Python 3

1. Einleitung ... 25


2. Die Programmiersprache Python ... 31


2.1 ... Historie, Konzepte, Einsatzgebiete ... 31

2.2 ... Die Verwendung von Python ... 34




Teil I Einstieg in Python ... 37



3. Erste Schritte im interaktiven Modus ... 39


3.1 ... Ganze Zahlen ... 40

3.2 ... Gleitkommazahlen ... 41

3.3 ... Zeichenketten ... 42

3.4 ... Listen ... 42

3.5 ... Dictionarys ... 43

3.6 ... Variablen ... 44

3.7 ... Logische Ausdrücke ... 46

3.8 ... Funktionen und Methoden ... 47

3.9 ... Bildschirmausgaben ... 49



4. Der Weg zum ersten Programm ... 53


4.1 ... Tippen, kompilieren, testen ... 53

4.2 ... Grundstruktur eines Python-Programms ... 57

4.3 ... Das erste Programm ... 60

4.4 ... Kommentare ... 63

4.5 ... Der Fehlerfall ... 63



5. Kontrollstrukturen ... 65


5.1 ... Fallunterscheidungen ... 65

5.2 ... Schleifen ... 70

5.3 ... Die pass-Anweisung ... 78



6. Dateien ... 79


6.1 ... Datenströme ... 79

6.2 ... Daten aus einer Datei auslesen ... 80

6.3 ... Daten in eine Datei schreiben ... 84

6.4 ... Das Dateiobjekt erzeugen ... 85



7. Das Laufzeitmodell ... 91


7.1 ... Die Struktur von Instanzen ... 93

7.2 ... Referenzen und Instanzen freigeben ... 97

7.3 ... Mutable vs. immutable Datentypen ... 98



8. Funktionen, Methoden und Attribute ... 103


8.1 ... Parameter von Funktionen und Methoden ... 103

8.2 ... Attribute ... 106



9. Informationsquellen zu Python ... 109


9.1 ... Die Built-in Function help ... 109

9.2 ... Die Onlinedokumentation ... 110

9.3 ... PEPs ... 110




Teil II Datentypen ... 113



10. Das Nichts -- NoneType ... 115


11. Operatoren ... 117


12. Numerische Datentypens ... 121


12.1 ... Arithmetische Operatoren ... 121

12.2 ... Vergleichende Operatoren ... 123

12.3 ... Konvertierung zwischen numerischen Datentypen ... 124

12.4 ... Ganzzahlen -- int ... 125

12.5 ... Gleitkommazahlen -- float ... 130

12.6 ... Boolesche Werte -- bool ... 133

12.7 ... Komplexe Zahlen -- complex ... 138



13. Sequenzielle Datentypen ... 141


13.1 ... Operationen auf Instanzen sequenzieller Datentypen ... 142

13.2 ... Listen -- list ... 154

13.3 ... Unveränderliche Listen -- tuple ... 166

13.4 ... Strings -- str, bytes, bytearray ... 168



14. Zuordnungen ... 201


14.1 ... Dictionary -- dict ... 201



15. Mengen ... 213


15.1 ... Die Datentypen set und frozenset ... 213

15.2 ... Veränderliche Mengen -- set ... 221

15.3 ... Unveränderliche Mengen -- frozenset ... 223



16. Collections ... 225


16.1 ... Verkettete Dictionarys ... 225

16.2 ... Zählen von Häufigkeiten ... 226

16.3 ... Dictionarys mit Standardwerten ... 229

16.4 ... Doppelt verkettete Listen ... 230

16.5 ... Benannte Tupel ... 232

16.6 ... Sortierte Dictionarys ... 233



17. Datum und Zeit ... 235


17.1 ... Elementare Zeitfunktionen -- time ... 235

17.2 ... Objektorientierte Datumsverwaltung -- datetime ... 243



18. Aufzählungstypen -- Enum ... 255




Teil III Fortgeschrittene Programmiertechniken ... 259



19. Funktionen ... 261


19.1 ... Schreiben einer Funktion ... 263

19.2 ... Funktionsparameter ... 267

19.3 ... Namensräume ... 277

19.4 ... Anonyme Funktionen ... 281

19.5 ... Annotationen ... 282

19.6 ... Rekursion ... 284

19.7 ... Eingebaute Funktionen ... 285



20. Modularisierung ... 311


20.1 ... Einbinden globaler Module ... 311

20.2 ... Lokale Module ... 314

20.3 ... Pakete ... 317

20.4 ... Das Paket importlib ... 321



21. Objektorientierung ... 327


21.1 ... Klassen ... 332

21.2 ... Vererbung ... 337

21.3 ... Setter und Getter und Property Attributes ... 352

21.4 ... Klassenattribute und Klassenmethoden sowie statische Methoden ... 355

21.5 ... Built-in Functions für Objektorientierung ... 358

21.6 ... Objektphilosophie ... 361

21.7 ... Magic Methods und Magic Attributes ... 363



22. Ausnahmebehandlung ... 383


22.1 ... Exceptions ... 383

22.2 ... Zusicherungen -- assert ... 396



23. Iteratoren und Generatoren ... 399


23.1 ... Comprehensions ... 399

23.2 ... Generatoren ... 403

23.3 ... Iteratoren ... 410

23.4 ... Spezielle Generatoren -- itertools ... 421



24. Kontextobjekte ... 431


24.1 ... Die with-Anweisung ... 431

24.2 ... Hilfsfunktionen für with-Kontexte -- contextlib ... 434



25. Manipulation von Funktionen und Methoden ... 437


25.1 ... Decorator ... 437

25.2 ... Das Modul functools ... 440




Teil IV Die Standardbibliothek ... 449



26. Mathematik ... 451


26.1 ... Mathematische Funktionen -- math, cmath ... 451

26.2 ... Zufallszahlengenerator -- random ... 456

26.3 ... Präzise Dezimalzahlen -- decimal ... 460



27. Kryptografie ... 467


27.1 ... Hash-Funktionen -- hashlib ... 467

27.2 ... Verschlüsselung -- PyCrypto ... 472



28. Reguläre Ausdrücke ... 481


28.1 ... Syntax regulärer Ausdrücke ... 481

28.2 ... Verwendung des Moduls ... 493

28.3 ... Ein einfaches Beispielprogramm -- Searching ... 499

28.4 ... Ein komplexeres Beispielprogramm -- Matching ... 500



29. Schnittstelle zu Betriebssystem und Laufzeitumgebung ... 505


29.1 ... Funktionen des Betriebssystems -- os ... 505

29.2 ... Zugriff auf die Laufzeitumgebung -- sys ... 508



30. Kommandozeilenparameter ... 515


30.1 ... Taschenrechner -- ein einfaches Beispiel ... 516

30.2 ... Ein weiteres Beispiel ... 520



31. Dateisystem ... 523


31.1 ... Zugriff auf das Dateisystem mit os ... 523

31.2 ... Dateipfade -- os.path ... 530

31.3 ... Zugriff auf das Dateisystem -- shutil ... 535

31.4 ... Temporäre Dateien -- tempfile ... 541



32. Parallele Programmierung ... 543


32.1 ... Prozesse, Multitasking und Threads ... 543

32.2 ... Pythons Schnittstellen zur Parallelisierung ... 546

32.3 ... Parallelisierung von Funktionsaufrufen ... 547

32.4 ... Die Module threading und multiprocessing ... 558

32.5 ... Die Thread-Unterstützung in Python ... 558

32.6 ... Einblick in das Modul multiprocessing ... 568

32.7 ... Ausblick ... 569



33. Datenspeicherung ... 571


33.1 ... Komprimierte Dateien lesen und schreiben -- gzip ... 571

33.2 ... XML ... 573

33.3 ... Datenbanken ... 587

33.4 ... Serialisierung von Instanzen -- pickle ... 607

33.5 ... Das Datenaustauschformat JSON -- json ... 610

33.6 ... Das Tabellenformat CSV -- csv ... 612



34. Netzwerkkommunikation ... 619


34.1 ... Socket API ... 620

34.2 ... URLs -- urllib ... 639

34.3 ... FTP -- ftplib ... 648

34.4 ... E-Mail ... 654

34.5 ... Telnet -- telnetlib ... 673

34.6 ... XML-RPC ... 676



35. Debugging und Qualitätssicherung ... 687


35.1 ... Der Debugger ... 687

35.2 ... Formatierte Bildschirmausgabe -- pprint ... 690

35.3 ... Logdateien -- logging ... 691

35.4 ... Automatisiertes Testen ... 698

35.5 ... Analyse des Laufzeitverhaltens ... 706

35.6 ... Optimierung ... 716



36. Dokumentation ... 723


36.1 ... Docstrings ... 723

36.2 ... Automatisches Erstellen einer Dokumentation -- pydoc ... 725




Teil V Weiterführende Themen ... 727



37. Anbindung an andere Programmiersprachen ... 729


37.1 ... Dynamisch ladbare Bibliotheken -- ctypes ... 730

37.2 ... Schreiben von Extensions ... 739

37.3 ... Python als eingebettete Skriptsprache ... 748

37.4 ... Alternative Interpreter ... 753



38. Distribution von Python-Projekten ... 765


38.1 ... Eine Geschichte der Distributionen in Python ... 765

38.2 ... Erstellen von Distributionen -- setuptools ... 767

38.3 ... Der Python-Paketmanager -- pip ... 778

38.4 ... Lokalisierung von Programmen -- gettext ... 779



39. Grafische Benutzeroberflächen ... 785


39.1 ... Toolkits ... 785

39.2 ... Einführung in tkinter ... 788

39.3 ... Einführung in PyQt ... 834

39.4 ... Signale und Slots ... 844

39.5 ... Wichtige Widgets ... 847

39.6 ... Zeichenfunktionalität ... 855

39.7 ... Model-View-Architektur ... 867



40. Python als serverseitige Programmiersprache im WWW -- ein Einstieg in Django ... 883


40.1 ... Konzepte und Besonderheiten von Django ... 884

40.2 ... Installation von Django ... 885

40.3 ... Erstellen eines neuen Django-Projekts ... 888

40.4 ... Erstellung einer Applikation ... 892



41. Wissenschaftliches Rechnen ... 933


41.1 ... Installation ... 934

41.2 ... Das Modellprogramm ... 934

41.3 ... Überblick über die Module numpy und scipy ... 943



42. Insiderwissen ... 955


42.1 ... URLs im Standardbrowser öffnen -- webbrowser ... 955

42.2 ... Interpretieren von Binärdaten -- struct ... 955

42.3 ... Versteckte Passworteingabe ... 958

42.4 ... Kommandozeilen-Interpreter ... 959

42.5 ... Dateiinterface für Strings -- io.StringIO ... 961

42.6 ... Generatoren als Konsumenten ... 962

42.7 ... Kopieren von Instanzen -- copy ... 967

42.8 ... Die interaktive Python-Shell -- IPython ... 971

42.9 ... Bildverarbeitung -- Pillow ... 977



43. Von Python 2 nach Python 3 ... 987


43.1 ... Die wichtigsten Unterschiede ... 990

43.2 ... Automatische Konvertierung ... 996

43.3 ... Geplante Sprachelemente ... 999



A. Anhang ... 1001


A.1 ... Reservierte Wörter ... 1001

A.2 ... Eingebaute Funktionen ... 1001

A.3 ... Eingebaute Exceptions ... 1005

A.4 ... Python IDEs ... 1009



Index ... 1017