Einführung in Python 3

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Lilli Melsbach
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1 Bernd Klein Einführung in Python 3 In einer Woche programmieren lernen HANSER

2 Inhalt Vorwort XVII Danksagung XIX 1 Einleitung Programmieren lernen in einer Woche Aufbau des Buches Zielgruppe des Buches Programmieren lernen interaktiv" Download der Beispiele und Hilfe Anregungen und Kritik 5 Teil I Einführung in Python 3 - Für Ein- und Umsteiger 7 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 derwelt "Hallo" sagen 14 3 Bytecode und Maschinencode Einführung Unterschied zwischen Programmier- und Skriptsprachen Interpreter-oder Compilersprache 17

2 Herkunft und Bedeutung des Begriffes interaktive Shell 11 2.2.1 Erste Schritte in der interaktiven Shell 11 2.3 Verlassen der Python-Shell 13 2.4 Benutzung von Variablen 13 2.

3 4 Datentypen und Variablen 4.1 Einführung 4.2 Statische und dynamische Typdeklaration 4.3 Typumwandlung 4.4 Datentyp ermitteln 5 Sequentielle Datentypen 5.1 Übersicht Zeichenketten oder Strings Listen Tupel Sequenz von Binärdaten 5.2 Indizierung von sequentiellen Datentypen 5.3 Slicing oder Ausschneiden 5.4 Aufgaben 6 Dictionaries 6.1 Dictionaries und assoziative Felder 6.2 Definition und Benutzung 6.3 Fehlerfreie Zugriffe auf Dictionaries 6.4 Zulässige Typen für Schlüssel und Werte 6.5 Verschachtelte Dictionaries 6.6 Methoden auf Dictionaries 6.7 Operatoren 6.8 Zip 6.9 Dictionaries aus Listen erzeugen 6.10 Aufgaben 7 Mengen 7.1 Übersicht 7.2 Mengen in Python Setserzeugen Mengen von unveränderlichen Elementen 7.3 Frozensets 7.4 Operationen auf sef'-objekten add(element) clearo copy differenceo

2 Definition und Benutzung 6.3 Fehlerfreie Zugriffe auf Dictionaries 6.4 Zulässige Typen für Schlüssel und Werte 6.5 Verschachtelte Dictionaries 6.6 Methoden auf Dictionaries 6.7 Operatoren 6.8 Zip 6.

4 Inhalt VII difference_update() discard(el) remove(el) intersection(s) isdisjointo issubseto issuperseto popo 53 8 Verzweigungen Verzweigungen im Allgemeinen Bedingte Anweisungen in Python Beispiel Hundejahre Wahr oder falsch: Bedingungen in Verzweigungen Aufgaben 58 9 Schleifen Übersicht while-schleife die Alternative im Erfolgsfall: eise For-Schleife Aufgaben Dateien lesen und schreiben Dateien Text aus einer Datei lesen Schreiben in eine Datei In einem Rutsch lesen: readlines und read Aufgaben Listen und Tupel im Detail Stapelspeicher Stapelverarbeitung in Python: pop und append extend Entfernen eines Wertes Prüfen, ob ein Element in Liste enthalten ist Finden der Position eines Elementes Einfügen von Elementen Besonderheiten bei Tupel 79

1 Übersicht 59 9.2 while-schleife 60 9.3 die Alternative im Erfolgsfall: eise 61 9.4 For-Schleife 62 9.5 Aufgaben 65 10 Dateien lesen und schreiben 69 10.1 Dateien 69 10.

5 VIII Inhalt Leere Hipel 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 Eigene Module Dokumentation für eigene Module Pakete Flaches und tiefes Kopieren Einführung Kopieren einer Liste Kopie mit Teilbereichsoperator Kopieren mit deepcopy aus dem Modul copy Deepcopy für Dictionaries Funktionen Allgemein Funktionen in Python Optionale Parameter Docstring Schlüsselwortparameter Rückgabewerte Mehrere Rückgabewerte Lokale und globale Variablen in Funktionen Beliebige Anzahl von Parametern Parameterübergabe 110

1.3 Modularten 91 12.1.4 Suchpfad für Module 92 12.1.5 Inhalt eines Modules 93 12.1.6 Eigene Module 93 12.1.7 Dokumentation für eigene Module 94 12.2 Pakete 95 13 Flaches und tiefes Kopieren 97 13.

6 Inhalt IX Nebeneffekte Kommandozeilenparameter Variable Anzahl von Parametern * in Funktionsaufrufen Beliebige Schlüsselwortparameter Doppeltes Sternchen im Funktionsaufruf Rekursive Funktionen Definition und Herkunft des Begriffs Definition der Rekursion rekursive Funktionen in Python Die Tücken der Rekursion Fibonacci-Folge in Python Aufgaben 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 splitlines partition Zusammenfügen von Stringlisten mit join Suchen von Teilstrings in" oder not in" s.find(substring[, start[, end]]) 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 title 143

4 Die Tücken der Rekursion 119 15.5 Fibonacci-Folge in Python 120 15.6 Aufgaben 124 16 Globale und lokale Variablen 127 16.1 Einführung 127 16.

7 X Inhal! 17.8 Stripping Strings Strings ausrichten String-Tests Aufgaben Ausnahmebehandlung Die optionale else-klausel Fehlerinformationen über sys.exc_info Abfangen mehrerer Exceptions except mit mehrfachen Ausnahmen Exceptions generieren Finalisierungsaktion Objektorientierte Programmierung Einführung Die Kuchenklasse Objekte Klasse Kapselung von Daten Vererbung 19.7 Klassen in Python Methoden Konstruktor Destruktor Lauffähige Version der Kontoklasse öffentlicher Schönheitsfehler" oder Public-Attribute Datenkapselung und die Benutzung von Public- Protected- und Private- Attributen Statische Member _del_ Properties Dynamische und statischeattribute Vererbung Oberbegriffe und Oberklassen Vererbung in Python Mehrfachvererbung Theorie Diamand-Problem oder deadly diamond ofdeath" Beispiel: CalendarClock 177

6 Finalisierungsaktion 152 19 Objektorientierte Programmierung 155 19.1 Einführung 155 19.2 Die Kuchenklasse 156 19.3 Objekte 156 19.4 Klasse 156 19.5 Kapselung von Daten 157 19.6 Vererbung 19.

8 Arbeiten Inhalt XI Polymorphie Operator-Überladung Standardklassen als Basisklassen Aufgaben 189 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 - mit Pfaden shutil-modul Forks Fork Fork in Python Das Modul pickle" Daten einpökeln" mit pickle.dump pickle.load 260

7 Methoden der Klasse TestCase 206 20.8 Aufgaben 209 21 Systemprogrammierung 211 21.1 Systemprogrammierung 211 21.2 Häufig falsch verstanden: Shell 211 21.3 os-modul 212 21.3.1 Vorbemerkungen 213 21.

9 XII Inhalt 24 Reguläre Ausdrücke Ursprünge und Verbreitung Stringvergleiche Überlappungen und Teilstrings Das re-modul Matching-Problem Syntax der regulären Ausdrücke Beliebiges Zeichen Zeichenauswahl Endliche Automaten Vordefinierte Zeichenklassen Anfang und Ende eines Strings 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-methodederstring-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 Einführung in die Listen-Abstraktion Syntax Weitere Beispiele 299

11 Optionale Teile 271 24.12 Quantoren 272 24.13 Gruppierungen und Rückwärtsreferenzen 274 24.13.1 Match-Objekte 274 24.14 Umfangreiche Übung 276 24.15 Alles finden mit findall 278 24.

10 Inhalt XIII 26.5 Die zugrunde liegende Idee Anspruchsvolleres Beispiel Mengen-Abstraktion Rekursive Funktion zur Berechnung der Primzahlen Generator Comprehension/ Generatoren-Abstraktion Aufgaben 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 338

4 Beispiele 309 27.4.1 Permutationen 309 27.4.2 Variationen und Kombinationen 310 27.5 Generatoren zähmen mit firstn und islice 312 27.6 send-methode 312 27.7 Generator-Ausdrücke 313 27.

11 XIV Inhalt Inverse Matrix Kreuzprodukt / Vektorprodukt Lineare Gleichungssysteme Polynome Aufgaben 343 Teil III Umfassende Beispiele Bruchklasse Brüche äla 1001 Nacht Zurück in die Gegenwart Rechenregeln Multiplikation von Brüchen Division von Brüchen Additionvon Brüchen Subtraktion von Brüchen Die Bruchklasse im Überblick Mastermind Die Ursprünge des Spiels Die Spielregeln BullsandCows" 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 374

3.3 Additionvon Brüchen 353 30.3.4 Subtraktion von Brüchen 353 30.3.5 Die Bruchklasse im Überblick 354 31 Mastermind 357 31.1 Die Ursprünge des Spiels 357 31.2 Die Spielregeln 358 31.2.1 BullsandCows" 358 31.

12 Inhalt XV 33 Lösungen zu den Aufgaben Lösungen zu Kapitel 5 (Sequentielle Datentypen) Lösungen zu Kapitel 6 (Dictionaries) Lösungen zu Kapitel 8 (Verzweigungen) Lösungen zu Kapitel 9 (Schleifen) Lösungen zu Kapitel 10 (Dateien lesen und schreiben) Lösungen zu Kapitel 11 (Listen und Tupel im Detail) Lösungen zu Kapitel 15 (Rekursive Funktionen) Lösungen zu Kapitel 17 (Alles über Strings...) Lösungen zu Kapitel 19 (Objektorientierte Programmierung) Lösungen zu Kapitel 20 (Tests und Fehler) Lösungen zu Kapitel 24 (Reguläre Ausdrücke) Lösungen zu Kapitel 25 (lambda, map, filter und reduce) Lösungen zu Kapitel 26 (Listen-Abstraktion/List Comprehension) Lösungen zu Kapitel 27 (Generatoren und Iteratoren) Lösungen zu Kapitel 29 (NumPy) 415 Stichwortverzeichnis 417

7 Lösungen zu Kapitel 15 (Rekursive Funktionen) 393 33.8 Lösungen zu Kapitel 17 (Alles über Strings...) 397 33.9 Lösungen zu Kapitel 19 (Objektorientierte Programmierung) 400 33.

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