Einstieg in Python

Vorwort

Zunächst einmal bedanke ich mich bei Ihnen, dass Sie sich für dieses Buch entschieden haben. Hierin finden Sie einen fundierten und interaktiven Einstieg in die Programmierung mit Python. Dabei fangen wir mit den Grundlagen an und bauen Ihr Wissen immer weiter aus, sodass Sie nach der Lektüre in der Lage sind, eigene Experimente zu wagen, und idealerweise sogar Programmieren als neues Hobby lieben gelernt haben. Insbesondere die ungeheuren Möglichkeiten, kreativ zu werden und dabei immer wieder Neues zu entdecken, werden Sie bestimmt ähnlich faszinieren wie mich seit über 30 Jahren.

Verbesserungen in dieser Auflage

Diese zweite Auflage von »Einfach Python« wurde in weiten Teilen im Vergleich zum Vorgänger leicht überarbeitet und hat dadurch ein Facelift sowie eine Aktualisierung erfahren. Dazu wurden einige Passagen ergänzt und derart modifiziert, dass sie noch besser nachvollziehbar sind. Auch potenziell missverständliche Formulierungen wurden korrigiert und sogar kleinere Teile entfernt, um dem Text mehr Stringenz zu verleihen.

Ohne auf jedes Detail eingehen zu wollen, möchte ich doch folgende Verbesserungen explizit herausheben:

• An diversen Stellen im Text wurde die Verständlichkeit weiter verbessert, indem verschiedene Neuerungen, etwa aus Python 3.10, integriert wurden. Darüber hinaus wurden ein paar Informationen hinzugefügt, ab und an ein Beispiel ergänzt sowie Formulierungen präziser gestaltet. Das gilt beispielsweise für den nun deutlich ausführlicher beschriebenen Einstieg in Variablen oder Programmausgaben mit print() und später im Text bei der Behandlung von Besonderheiten bei Sortierungen.
• Zum leichteren Einstieg und Verständnis wurden die Anwendungsgebiete und die zu lösenden Herausforderungen etwa für Schleifen oder Listen stärker motiviert. Analog gilt das für Beispiele, etwa für List Comprehensions und Slicing, die dabei helfen, Zusammenhänge besser verstehen zu können.
• Um komplexere Sachverhalte besser nachvollziehbar zu gestalten, wurden mitunter erklärende Grafiken u. a. rund um negative Indizes bei Strings und Listen ergänzt.
• Auch bei den Übungsaufgaben sind einige dazugekommen, etwa ein BMI-Rechner sowie Aufgaben zu List Comprehensions. Ein paar wenige Aufgaben wurden aus didaktischen Gründen entfernt.
• In der ersten Auflage wurden mitunter die Begrifflichkeiten Methode und Funktion synonym verwendet. In dieser Überarbeitung wird im ganzen Text stringenter auf die korrekte Terminologie geachtet.
• In der ersten Auflage wurden manchmal einige Parameter von Funktionen und Methoden analog zu Built-in-Funktionen benannt, etwa input(), max(), min() oder sum(). Das führt zu einer Redefinition und macht die Built-in-Funktionalitäten (temporär) nicht verfügbar. Im lokalen Kontext gilt dies nur für die Anweisungen der Funktion bzw. Methode. Dieses Shadowing wurde nun durch Umbenennungen oder das Hintenanstellen eines _ an den Namen aufgelöst.
• Sowohl einzelne Passagen als auch Praxisbeispiele wurden umgeordnet. Dadurch konnte der Lesefluss verbessert und Vorwärtsreferenzen auf spätere Themen vermieden werden.
• Schließlich wurden einige zu komplexe Themen wie reduce() und groupby() sowie das Praxisbeispiel Stack entfernt, da sie sich mehr an den fortgeschrittenen Programmierer wenden und den Einsteiger eher verwirren als ihm nützen.

Erweiterungen in dieser Auflage

Neben den zuvor beschriebenen Detailverbesserungen wurden zwei Kapitel und ein Anhang ergänzt:

• Kapitel 11 »Bildverarbeitung und Kontakt zur Außenwelt« - In diesem Kapitel widme ich mich einführend der Bibliothek Pillow und deren Möglichkeiten zur Verarbeitung von Bildern. Darüber hinaus verdeutliche ich in dem Kapitel, wie einfach man mithilfe der Bibliothek requests Kontakt zu Webseiten aufnehmen kann, um etwa ein Bild herunterzuladen (weitere mögliche Anwendungsfelder bestehen darin, beispielsweise Wetterdaten abzufragen). Zudem lernen wir die in Python integrierte Bibliothek webbrowser kennen, um eine als Datei gespeicherte Grafik im Browser anzuzeigen oder eine Google-Suche auszuführen.
• Kapitel 12 »LLMs mit Python im Kurzüberblick« - Als ganz besonderes Highlight wurde ein einführendes Kapitel zu LLMs (Large Language Models) ergänzt, die derzeit in aller Munde sind. Deren Möglichkeiten wachsen ständig und die Qualität der produzierten Ergebnisse ist ebenso verblüffend wie beeindruckend. Mittlerweile ist es mit ziemlich wenig Aufwand möglich, den Computer sinnvolle Texte, kleine Geschichten oder sogar überschaubar komplexe Programme erstellen zu lassen. Ebenso kann man sich Programme durch den Computer erklären lassen. Zwei besonders interessante Einsatzgebiete sind die Erzeugung von gesprochener Sprache als MP3-Audio aus einem Text und die Generierung von Bildern, rein basierend auf ein paar Stichworten.
• Anhang C »Neuerungen in Python 3.13« - Dieser Anhang stellt einige der für das brandaktuelle Python 3.13 umgesetzten Erweiterungen vor. Manche davon können Ihnen die ersten Experimente und Gehversuche insbesondere mit dem Python-Kommandozeileninterpreter erleichtern.

Zielgruppe

Dieses Buch ist für Programmierneulinge gedacht. Es wendet sich somit an

• Schüler und Schülerinnen, die ein paar Tipps und Hilfestellungen suchen, die das Nachvollziehen des Informatikunterrichts erleichtern,
• Studierende, die ergänzende Erklärungen zu denen aus den Vorlesungen suchen, um Gelerntes schneller anwenden zu können oder besser für die nächste Prüfung vorbereitet zu sein,
• und alle Interessierten, die einfach die wunderbare und vielfältige Welt der Programmierung mit Python kennenlernen möchten.

Zur Lektüre dieses Buchs sind Programmiererfahrungen keine zwingende Voraussetzung - allerdings schaden diese natürlich nicht. Selbst dann nicht, wenn Sie sich vielleicht eher mit Java, C#, TypeScript oder JavaScript beschäftigt haben. Es ist aber hilfreich, wenn Sie einigermaßen fit im Installieren von Programmen sind und wissen, was die Kommandozeile ist und wie Sie diese grundlegend bedienen können.

Was vermittelt dieses Buch?

Dieses Buch bietet Ihnen einen unterhaltsamen Einstieg in Python. Dazu wird die trockene Theorie auf ein Minimum reduziert und Sachverhalte werden immer mit kleinen Beispielen illustriert. Zudem ist es ein Buch zum Mitmachen. Ich ermutige Sie, parallel zum Lesen auch immer ein paar Dinge auszuprobieren, vielleicht sogar mal das eine oder andere abzuwandeln. Man lernt Programmieren am besten, wenn man es praktiziert. Somit bietet es sich an, die abgebildeten Codeschnipsel abzutippen, also direkt im Python-Kommandozeileninterpreter einzugeben, oder später im Editor Ihrer Entwicklungsumgebung/IDE (Integrated Development Environment). Beide Varianten werden im Verlauf des Buchs noch genauer beschrieben.

Damit Sie nicht über einfache Probleme stolpern, führt das Buch behutsam und schrittweise in die jeweilige Thematik ein und gibt Ihnen immer auch einige Hinweise, auf was man achten oder was man vielleicht sogar vermeiden sollte. Dazu dienen diverse Praxistipps mit Hintergrundinformationen.

Tipp: Praxistipp

In derart formatierten Kästen finden sich im späteren Verlauf des Buchs immer wieder einige wissenswerte Tipps und ergänzende Hinweise zum eigentlichen Text.

Aufbau dieses Buchs

Dieses Buch besteht aus jeweils in sich abgeschlossenen, aber aufeinander aufbauenden Kapiteln zu elementar wichtigen Bereichen der Programmiersprache Python. Abgerundet werden viele Kapitel mit Aufgaben und Musterlösungen, sodass das zuvor Gelernte direkt anhand neuer Problemstellungen praktiziert und das Wissen vertieft werden kann.

Für Ihren erfolgreichen Weg zur Python-Programmierung gliedert sich das Buch in die vier Teile Einstieg, Aufstieg, Praxisbeispiele und Schlussgedanken.

Im Teil »Einstieg« werden Grundlagen behandelt. Hier empfiehlt es sich, die Kapitel in der Reihenfolge des Buchs zu lesen, da mit jedem Kapitel neue Wissensbausteine und Themen hinzukommen, die im Anschluss vorausgesetzt und verwendet werden. Dann folgt der Teil »Aufstieg«. Dort beschäftigen wir uns mit leicht fortgeschrittenen Themen. Aus diesen können Sie zwar nach Lust und Laune eins der Kapitel zur Lektüre auswählen, aber auch hier bauen einige Themen aufeinander auf. Der Teil »Praxisbeispiele« verdeutlicht die bisherigen Lerninhalte anhand von vereinfachten, didaktisch aufbereiteten Beispielen aus der Praxis. Hier haben Sie viel Spielraum zum Experimentieren und Einbringen eigener Ideen. Im Teil »Schlussgedanken« wird ein Ausblick gegeben, etwa auf Programmierstil und Testen....