
24.4 Darstellung von Relationen als Listen oder Dictionaries ........ 656
24.5 Das Modul sqlite3............................................... 657
24.5.1 Eine Tabelle anlegen.................................... 657
24.5.2 Anfragen an eine Datenbank............................. 659
24.5.3 SQL-Anweisungen mit variablen Teilen.................... 660
24.5.4 SQL-Injections ......................................... 661
24.6 Online-Redaktionssystem mit Datenbankanbindung.................. 662
24.6.1 Objektorientierte Analyse (OOA)......................... 664
24.6.2 Objektorientierter Entwurf des Systems (OOD)........... 664
24.6.3 Hintergrund: Authentifizieren mit MD5-Fingerprints..... 666
24.6.4 Implementierung des Redaktionssystems
mit Python (OOP)......................................... 667
24.7 Aufgaben........................................................ 676
24.8 Lösungen........................................................ 677
25 Testen und Tuning............................................... 681
25.1 Automatisiertes Testen ......................................... 681
25.2 Testen mit Docstrings - das Modul doctest....................... 682
25.3 Praxisbeispiel: Suche nach dem Wort des Jahres ................. 684
25.4 Klassen testen mit doctest...................................... 691
25.4.1 Wie testet man eine Klasse?............................ 691
25.4.2 Normalisierte Whitespaces - doctest-Direktiven.......... 692
25.4.3 Ellipsen verwenden...................................... 692
25.4.4 Dictionaries testen .................................... 693
17
Inhaltsverzeichnis
25.5 Gestaltung von Testreihen mit unittest ..................... 693
25.5.1 Einführendes Beispiel mit einem Testfall............. 693
25.5.2 Klassen des Moduls unittest.......................... 695
25.5.3 Weiterführendes Beispiel ............................ 697
25.6 Tuning...................................................... 701
25.6.1 Performance-Analyse mit dem Profiler................. 701
25.6.2 Praxisbeispiel: Auswertung astronomischer
Fotografien.......................................... 703
25.6.3 Performance-Analyse und Tuning....................... 709
25.7 Aufgaben ................................................... 710
25.8 Lösungen.................................................... 712
26 XML und JSON................................................ 719
26.1 Was ist XML? ............................................... 719
26.2 XML-Dokumente .............................................. 720
26.3 Ein XML-Dokument als Baum .................................. 722
26.4 DOM ........................................................ 723
26.5 Das Modul xml.dom.minidom .................................. 726
26.5.1 XML-Dokumente und DOM-Objekte ....................... 726
26.5.2 Die Basisklasse Node ................................ 728
26.5.3 Die Klassen Document, Element und Text............... 730
26.6 Attribute von XML-Elementen................................. 732
26.7 Anwendungsbeispiel 1: Eine XML-basierte Klasse.............. 732
26.8 Anwendungsbeispiel 2: Datenkommunikation mit XML............ 735
26.8.1 Überblick............................................ 736
26.8.2 Das Client-Programm.................................. 737
26.8.3 Das Server-Programm ................................. 740
26.9 JSON ....................................................... 744
26.9.1 JSON-Texte decodieren................................ 745
26.9.2 Decodierungsfehler................................... 746
26.9.3 Ein Dictionary als JSON-Objekt speichern:
Kompakt oder gut lesbar? ............................ 746
26.9.4 Projekt: Verarbeitung von Wetterdaten................ 749
26.10 Aufgaben.................................................... 752
26.11 Lösungen.................................................... 753
27 Modellieren mit Kellern, Schlangen und Graphen.............. 755
27.1 Stack (Keller, Stapel)...................................... 755
■erzei
758
759
769
771
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808
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819
820
Queue (Schlange).............................
Graphen .....................................
Aufgaben.....................................
Lösungen ....................................
Benutzungsoberflächen mit Qt.................
Was bietet PyQT5? ...........................
28.1.1 PyQt5 erkunden .......................
Wie arbeitet PyQt? Applikation und Fenster...
Eine objektorientierte Anwendung mit PyQt5
Ein Webbrowser ..............................
Interaktive Widgets .........................
Label - Ausgabe von Text und Bild............
Signale .....................................
Checkboxen und Radiobuttons..................
Auswahlliste (ComboBox) .....................
Gemeinsame Operationen der Widgets...........
Spezielle Methoden eines Fensters............
Events ......................................
Fonts .......................................
Stylesheets..................................
Icons .......................................
Messageboxen.................................
Timer........................................
Das Qt-Layout unter der Lupe.................
28.18.1 Absolute Positionierung und Größe....
28.18.2 Raster-Layout........................
28.18.3 Form-Layout .........................
Browser für jeden Zweck......................
28.19.1 Die Klasse QWebEngineView............
Ein Webbrowser mit Filter....................
Surfen mit Geschichte - der Verlauf einer Sitzung
Aufgaben.....................................
Lösungen.....................................
Multimediaanwendungen mit Qt.................
Kalender und Textfeld - ein digitales Tagebuch ..
29.1.1 Programmierung ......................
Inhaltsverzeichnis
29.2 Kamerabilder.................................................. 825
29.3 Dialoge......................................................... 827
29.3.1 Projekt Ansichtskarte................................... 829
29.4 Videoplayer................................................... 833
29.4.1 Ein einfacher Videoplayer............................... 833
29.4.2 Videoplayer mit Playlist ............................... 837
29.4.3 Regeln zur Änderung der Größe (Size Policy)............. 840
29.4.4 Das Dashboard bei Mausbewegungen einblenden ............ 841
29.5 Aufgaben........................................................ 844
29.6 Lösungen........................................................ 848
30 Rechnen mit NumPy .............................................. 857
30.1 NumPy installieren.............................................. 857
30.2 Arrays erzeugen ................................................ 857
30.2.1 Arrays.................................................. 858
30.2.2 Matrizen und Vektoren................................... 860
30.2.3 Zahlenfolgen............................................ 860
30.2.4 Zufallsarrays ......................................... 861
30.2.5 Spezielle Arrays...................................... 862
30.3 Indizieren ..................................................... 863
30.4 Slicing ....................................................... 864
30.5 Arrays verändern................................................ 865
30.6 Arithmetische Operationen....................................... 867
30.7 Funktionen, die elementweise ausgeführt werden ................. 868
30.8 Einfache Visualisierung ........................................ 869
30.9 Matrizenmultiplikation mit dot()................................ 870
30.10 Array-Funktionen und Achsen .................................... 871
30.11 Projekt: Diffusion.............................................. 873
30.12 Vergleiche...................................................... 876
30.13 Projekt: Wolken am Himmel....................................... 876
30.14 Projekt: Wie versteckt man ein Buch in einem Bild? ............. 879
30.15 Datenanalyse mit Histogrammen................................... 882
30.16 Wie funktioniert ein Medianfilter? ............................. 885
30.17 Rechnen mit SciPy............................................... 888
30.17.1 Lineare GleichungsSysteme lösen........................ 888
30.17.2 Integration........................................... 890
30.18 Aufgaben........................................................ 891
30.19 Lösungen........................................................ 894
20
Inhaltsverzeichnis
31 Messdaten verarbeiten........................................ 899
31.1 Messwerte in einem Diagramm darstellen - Matplotlib und
tkinter ..................................................... 899
31.1.1 Basisprojekt.......................................... 899
31.1.2 Erweiterung: Den letzten Wert löschen ................ 903
31.1.3 Das Aussehen eines Diagramms gestalten................ 905
31.2 Messwerte aus einem Multimeter lesen und darstellen.......... 908
31.2.1 Vorbereitung.......................................... 908
31.2.2 Werte auslesen ....................................... 909
31.2.3 Welche Ziffern zeigt das Display des Multimeters?..... 912
31.3 Anzeige der Temperatur ...................................... 916
31.4 Messreihen aufzeichnen ...................................... 918
31.5 Aufgabe...................................................... 921
31.6 Lösung....................................................... 921
32 Parallele Datenverarbeitung ................................. 925
32.1 Was sind parallele Programme? ............................... 925
32.2 Prozesse starten und abbrechen............................... 926
32.3 Funktionen in eigenen Prozessen starten ..................... 927
32.4 Prozesse zusammenführen - join() ............................ 929
32.5 Wie können Prozesse Objekte austauschen? .................... 929
32.5.1 Objekte als Argumente übergeben ...................... 929
32.5.2 Objekte über eine Pipe senden und empfangen .......... 930
32.5.3 Objekte über eine Queue austauschen................... 931
32.6 Daten im Pool bearbeiten .................................... 932
32.6.1 Mit dem Pool geht’s schneller - ein Zeitexperiment.... 933
32.6.2 Forschen mit Big Data aus dem Internet................ 934
32.7 Synchronisation ............................................. 937
32.8 Produzenten und Konsumenten ................................. 940
32.8.1 Sprücheklopfer........................................ 940
32.9 Aufgaben..................................................... 942
32.10 Lösungen..................................................... 943
A Anhang ...................................................... 947
A.i Zeichencodierung............................................. 947
A.1.1 Codierung von Sonderzeichen in HTML................... 947
A.2 Quellen im WWW ............................................ 947
A.3 Standardfunktionen und Standardklassen....................... 948
Inhaltsverzeichnis
A4 Mathematische Funktionen........................................ 950
A.4.1 Das Modul math.......................................... 950
A.4.2 Das Modul random........................................ 951
B Glossar......................................................... 953
C Download der Programmbeispiele .................................... 965
D Ein Python-Modul veröffentlichen: PyPI ......................... 967
D.i Bei PyPI und TestPyPI registrieren.............................. 968
D.2 Ein Paket für die Veröffentlichung vorbereiten.................. 969
D.2.1 Die Programmdatei setup.py.............................. 969
D.2.2 Die Lizenz ............................................. 970
D.2.3 Die Datei README.txt.................................... 971
D.2.4 Die Datei__init__.py ................................... 972
D.3 Das Paket auf PyPI veröffentlichen.............................. 972
D.3.1 Das Paket aktualisieren.................................. 973
Stichwortverzeichnis
975
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