Inhaltsverzeichnis. Einleitung 15

Transkript

1 Einleitung 15 1 Begegnung mit Python Was ist Python? Python-Versionen IDLE Die Python-Shell Hotkeys Die Python-Shell als Taschenrechner Operatoren und Terme Zahlen Mathematische Funktionen Hilfe Namen und Zuweisungen Zuweisungen fiir mehrere Variablen Rechnen mit Variablen in der Shell Syntaxregeln für Bezeichner Neue Namen fiir Funktionen und andere Objekte Erweiterte Zuweisungen Mit Python-Befehlen Geräte steuern Projekt: Eine LED ein- und ausschalten Das Modul RPI.GPIO Steuern mit Relais Projekt: Eine Taschenlampe an- und ausschalten Aufgaben Lösungen 49 2 Python-Skripte Ein Skript mit IDLE erstellen Ein neues Projekt starten Programmtext eingeben Das Skript ausfuhren Shortcuts

2 2.2 Programme ausfuhren Programm in der Konsole starten Anklicken des Programmicons im File-Manager Interaktive Programme - das EVA-Prinzip Format mit Bedeutung - Aufbau eines Python-Programmtextes Eingabe - die input()-funktion Verarbeitung - Umwandeln von Datentypen und Rechnen Ausgabe - die print()-funktion Programmverzweigungen Einfache Bedingungen Wie erkennt man eine gute Melone? Zusammengesetzte Bedingungen Einseitige Verzweigungen und Programmblöcke Haben Sie Ihr Idealgewicht? Eine Besonderheit von Python: Wahrheitswerte für Objekte Bedingte Wiederholung - die while-anweisung Projekt: Zahlenraten Have a break! Abbruch einer Schleife Projekte mit dem GPIO Blinklicht Schalter Zähler Grundzustände festlegen und Flankensteuerung Projekt: Eine Alarmanlage Aufbau und Arbeitsweise der Alarmanlage Programmierung Aufgaben Lösungen 83 3 Kollektionen: Mengen, Listen, Tupel und Dictionaries Die Typhierarchie Gemeinsame Operationen ftir Kollektionen Kollektionen in Bedingungen Projekt: Kundenberatung Projekt: Sichere Kommunikation 91 6

3 3.4 Iteration - die for-anweisung Verwendving von break Sequenzen Konkatenation und Vervielfältigung Direkter Zugriff auf Elemente - Indizierung Slicing Projekt: Lesbare Zufallspasswörter Tupel Zeichenketten (Strings) Strings durch Bytestrings codieren Der Formatierungsoperator % Listen Listen sind Objekte und empfangen Botschaften Klasse, Typ und Instanz Kopie oder Alias? Listenoperationen Projekt: Zufallsnamen Projekt: Telefonliste Listen durch Comprehensions erzeugen Zahlen in einer Folge - range()-funktion Projekt: Klopfzeichen Mengen Projekt: Häufigkeit von Buchstaben in einem Text Projekt: Zufallssounds Wie kommen Töne aus dem Raspberry Pi? Sounds mit PyGame Programmierung Dictionaries Operationen für Dictionaries Projekt: Morsen Projekt: Der kürzeste Weg zum Ziel Aufgaben Lösungen Funktionen Aufruf von Funktionen Unterschiedliche Anzahl von Argumenten Positionsargumente und Schlüsselwort-Argumente Für Experten: Funktionen als Argumente 133 7

4 4.2 Definition von Funktionen Funktionen in der IDLE-Shell testen Docstrings Veränderliche und unveränderliche Objekte als Parameter Voreingestellte Parameterwerte Beliebige Anzahl von Parametern Die return-anweisung unter der Lupe Mehr Sicherheit! Vorbedingungen testen Namensräume: Global und lokal Rekursive Funktionen - die Hohe Schule der Algorithmik Projekt: Rekursive Summe Proj ekt: Quicksort Experimente zur Rekursion mit der Turtle-Grafik Turtle-Befehle im interaktiven Modus Projekt: Eine rekursive Spirale aus Quadraten Projekt: Pythagorasbaum Projekt: Eine Koch-Schneeflocke Projekt: Der Sierpinski-Teppich Funktionen per Knopfdruck aufrufen: Callback-Funktionen Projekt: Digitaler Türgong Projekt: Verkehrszählungen - Zählen mit mehreren Knöpfen Aufgaben Lösungen Fenster für den RPi - Grafische Benutzungsoberflächen Wie macht man eine Benutzungsoberfläche? Projekt: Die digitale Lostrommel Die Gestaltung der Widgets Das Layout-Management Bilder auf Widgets Projekt: Ein visueller Zufallsgenerator Bilder verarbeiten Projekt: Schwarzweißmalerei Projekt: Der Krimiautomat Texteingabe Programmierung 184 8

5 5.5 Wer die Wahl hat, hat die Qual: Checkbutton und Radiobutton Projekt: Automatische Urlaubsgrüße Projekt: Digitaler Glückskeks Viele Widgets schnell platziert: Das Grid-Layout Projekt: Rechenquiz Projekt: Farbmixer Projekt: Editor mit Pulldown-Menüs Aufbau einer Menüstruktur Programmierung Aufgaben Lösungen Daten finden, laden und speichern Dateien Daten speichern Daten laden Ein Blick hinter die Kulissen: Die SD-Karte Datenstrukturen haltbar machen mit pickle Versuch und Irrtum - Mehr Zuverlässigkeit durch try-anweisungen Projekt: Karteikasten Der Editor Der Presenter Benutzungsoberfläche zum Laden und Speichern Dialogboxen Erweiterung des Editors für Karteikarten Erweiterung des Presenters Daten aus dem Internet Projekt: Goethe oder Schiller? Methoden der String-Objekte Programmierung Daten finden mit regulären Ausdrücken Reguläre Ausdrücke Die Funktion findall() Projekt: Staumelder Programmierung Aufgäben Lösungen 241 9

6 7 Projekte mit Zeitfunktionen Projekt: Fünf Sekunden stoppen und gewinnen Datum und Zeit im Überblick Projekt: Digitaluhr Woher bekommt der RPi die Zeit? Was ist ein Prozess? Vollbildmodus Event-Verarbeitung Autostart Projekt: Ein digitaler Bilderrahmen Zugriff auf das Dateisystem: Das Modul os Python Imaging Library (PIL) Die Programmierung Projekt: Wahrnehmungstest Die Programmierung Projekt: Stoppuhr mit Gong Aufgaben Lösungen Objektorientierte Programmierung Überall Objekte Klassen und Vererbung bei Python Einfuhrendes Beispiel: Alphabet Qualitätsmerkmal Änderbarkeit Vererbung Pong revisited Bau eines Fußschalters Die Klasse Canvas Die Programmierung Renn, Lola renn! Vorbereitung Struktur des Programms Background Switch Display Clock Die Klasse Runner Controller Module

7 8.5 Aufgaben Lösungen Sensortechnik Was ist ein digitaler Temperatursensor? Den DS1820 anschließen Temperaturdaten lesen Temperaturdaten eines Sensors automatisch auswerten Projekt: Ein digitales Thermometer mit mehreren Sensoren Ein Modul für die Messwerterfassung Die grafische Oberfläche Temperaturdaten per senden Projekt: Ein Temperaturplotter Temperatur-Zeitdiagramme Programmierung Projekt: Mobile Datenerfassung Experimente mit mobiler Temperaturerfassung Programmierung Wiedergabe der Daten Spannung messen Das SPI-Protokoll Bitverarbeitung Programmierung Aufgaben Lösungen Projekte mit der Kamera Das Kameramodul anschließen Die Kamerasoftware Einzelbilder Projekt: Kameraoptionen testen Projekt: Überwachungskamera - Livebild auf dem Bildschirm Projekt: Bewegung erfassen Projekt: Gerichtete Bewegungen erfassen Files verarbeiten mit subprocess und StringIO Die Programmierung Projekt: Birnen oder Tomaten? Magische Methoden - das Überladen von Operatoren Programmierung Weiterentwicklungen 380 n

8 10.8 Das Modul picamera Die Klasse PiCamera Projekt: Einen Film aufnehmen Projekt: Fotos per verschicken Was ist los am Autobahnkreuz? Bilder einer Webcam auswerten Webcams im Internet anzapfen Auf einem Foto zeichnen - das Modul ImageDraw Projekt: Verkehrsdichte auf der Autobahn Randbemerkung: Was darf man? Was soll man? Aufgabe Lösung Webserver Der RPi im lokalen Netz WLAN Eine dauerhafte IP-Adresse für den RPi Über SSH auf dem RPi arbeiten Ein Webserver Den Server starten Die Startseite Den Server testen Was ist los im Gartenteich? Projekt: Einfache Webcam mit statischer Webseite CGI-Skripte Hilfe, mein CGI-Skript läuft nicht! Interaktive Webseiten Eingabekomponenten in einem HTML-Formular Verarbeitung von Eingaben in einem CGI-Skript Zugriff aus der Ferne Geräte über das Internet steuern Privilegierte Rechte für ein CGI-Skript Programmierung Datenbanken 420 n.5.1 Das Modul sqlite Projekt: Freies Obst Aufgaben Lösungen

9 A Den Raspberry Pi einrichten 437 A.i Hardware-Ausstattung 437 A.2 Das Betriebssystem installieren 437 A.2.i Download der Software 437 A.2.2 Die SD-Karte formatieren 438 A-3 Den Raspberry Pi das erste Mal starten und konfigurieren 439 A4 Die grafische Oberfläche von Raspbian 440 B Der GPIO 443 B.i Der GPIO 443 B.2 Ein Flachbandkabel mit Pfostenverbindern 446 C Autostart 449 D So entstand das Titelbild 451 Stichwortverzeichnis