1 Einleitung 1. Teil I Einführung in Python 3 - Für Ein- und Umsteiger 5. 2 Kommandos und Programme 7

Transkript

1 Inhalt Vorwort Danksagung XVII XVIII 1 Einleitung Einfach und schnell zu lernen Zielgruppe des Buches Aufbau des Buches Programmieren lernen interaktiv" Download der Beispiele und Hilfe Anregungen und Kritik 4 Teil I Einführung in Python 3 - Für Ein- und Umsteiger 5 2 Kommandos und Programme Erste Schritte mit Python Linux Windows Herkunft und Bedeutung des Begriffes interaktive Shell Erste Schritte in der interaktiven Shell Verlassen der Python-Shell Benutzung von Variablen Mehrzeilige Anweisungen in der interaktiven Shell Programme schreiben oder schnell mal der Welt "Hallo" sagen 12 3 Bytecode und Maschinencode Einführung Unterschied zwischen Programmier- und Skriptsprachen Interpreter-oder Compilersprache 15

2 4 Datentypen und Variablen Einführung Datentypen Ganze Zahlen Fließkommazahlen Zeichenketten Boolesche Werte Komplexe Zahlen Operatoren Statische und dynamische Typdeklaration "iypumwandlung Datentyp ermitteln 27 5 Sequentielle Datentypen Übersicht Zeichenketten oder Strings Listen Tupel Sequenz von Binärdaten Indizierung von sequentiellen Datentypen Slicing oder Ausschneiden Die len-funktion Aufgaben 36 6 Dictionaries Dictionaries und assoziative Felder Definition und Benutzung Fehlerfreie Zugriffe auf Dictionaries Zulässige Typen für Schlüssel und Werte Verschachtelte Dictionaries Methoden auf Dictionaries Operatoren Die zip-funktion Dictionaries aus Listen erzeugen Aufgaben 50

3 7 Mengen Übersicht Mengen in Python Setserzeugen Mengen von unveränderlichen Elementen Frozensets Operationen auf set"-objekten add(element) clearo copy differenceo difference_update() discard(el) remove(el) intersection(s) isdisjointo issubseto issuperseto popo 59 8 Eingaben Eingabe mittels input 61 9 Verzweigungen Anweisungsblöcke und Einrückungen Bedingte Anweisungen in Python Vergleichsoperatoren Zusammengesetzte Bedingungen Wahr oder falsch: Bedingungen in Verzweigungen Aufgaben Schleifen Übersicht while-schleife break und continue die Alternative im Erfolgsfall: eise For-Schleife Aufgaben 78

4 11 Dateien lesen und schreiben Dateien Text aus einer Datei lesen Schreiben in eine Datei In einem Rutsch lesen: readlines und read Aufgaben Formatierte Ausgabe und Strings formatieren Wege, die Ausgabe zu formatieren Details zur print-funktion Unterschiede zu Python Import aus der Zukunft: print_function print-funktion in Python Stringformatierung im C-Stil Der pythonische Weg: Die String-Methode format" Benutzung von Dictionaries beim Aufruf der format"-methode Benutzung von lokalen Variablen in format" Weitere String-Methoden zum Formatieren Flaches und tiefes Kopieren Einführung Kopieren einer Liste Kopie mit Teilbereichsoperator Kopieren mit deepcopy Deepcopy für Dictionaries Funktionen Allgemein Funktionen in Python Optionale-und Schlüsselwortparameter Docstring Rückgabewerte Mehrere Rückgabewerte Lokale und globale Variablen in Funktionen Parameterübergabe im Detail Effekte bei veränderlichen Objekten Kommandozeilenparameter Variable Anzahl von Parametern / Variadische Funktionen * in Funktionsaufrufen 121

5 14.13 Beliebige Schlüsselwortparameter Doppeltes Sternchen im Funktionsaufruf Aufgaben Rekursive Funktionen Definition und Herkunft des Begriffs Definition der Rekursion Rekursive Funktionen in Python Die Tücken der Rekursion Fibonacci-Folge in Python Aufgaben Listen und Tupel im Detail Stapelspeicher Stapelverarbeitung in Python: pop und append extend ,+'-Operator oder append Entfernen eines Wertes Prüfen, ob ein Element in Liste enthalten ist Finden der Position eines Elementes Einfügen von Elementen Besonderheiten bei Tupel Leere Tupel Tupel Mehrfachzuweisungen, Packing und Unpacking Die veränderliche Unveränderliche Sortieren von Listen sort" und sorted" Umkehrung der Sortierreihenfolge Eigene Sortierfunktionen Aufgaben Modularisierung Module Namensräume von Modulen Namensräume umbenennen Modularten Suchpfad für Module Inhalt eines Modules 153

6 Eigene Module Dokumentation für eigene Module Pakete : Globale und lokale Variablen Einführung Globale und lokale Variablen in Funktionen Alles über Strings fast alles Aufspalten von Zeichenketten split Standardverhalten und maxsplit" rsplit Folge von Trennzeichen spliüines partition Zusammenfügen von Stringlisten mit join Suchen von Teilstrings in" oder not in" s.find(substring[, start[, endll) s.rfind(substring[, start[, end)]) s.index(substring[, start], end]]) s.rindex(substring(, start[, end]]) s.count(substring[, start[, end]]) Suchen und Ersetzen Nur noch Kleinbuchstaben oder Großbuchstaben capitalize und tide Stripping Strings Strings ausrichten String-Tests Aufgaben Ausnahmebehandlung Abfangen mehrerer Exceptions except mit mehrfachen Ausnahmen Die optionale else-klausel Fehlerinformationen über sys.exc Jnfo Exceptions generieren Finalisierungsaktion 184

7 21 Objektorientierte Programmierung Einführung Klassen in Python Objekte und Instanzen einer Klasse Kapselung von Daten und Methoden Ein minimale Klasse in Python Eigenschaften und Attribute Methoden Instanzvariablen Die init -Methode Datenkapselung, Datenabstraktion und Geheimnisprinzip Begriffsbestimmungen Die str - und die repr -Methode Public-, Protected- und Private-Attribute Destruktor Klassenattribute Statische Methoden Klassenmethoden Properties Public-Attribute statt private Attribute Vererbung Oberbegriffe und Oberklassen Ein einfaches Beispiel Überladen, Überschreiben und Polymorphie Vererbung in Python Mehrfachvererbung Einführung Beispiel: CalendarClock Diamand-Problem oder deadly diamond of death" super und MRO Magische Methoden und Operatorüberladung Einführung Übersicht magische Methoden Beispielklasse: Length Standardklassen als Basisklassen Aufgaben 246

8 Teil II Weiterführende Themen Tests und Fehler Einführung Modultests Modultests unter Benutzung von name doctest-modul Testgetriebene Entwicklung oder Im Anfang war der Test" unittest Methoden der Klasse TestCase Aufgaben Systemprogrammierung Systemprogrammierung Häufig falsch verstanden: Shell os-modul Vorbemerkungen Umgebungsvariablen Dateiverarbeitung auf niedrigerer Ebene Die exec- Familie" Weitere Funktionen im Überblick os.path - Arbeiten mit Pfaden shutil-modul Forks Fork Fork in Python Daten konservieren Persistente Speicherung Pickle-Modul Daten einpökeln" mit pickle.dump pickle.load Ein persistentes Dictionary mit shelve Reguläre Ausdrücke Ursprünge und Verbreitung Stringvergleiche Überlappungen und Teilstrings Dasre-Modul 321

9 26.5 Matching-Problem Syntax der regulären Ausdrücke Beliebiges Zeichen Zeichenauswahl Endliche Automaten Anfang und Ende eines Strings Vordefinierte Zeichenklassen Optionale Teile Quantoren Gruppierungen und Rückwärtsreferenzen Match-Objekte Umfangreiche Übung Alles finden mit findall Alternativen Kompilierung von regulären Ausdrücken Aufspalten eines Strings mit oder ohne regulären Ausdruck split-methode der String-Klasse split-methode des re-moduls Wörter filtern Suchen und Ersetzen mit sub Aufgaben lambda, map, filter und reduce lambda map Filtern von sequentiellen Datentypen mittels filter" reduce Aufgaben Listen-Abstraktion/List Comprehension Die Alternative zu Lambda und Co Syntax Weitere Beispiele Die zugrunde liegende Idee Anspruchsvolleres Beispiel Mengen-Abstraktion Rekursive Primzahlberechnung Generatoren-Abstraktion Aufgaben 360

10 29 Generatoren und Iteratoren Einführung Iteration in for-schleifen Generatoren Beispiele Permutationen Variationen und Kombinationen Generatoren zähmen mit firstn und islice send-methode Generator-Ausdrücke Aufgaben Memoisation Bedeutung und Herkunft des Begriffes Memoisation mit Dekorateur-Funktionen Memoize in einer Class Dekorateure in Python Überprüfung von Argumenten durch Dekorateure NumPy Übersicht Arrays in NumPy Arrays flach machen Arrays umdimensionieren Arrays konkatenieren Array, neue Dimension hinzufügen Array mit Nullen und Einsen initialisieren Matrizenarithmetik Vektoraddition und Vektorsubtraktion Matrix-Klasse Matrix-Produkt Eine einfache praktische Anwendung Inverse Matrix Kreuzprodukt / Vektorprodukt Lineare Gleichungssysteme Polynome Aufgaben 397

11 Teil III Umfassende Beispiele Bruchklasse Brüche ä la 1001 Nacht Zurück in die Gegenwart Rechenregeln Multiplikation von Brüchen Division von Brüchen Addition von Brüchen Subtraktion von Brüchen Integer plus Bruch Die Bruchklasse im Überblick Die Fraction-Klasse im fractions-modul Mastermind Die Ursprünge des Spiels Die Spielregeln Bulls and Cows" Mastermind Kombinatorikmodul Mastermind in Python Textklassifikation Einführung in die Textklassifikation Textklassifikation: Aufgabe Naive-Bayes-Klassifikator Definition Bayes-Theorem Formale Herleitung der Naive-Bayes-Klassifikation Textklassifikation in Python BagOfWords-Klasse Document-Klasse DocumentClass-Klasse Pool-Klasse 430

12 Teil IV Lösungen zu den Aufgaben Lösungen zu den Aufgaben Lösungen zu Kapitel 5 (Sequentielle Datentypen) Lösungen zu Kapitel 6 (Dictionaries) Lösungen zu Kapitel 9 (Verzweigungen) Lösungen zu Kapitel 10 (Schleifen) Lösungen zu Kapitel 11 (Dateien lesen und schreiben) Lösungen zu Kapitel 16 (Listen und Hipel im Detail) Lösungen zu Kapitel 14 (Funktionen) Lösungen zu Kapitel 15 (Rekursive Funktionen) Lösungen zu Kapitel 19 (Alles über Strings...) Lösungen zu Kapitel 21 (Objektorientierte Programmierung) Lösungen zu Kapitel 22 (Tests und Fehler) Lösungen zu Kapitel 26 (Reguläre Ausdrücke) Lösungen zu Kapitel 27 (lambda, map, filter und reduce) Lösungen zu Kapitel 28 (Listen-Abstraktion/List Comprehension) Lösungen zu Kapitel 29 (Generatoren und Iteratoren) Lösungen zu Kapitel 31 (NumPy) 479 Stichwortverzeichnis 481