Informatik: Einführung in Python
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Informatik

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Herzlich Willkommen zur Einführung in die Programmiersprache Python. Python ist eine Programmiersprache, die mehrere Programmierparadigmen umfasst. So wird die objektorientierte, aspektorientierte und funktionale Programmierung unterstützt. Dieser Artikel soll nur erstmal den Einstieg in die Programmiersprache geben. Ich kann noch nicht versprechen, ob es eine Fortsetzung in Form eines weiteren Artikels geben wird.

Installation

Die gängigen Linux-Distributionen und Mac OS X enthalten Python im Lieferumfang. Für Windows gibt es unter www.python.org/download/ ein (englischsprachiges) Installationspaket, das alles Nötige enthält. Um sich in Python zurechtzufinden, sind Englisch-Kenntnisse hilfreich, weil die meiste Dokumentation nur in Englisch vorliegt.

Aufruf von Python

Für erste Gehversuche genügt unter Unix die Eingabe von python im Terminal-Fenster. Unter Windows sollte nach der Installation im Startmenü eine Gruppe Python zu finden sein. Es erscheint in etwa (Versionsnummern können abweichen) die folgende Arbeitsumgebung von Python: \sourceon Python Python 2.3.5 (#1, Mar 20 2005, 20:38:20) [GCC 3.3 20030304 (Apple Computer, Inc. build 1809)] on darwin Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information. >>> \sourceoff

Taschenrechner

Die folgenden Code-Beispiel können Sie wie dargestellt in Python einfach eingegeben. Wenn der Computer >>> ausgibt, werden Eingaben erwartet. Für den Anfang kann man Python als Taschenrechner benutzen, wobei die aus der Grundschule bekannte Punkt-vor-Strich-Regel gilt: \sourceon Python >>> 7 + 3 * 4 19 \sourceoff Klammern können wie in der Grundschule benutzt werden. \sourceon Python >>> (7 + 3) * 4 40 \sourceoff Bei Berechnungen werden ganzzahlige Ausdrücke und Zahlen mit Nachkommastellen unterschieden: \sourceon Python >>> 10 / 3 3 \sourceoff Sofern nur eine Zahl eines Ausdruckes Nachkommastellen hat, wird mit der gesamte Ausdruck mit Nachkommastellen berechnet: \sourceon Python >>> 10.0 / 3 3.3333333333333335 \sourceoff Ausdrücke sind nicht nur mit Zahlen möglich, sondern auch mit Text. \sourceon Python >>> "ha"*3 'hahaha' \sourceoff Um Python zu verlassen, gibt man unter Unix einfach exit() oder quit() und unter Windows Strg+Z ein. Eine laufende Berechnung kann mit Strg+C abgebrochen werden.

Über Programme

Die "Taschenrechner"-Funktion ist nützlich, um sich mit der Sprache vertraut zu machen, oder auch, um schnell einen Programmteil auszuprobieren. In den meisten Fällen wird man jedoch ein Programm schreiben wollen, das wiederholt ausgeführt werden kann, ohne jedesmal die gesamte Befehls-Sequenz abtippen zu müssen. Nur so lassen sich komplexere Aufgabenstellungen lösen. Programme sind Textdateien, die Python-Anweisungen enthalten. Die Eingabe kann in einem normalen Text-Editor wie notepad unter Windows oder emacs unter Linux erfolgen. Allerdings bleibt dabei der Komfort auf der Strecke. Besser greift man unter Windows z.B. zu SciTe, in dem die Syntax farbig hervorgehoben wird, und in dem Programme per F5 sofort ausgeführt werden können. Unter Linux gibt es im Programmm KWrite ebenfalls eine farbige Syntax, jedoch gibt es nicht den Komfort mit dem direkten Compilieren.

Ein erstes Programm

Als einfaches Beispiel für ein erstes Programm soll die Berechnung von Fibonacci-Zahlen dienen. Diese Zahlen sind u.a. eine gute Näherung des Goldenen Schnittes, der in der Architektur und Kunst bedeutsam ist. In der Mathematik ist die Folge der Fibonacci-Zahlen so definiert: Die ersten beiden Fibonacci-Zahlen haben den Wert 1. Jede weitere Zahl der Folge ist die Summe ihrer beiden Vorgänger. Es ergibt sich eine Folge, die so anfängt: 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34... Für den Anfang betrachten wir ein ganz altmodisches Programm, das dem Muster Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe (EVA) genügt. Es berechnet für eine gegebene Zahl N die ersten N Fibonacci-Zahlen. So sieht es aus, Erklärungen weiter unten. \sourceon Python #!/usr/bin/python import sys N = int( sys.argv[1]) fib1, fib2 = 1, 1 for step in range( N): print fib1, fib1, fib2 = fib2, fib1+fib2 \sourceoff Wichtig ist, dass die letzten beiden Zeilen etwas weiter eingerückt sind, und zwar genau gleich weit. Ob zur Einrückung Tabulatoren oder Leerzeichen verwendet werden, ist egal, solange beide Zeilen auf die gleiche Art eingerückt sind. Da das Progrämmchen Fibonacci-Zahlen errechnet, ist naheliegend, es z.B. als fibo.py zu sichern. Unter Unix ist die Endung .py nicht zwingend erforderlich, wird aber meist dennoch benutzt. Um das Programm unter Unix / Linux / Mac OS X auszuführen, gebe man im Terminal ein: \sourceon Shell python fibo.py 100 \sourceoff Unter Windows kann man es entweder in Scite mit F5 starten, oder in der Eingabeaufforderung den Programmnamen eingeben: \sourceon DOS fibo.py 100 \sourceoff

Codeanalyse

Anhand des Beispielprogrammes lassen sich einige Grundprinzipien von Python vorstellen. \sourceon Python #!/usr/bin/python \sourceoff Unter Unix kann man Skripte als eigenständige Programme ausführen, wenn in der ersten Zeile (in dieser merkwürdigen Schreibweise, auch Shebang Hack genannt) steht, in welcher Sprache das Skript geschrieben ist. In den meisten Fällen kann man das weglassen, aber die Angabe schadet nicht. Das Zeichen # dient in Python zur Einleitung eines Kommentares. Kommentare können überall erscheinen, sämtlicher Text ab dem Kommentarzeichen bis zum Zeilenende wird ignoriert. \sourceon Python import sys N = int( sys.argv[1]) \sourceoff Das Programm erwartet eine Zahl als Eingabe. Um den beim Programmaufruf anzugebenen Wert zu bekommen, benötigen wir das Modul sys. Durch den import eines Modules können bereits vorhandene Funktionen für ein Programm nutzbar gemacht werden. Es gibt eine Unmenge an Modulen für alle denkbaren Aufgaben. sys.argv[1] bezeichnet den ersten Text, der nach fibo.py auf der Kommandozeile angegeben wurde, in unserem Fall also die Zeichenkette 100. Mit int() wird der Text 100 in eine Zahl umgewandelt, mit der man rechnen kann. Diese Zahl wird der Variable N zugewiesen. \sourceon Python fib1, fib2 = 1, 1 \sourceoff Um anzufangen, benötigen wir die ersten zwei Fibonacci-Zahlen. Die jeweils aktuelle Zahl soll fib1 heißen, die folgende fib2. In Python kann man mehrere Variablen simultan belegen. \sourceon Python for step in range( N): \sourceoff range(N) ist der Zahlenbereich von 0 bis N-1. Mit for step in range(N) werden die eingerückten Anweisungen mehrfach ausgeführt, wobei step zuerst den Wert 0 annimmt, dann im nächsten Durchlauf 1, und so fort, bis N erreicht wird. Wie oben bereits erläutert, spielt die Einrückung eine Rolle. Im Falle einer for-Anweisung (die mit einem Dopppelpunkt enden muss), werden die nachfolgenden eingerückten Anweisungen für jeden Wert von step durchlaufen. Wenn eine Zeile mit einem Doppelpunkt endet und die nachfolgenden Zahlen eingerückt sind, bezeichnet man dies auch als Block. \sourceon Python print fib1, fib1, fib2 = fib2, fib1+fib2 \sourceoff Mit print wird ein Wert ausgegeben. Anders als im Taschenrechner-Modus werden bei der Abarbeitung eines Programmes nicht automatisch alle Ergebnisse angezeigt, sondern nur solche, die mit print explizit gedruckt werden. Das abschließende Komma in print fib1, sorgt dafür, dass die Zahlen, in einer Zeile ausgegeben werden. Mit print fib1 (also ohne Komma) würde jeder Wert in einer eigenen Zeile erscheinen. In der folgenden Zuweisung werden die Werte der Fibonacci-Folge gebildet, die beim nächsten Durchlaufen der for-Anweisung benutzt werden. Man beachte, dass alle Audrücke auf der rechten Seite der Zuweisung ausgewertet werden, bevor die Variablen auf der linken Seite geändert werden. Dies ist dann wichtig, wenn auf beiden Seiten dieselben Variablennamen erscheinen, so wie hier.

Abschluss

Ich hoffe, dass dieser Artikel euch nicht abgeschreckt hat und ich euch jetzt Mal an das Programmieren mit Python macht. Es lohnt sich wirklich.sich ein wenig mit dieser Programmiersprache zu beschäftigen. Wer noch einen weiteren kleinen Denkanstoss benötigt, kann ja mal auf dieser Seite http://www.wspiegel.de/pykurs/kurs_index.htm einmal nachschauen. javaguru
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"Informatik: Einführung in Python" | 3 Comments
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Re: Einführung in Python
von: Ex_Mitglied_40174 am: So. 29. April 2007 13:40:57
\(\begingroup\)hi, als Pythonaktiver freue ich mich, wenn Python mehr Beachtung findet. Für Anfänger sollte jedoch "fib1, fib2 = fib2, fib1+fib2" schon etwas exakter erläutert werden, vielleicht mit einem Zahlenbeispiel; insbesondere, wenn es hinter "print fib1," steht und die verschiedenen Bedeutungen des Kommas nicht jedem klar sind. vg. maigibs \(\endgroup\)
 

Re: Einführung in Python
von: Stateus am: So. 29. April 2007 14:08:35
\(\begingroup\)Ein guter Einfall! Jedenfalls ist Python für Hobbyprogrammierer mit Sicherheit empfehlenswerter als C (Vergleiche älteren Artikel). Nur finde ich es etwas eigenartig, gleich mit dem sys-Paket anzufangen. Wie wärs einfach mit raw_input() oder wenn du gleich integers eingeben willst, verwende die Methode input()? Außerdem unterscheidet sich die linux/dos-Ausführung eines Python-Scripts nicht voneinander. Man kann unter unix/linux auch ./fibo.py 100 schreiben. Soviel zur Anregung... mfg P.S.: Einen noch besseren Denkanstoss erhält man unter http://www.awaretek.com/tutorials.html \(\endgroup\)
 

Re: Einführung in Python
von: Helex am: Mo. 30. April 2007 12:46:27
\(\begingroup\)Hallo javaguru, da hast du einen guten Einstieg in die Sprache präsentiert und man könnte ja eventuell eine kleiner Serie über Python machen, welche die Besonderheit dieser Sprache gegenüber kompilierten Sprachen bildet. Oder das in Python alles Objekte sind und und und. Aber ein wirklich gelunger Artikel. Grüße Helex\(\endgroup\)
 

 
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