Schrödinger programmiert Python

Vorwort ... 22

1. Schrödinger startet durch -- mit Python! Python, erste schnelle Schritte ... 23

Die Programmiersprache Python! ... 25

Das Zen of Python und die Sache mit den PEPs ... 26

Python, ein erstes »Hallo Welt« ... 27

Fingerübungen mit »print« ... 31

Hallo Welt in (einzeiligen) Variationen ... 32

Wir müssen reden: Du und deine Variablen ... 35

Variablen -- was geht? Und was ist voll krass korrekt? ... 39

Die Sache mit den (Daten-)Typen ... 43

Diese Datentypen sind für dich da! ... 47

Über den richtigen Kamm scheren -- Datentypen konvertieren ... 48

Lustiges Konvertieren -- was Python zu was macht ... 51

Die Funktion »str()« -- verwandelt alles in Text ... 51

Die Funktion »int()« -- ganze Zahlen ... 52

Die Funktion »float()« -- Fließkomma mit Punkt ... 53

Die Funktion »bool()« -- Wahrheit oder Pflicht ... 53

Was ist das denn für ein Typ -- »type()« ... 54

Probier's doch mal aus ... 56

Und was ist noch wichtig? ... 57

Syntax, Variablen, Datentypen und dynamische Typisierung ... 58

2. Ein Dinkel macht noch keinen Korn. Syntax, Kommentar und guter Stil ... 59

Eingabe, Berechnung und eine Ausgabe ... 61

Zahlen mit Komma -- statt mit dem Punkt ... 64

Die Zeit der Abrechnung ist gekommen ... 66

Damit kannst du rechnen -- die Grundrechenarten ... 67

Wie wär's mit einem Rabatt? ... 69

Du und deine Kontrollstruktur ... 72

»while« -- Schleifen binden leicht gemacht ... 72

Ganz wichtig: Die Bedingung der Schleife ... 73

Ein schneller Blick auf die Vergleiche ... 74

Schleifen binden -- der erste eigene Prototyp ... 76

Entrückt -- Einrückungen statt Klammern ... 79

Fehlerschau -- nicht alles, was gefällt, ist auch erlaubt ... 82

Weiter im (Kassen-)Programm -- jetzt mit Schleife ... 84

... es gibt keine blöden Kommentare! ... 87

Die »if«-Anweisung -- wenn schon, denn schon ... 88

Zeit für Entscheidungen -- dein erstes »if« ... 89

Wenn, dann und ansonsten? ... 91

Wenn schon, denn schon und auch noch »else« ... ... 92

Einfachere Bedingungen! ... 93

Kürzeres »else if« mit »elif« ... 94

»while« -- The Python-Way mit »break« ... 97

Die Sache mit dem Walross := ... 98

match -- case, wähl mal ... 100

Was hast du gelernt? Was haben wir gemacht? ... 106

3. Arbeitszimmer und Werkbänke. Funktionen und Rückgabewerte ... 107

Funktionen ... 108

Der Name der Funktion ... 109

Falsche oder richtige Funktionsnamen? ... 110

Eigene Funktionen -- der erste Prototyp ... 111

Deine Funktion im Programmablauf ... 113

Deine erste eigene Funktion ... 114

Dynamik dank Parameter? ... 115

Zeit zum Ausprobieren! Einmal »lecker Funktion« mit extra Parametern! ... 117

Mehr Freiheit dank der Standardwerte ... 118

Standardwerte -- Probieren geht über Studieren ... 119

Schlüssel-Wert-Paare -- alles richtig zugeordnet ... 121

Wie könnte so eine Funktion »spam« aussehen? ... 122

Besser als jede Doku -- Docstrings ... 124

Weiter mit der Funktion in Kastenform ... 126

Funktionen -- die Super-Fehlervermeider ... 128

The return of the living values ... 132

Der »Wertekorrigierer« -- Steuerung mit »return« ... 134

Mehrere Werte mit »return« zurückgeben ... 135

Du und deine Funktion -- ein paar Beispiele ... 136

Spiel's noch mal Sam -- die Rekursion! ... 137

Die dunkle Seite der Funktionen -- »local« und »global« ... 138

Lokal vs. global -- was geht? ... 139

»global« -- die dunkle Seite der Macht ... 140

Große Aufgabe dank Funktionen ganz klein -- Kassenprogramm reloaded ... 141

Was hast du gelernt? Was haben wir gemacht? ... 144

4. Listen, Tupel, Sets und Dictionaries. ... alle Daten sind schon da! ... 145

Du und deine Liste ... 146

Der 1. FC Dinkel und andere Mannschaften ... 149

Teile und herrsche -- Teile von Listen ... 151

Der neue Star auf dem Feld -- die »for«-Schleife ... 152

Wie für »for« gemacht -- »range« ... 153

Das Hornberger Elfmeterschießen -- erst mit »for« und dann mit »range« ... 155

Index und Wert ausgeben mit »enumerate« ... 157

Wenn Besuch kommt -- eine Mannschaft mehr ... 158

Die Sache mit den Methoden ... 159

Eine ganze Liste anhängen mit »extend« ... 160

Einzelne Werte einfügen mit »insert« ... 161

Alles wieder andersrum -- mit »reverse« ... 162

Geordnet und wohlsortiert, dank »sort« ... 162

Sortieren nach Schrödingers Gnaden ... 164

Ein Element aus der Liste holen und entfernen -- »pop« ... 166

Ja, wo is' er denn -- »index« ... 167

Einfach nur löschen -- »remove« ... 167

Alle Werte sind schon da -- »count« und »in« ... 168

Du, die Liste und deine Vereine ... 170

Ziemlich einmalig -- das Set ... 173

Tupel -- in Stein gemeißelte Listen ... 175

Du und deine Tore -- gut gespeichert im Dictionary ... 178

Werte auslesen mit »get« ... 179

Zeigt her eure Werte -- alle Werte eines Dictionarys ausgeben ... 180

Was hast du gelernt? Was haben wir gemacht? ... 182

5. Text, Strings und Abenteurer. Texte verändern und bearbeiten ... 183

Hilfreich wie eine Machete im Dschungel -- der Backslash »« ... 186

Texte zusammenfügen ... 188

Übung macht den Meister ... 190

Die erste Aufgabe -- Umbenennen von Dateinamen ... 191

Die richtige Ausrüstung für den Textdschungel -- hilfreiche Methoden ... 194

Alle Funktionalitäten in einer Funktion ... 196

Strings schöner ausgeben -- mehr als nur Kosmetik ... 199

Variable im Text -- praktisch und einfach mit »{ }« ... 202

Der Vollständigkeit halber -- formatiert mit »%« ... 204

Alle Wörter großgeschrieben -- »title« ... 205

Wie oft ist das noch da -- »count« ... 205

Wo ist der Schatz -- suchen mit »find« und »rfind« ... 206

So machst du aus Listen Texte -- »join« ... 207

Ist das eigentlich 'ne Zahl -- »isnumeric« ... 208

Buchstaben und Zahlen -- »isalnum« ... 209

Sind da nur Buchstaben -- »isalpha« ... 209

Von der grauen Theorie zum praktischen Nutzen ... 210

Method Chaining -- Methoden in Reihe ... 213

Was hast du gelernt? Was haben wir gemacht? ... 214

6. Von Käfern und anderen Fehlern. Nur kein Fehler ist ein guter Fehler ... 215

Fehlerbehandlung mit »try« und »except« ... 218

Bombensichere Eingaben dank »try« und »except« ... 219

Kenne deine Gegner -- unterschiedliche Fehlerarten ... 223

Fehlerbehandlungen im Eigenbau ... 225

Mit deinem Fehler auf du und du ... 226

Schönere Fehlerbehandlung mit »else« und »finally« ... 230

Fehler geschüttelt, nicht gerührt ... 231

Zu guter Letzt -- »finally« ... 233

Debuggen (nicht nur) mit Thonny ... 234

Du, der Debugger und die Breakpoints ... 236

Gezielte Fehlerjagd mit Breakpoints ... 240

Was hast du gelernt? Was haben wir gemacht? ... 242

7. Die Module spielen verrückt. Die Standardbibliothek und noch viel mehr ... 243

Schnelle Infos dank Docstring und »help« ... 247

Ein Modul namens »dateiname« ... 249

Modul und trotzdem Programm ... 251

Das doppelt gemoppelte Modul für den direkten Test ... 254

Mächtig vielseitig -- globale Variablen (nicht nur) in Modulen ... 255

Die Methode »dateiname« -- nur noch flexibler ... 258

Schrecklich lange Modulnamen -- »as« ... 260

Das Modul einer Variablen zuweisen ... 261

Module wie du und ich -- Python Standard Library ... 264

Was für ein Zufall -- »random« ... 266

Wo liegt der Unterschied? ... 267

Import mit »from«, »import« und »as« -- gezielt und direkt ... 268

Wie viel Zufall steckt in Zufallszahlen? ... 270

Mehr als nur ein Import -- zwei Importe ... 271

Was hast du gelernt? Was haben wir gemacht? ... 272

8. Von Klassen, Objekten und alten Griechen. Objektorientierte Programmierung ... 273

Die gute, alte Softwarekrise ... 274

Retter gesucht? Retter gefunden: OOP! ... 274

Ganz konkret -- die Sache mit Klassen und Objekten ... 277

Von der ersten Klasse zum ersten Objekt ... 278

Alles auf Anfang -- die Methode »_ _init_ _« ... 279

Dein erstes Attribut ... 280

Es gibt auch ganz schnöde Variablen ... 282

Mehr Infos dank Docstring ... 283

Das Orakel von Delphi ... 285

Die erste Klasse am Stück -- gleich mal etwas reloaded ... 288

Das erste eigene Objekt ... 289

Orakel reloaded -- das Attribut ändern ... 293

Vorsicht beim Zugriff auf Attribute! ... 294

Die Sache mit den Parametern ... 296

Vertrauen ist gut, Kontrolle besser ... 297

Übergebene Werte sind gefährlich! ... 298

Das ist die Stunde der Methode »property«! ... 299

Besser als nur Setter und Getter ... 301

»property« und Orakel -- das passt! ... 305

... der durchaus seltsame klingende, aber ziemlich coole »@property«-Dekorator ... 308

»private« und »protected« -- aber gar nicht so ganz ... 310

Wiederverwendbarkeit und Vererbung ... 314

Besser als recyceln -- neue Klasse aus alter Klasse ... 316

Super Sache dieses »super« ... 319

Statische Attribute und Methoden ... 321

Was hast du gelernt? Was haben wir gemacht? ... 325

9. Höchste Zeit für Datum, Zeit und Zeitangaben. Schrödingers Zeitmaschine ... 327

Du und deine Zeitmaschine ... 328

Welcher Tag ist heute? Welches Jahr!? -- »date« ... 328

Bastel mal ein schickes Datum ... 330

Tag, Monat, Jahr mit Platzhaltern in Form bringen ... 331

Einmal Datum, geschüttelt -- nicht gerührt ... 333

Es wird Zeit, die Zeit zu ändern ... ... 335

Was von der ganzen Zeit noch übrig bleibt ... 337

Stunden, Minuten und Sekunden mit »time« ... 339

Ist noch Zeit für einen Dinkelkaffee? ... 341

Es ist an der Zeit, die Zeit zu formatieren! ... 343

Gestatten, »datetime«, aus dem Hause »datetime« ... 346

Besser als jedes Orakel -- Zeit lesen mit »strptime« ... 347

Datum und Zeit finden -- so ganz in der Praxis ... 349

... 351

Ganz großes Kino -- Unixtime und The Epoch ... 351

Wann war die letzte Änderung? ... 353

Noch ein Wort zu »timedelta« -- rechne mit der Zeit ... 355

... rette Weihnachten mit »timedelta« ... 356

Was hast du gelernt? Was haben wir gemacht? ... 358

10. Vom wichtigen Umgang mit Daten, Dateien und Ordnern. Endlich in Stein gemeißelt ... 359

Wohin mit all den Daten? ... 360

Das Regal auf der Gurke ... 361

Zeit zum Lesen ... 363

Zeit für ein bisschen Serialisierung ... 364

Du und dein Regal -- ein paar hilfreiche Informationen ... 365

Mit Netz und doppeltem Boden ... 366

Du und deine Textdatei -- schreiben und lesen ... 368

Und es geht noch kürzer -- mit »with«! ... 370

Du und deine Textdatei ... 371

Listen und Zeilenumbrüche schreiben ... 373

Zeilenweises Lesen ... 375

Im Dschungel der Ordner und Dateien ... 376

Halt mal die Machete -- Überleben im Ordnerdschungel ... 380

Kopieren oder nicht kopieren, das ist hier die Frage ... 383

Eindeutige Hash-Werte für Vergleiche ... 385

Und nicht vergessen: Verschieben und Löschen ... 387

Was hast du gelernt? Was haben wir gemacht? ... 388

11. Zufallszahlen, Matrizen und Arrays. Ein klein bisschen Mathematik, die du wirklich gebrauchen kannst ... 389

Du, die Zufallszahlen und NumPy ... 391

Auf dem Weg zum Millionär -- ein Lottoprogramm ... 394

Andere Verteilungen bei den Zufallszahlen ... 396

Ganz normalverteilte Werte ... ... 399

Die Sache mit den Arrays ... 401

Ein paar schnelle Berechnungen ... 403

Bau mal ein Array ... 406

Weniger selbst arbeiten -- Arrays mit »arange« ... 407

Die Sache mit den mehrdimensionalen Arrays ... 408

Bastelarbeiten mit Arrays ... 410

Rechnen mit Arrays ... 412

Was hast du gelernt? Was haben wir gemacht? ... 414

12. Grafische Oberflächen. Buttons, GUI und Layout-Manager ... 415

Der Layout-Manager »pack« und die Sache mit den Frames ... 419

Mit deinem Fenster auf du und du ... 422

Ein bisschen Kosmetik mit schöneren Elementen ... 427

Die Sache mit dem Lambda -- nicht nur für GUIs ... 429

Button mit Parametern -- ganz einfach dank Lambda ... 431

Rechnen mit dem Schrödinator und die Sache mit den »tkinter«-Variablen ... 435

Ganz kurz noch schönere Schriften ... 437

Ereignisse im objektorientieren Fenster ... 438

Das Schrödinger-Zeichenprogramm ... 446

Was hast du gelernt? Was haben wir gemacht? ... 448

13. Von Daten, Datenbanken und SQL. Das relationale Datenbankmodell ... 449

Retter und Held gesucht: Datenbankprofi ... 451

Daten braucht das Land! ... 459

Keine doppelten Sachen -- die Sache mit dem Primärschlüssel ... 462

Stopp die Viren und Trojaner! ... 464

»fetchall«, »fetchmany«, »fetchone« -- alle, viele, einer ... 470

Finde die richtige Abwehrstrategie! ... 473

Die Sache mit dem WHERE ... 475

Schönere Datenbankverbindung mit »with« ... 478

Weiter im Programm mit der kontrollierten Eingabe ... 479

Eine Funktion, alles zu speichern ... ... 481

Zeit, die Viren zu stoppen -- die Auswertung der Daten ... 483

Höchste Zeit für schnelle Auswertungen ... 487

Finale -- Ändern mit UPDATE ... 494

Die Sache mit den Normalformen ... 499

Mehr Leistung mit dem Index ... 504

Was hast du gelernt? Was haben wir gemacht? ... 506

14. Hast du mal einen Chart für mich? Zahlen und Daten im Überfluss ... 507

Drei Kurven sollt ihr sein ... 513

Zeit für die erste Auswertung ... 515

Nicht nur für Charts: Schlaue Listen mit List Comprehension ... 517

Kleine, schlaue Listen selbst gemacht ... 520

Da geht noch was -- noch ein »if« und auch ein »else« ... 526

Sahne, Frucht und Dinkel -- was ist am beliebtesten? ... 528

Mehr als nur ein Fenster -- die Sache mit den »subplots« ... 531

Noch mehr Torten -- das Kuchendiagramm ... 534

Du und deine Normalverteilung -- von ziemlich eindimensional bis schick in 3D ... 537

Was hast du gelernt? Was haben wir gemacht? ... 540

15. Künstliche Intelligenz & Data Science. Wenn der eigene Kopf schon raucht ... 541

Richtige Ergebnisse -- mal ganz ohne Formel ... 545

Und jetzt alles mit echter KI ... 548

(Trainings-)Daten braucht das Land ... 549

Nicht für die Schule lernt die KI ... 549

Zeit, das Orakel zu befragen ... 550

Die zweite Zahlenreihe ... 551

Zeit für noch mehr Lernen lassen ... 552

Virenerkennung mit dem RandomForestClassifier ... 555

Daten polieren -- mit der richtigen Strategie! ... 558

Mittelwert und Median als Strategie ... 562

Was hast du gelernt? Was haben wir gemacht? ... 564

16. Datenaustausch mit CSV und JSON. Daten schreiben -- Daten lesen ... 565

Ein paar Einstellungen und der richtige Dialekt ... 571

Da geht auch was mit Dictionaries ... 573

Zeit zu lesen ... 575

Die Sache mit JSON ... 578

Einmal JSON und zurück ... 579

Auch JSON will gelesen sein ... 581

Was hast du gelernt? Was haben wir gemacht? ... 582

17. Reguläre Ausdrücke. Das Schweizer Messer der Textverarbeitung ... 583

Eine Suche -- ganz klassisch ... 585

Mit regulären Ausdrücken ist das kein Problem! ... 588

Nur mal kurz: Ein paar Flaggen ... 593

Eine Funktion zur passgenauen Wortsuche ... 595

Vordefinierte Zeichenklassen, ein Punkt und viele Beispiele ... 599

Ein Beispiel -- die Suche nach Datum und Zeit ... 602

Besser als jedes Orakel -- das Matchobjekt auslesen ... 604

Finde die Kennung -- probieren geht über studieren ... 605

Selber basteln -- eigene Zeichenklassen ... 608

Schöneres Datum dank eigener Zeichenklassen ... 611

Quantifier -- wie oft oder vielleicht auch gar nicht? ... 614

Mehr als ein Treffer -- »findall« und »finditer« ... 617

Mach mal was mit Quantifiern ... 618

Ganz kurz: Quantifier mit »?«, »*« und »+« ... 621

Ein (fast) gültiges Kennwort ... 622

Ein Anfang, ein Ende und ein paar Empfehlungen ... 624

Suchgruppen -- mehr als nur ein Zeichen ... 627

Die Sache mit »compile« ... 629

Was hast du gelernt? Was haben wir gemacht? ... 630

Anhang. Die verlorenen Kapitel. Für alles, was (noch) nicht passend ist ... 631

A ... Installation von Python unter Windows ... 633

B ... Die Python-Shell ... 639

C ... PEP 20 ... 647

D ... Die All-in-one-Entwicklungsumgebung ... 651

E ... DB Browser for SQLite ... 661

Index ... 671