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- Vergleich Python3 mit Python2 (englisch)
- Python Kurs
- Python Wikipedia
Tupel, Listen, Dictionaries
Tupel
Ein Tupel in Python ist eine Aneinanderreihung von immutablen Elementen. Ein Datentyp in Python ist immutabel, wenn er nicht durch Indizierungsoperationen verändert werden kann, also Strings und Zahlenwerte. Tupel werden mit runden Klammern definiert.a = (1, 'spam', -1.23)
a[0] = 2 # Fehler!Listen
Im Gegensatz zu Tupeln sind Listen mutabel und können also aus beliebigen Elementen (Zahlen, Strings, Listen, Dictionaries, ...) bestehen. Listen werden mit eckigen Klammern erzeugt.a = [[1, 2], 'spam', -1.23, 21]0. Mittels Minuszeichen kann auf die Elemente vom Ende ausgehend zugegriffen werden, -1 entspricht dem letzten Element der Liste.
print(a[0])
print(a[-1])
print(a[1:-2])
a[0][0] = 'fish'
print(a)
a[1:-2] = ['swallow']
print(a)[1, 2]
21
['spam']
[['fish', 2], 'spam', -1.23, 21]
[['fish', 2], 'swallow', -1.23, 21]Listenoperationen
Python stellt vielfältige Operationen zur Verfügung, um die Arbeit mit Listen zu erleichtern. Mit append kann einer Liste ein Element hinzugefügt werden.a = []
a.append('spam')
print(a)spam. Die Funktion len gibt die Länge einer Liste, hier 1 wieder:
len(['spam'])a = [1, 2, 3]
element = a.pop(1)
print(a, element)[1, 3] 2pop der Index des zu extrahierenden Elementes übergeben. Sollen die Elemente einer Liste sortiert werden, kann die Funktion sort verwendet werden. Der Parameter reverse bestimmt dabei, ob die Liste aufsteigend (False) oder absteigend (True) sortiert wird.
a = [1, 2, 3]
a.sort(reverse=True)
print(a)[3, 2, 1]sort nicht die sortierte Liste zurückgibt, sondern die Liste nur sortiert, eine Zuweisung des Ergebnisses zu einer Variablen also scheitern würde.
Mittels der Funktion sort wird das erste auftreten eines Elementes in einer Liste ermittelt.
a = [1, 2, 3]
print(a.index(2))2.
remove entfernt das erste Auftreten eines Elements aus einer Liste:
a = [1, 2, 3]
a.remove(2)
print(a)[1, 3]Dictionaries
Dictionaries in Python sind assoziative Speicher, in denen Schlüssel-Wert-Paare gespeichert werden, beispielsweise ein Rezeptbuch mit Rezeptname als Schlüssel und dem Rezept als Wert. Dabei sind Dictionaries mutable und können also mit beliebigen Datentypen als Schlüssel oder Wert befüllt werden. Um ein Dictionary zu erzeugen, werden geschweifte Klammern verwendet. Schlüssel-Wert-Paare können bei der Erzeugung übergeben oder später hinzugefügt werden.a = {'green': True}
a[1] = 'grenade'
a['green'] = False
a[(2, 3)] = 'wild'
print(a){'green': False, 1: 'grenade', (2, 3): 'wild'}Tiefenkopie (Deepcopy)
Wird eine immutable Variable mit dem Gleichheitsoperator kopiert, so liegen im Ergebnis zwei unabhängige Variablen vor:a = 'ni'
b = a
a = 'pi'
print(a, b)pi nia und b können verschiedene Werte annehmen. Wird jedoch eine mutable Variable wie beispielsweise eine Liste so kopiert, so bleibt die Kopie vom Original abhängig:
a = ['n', 'i']
b = a
a[0] = 'p'
print(a, b)['p', 'i'] ['p', 'i']a erst nach dem Kopieren in b verändert wurde, übernimmt b die Änderung!
Um eine echte Kopie eines mutablen Datentypen zu erzeugen, steht die Funktion copy.deepcopy zur Verfügung.
import copy
a = ['n', 'i']
b = copy.deepcopy(a)
a[0] = 'p'
print(a, b)['p', 'i'] ['n', 'i']b ist nicht mehr nur eine Referenz auf a; der Ersatz des ersten Elementes von
a wurde nicht auf b übertragen.
Datentypen und Variablen
Python stellt eine Vielzahl einfach zu verwendender Datentypen mit den Standardbibliotheken zur Verfügung.Variablen in Python
In Python werden Variablen mit einem alphanumerischen Bezeichner, dem Gleichheitsoperator und dem zugewiesenen Wert erzeugt.a = 1a mit dem Wert 1 definiert. Konvention ist es, Variablenbezeichner klein zu schreiben mit Unterstrichen zur Begriffstrennung, zum Beispiel erste_variable.Variablen in Python verfügen über keine feste Typendeklaration. Das heisst, dass sich der Variablentyp mit dem zugewiesenen Wert ändert:
a = "pagagei"a war eine Integervariable und wurde mit obigem Befehl implizit in eine Stringvariable konvertiert.
Integers (Ganzzahlen)
Auch negative Integerwerte können einfach wie im ersten Beispiel definiert werden:a = -111Floats (Gleitkommazahlen)
Floats werden wie üblich mit Dezimalpunkt definiert oder auch in dere-Annotation.
a = 1.312
a = 3.1e+03Strings (Zeichenfolgen)
Strings sind eine Aneinanderreihung von einzelnen alphanummerischen Zeichen und werden mit Anführungszeichen (" oder ') gekennzeichnet.
a = "hal\nlo"\n ist hierbei ein Zeilenumbruch, wie es bei der Ausgabe der Variablen mit dem Befehl print zu sehen ist.
print(a)hal
loa = """hal
lo"""print(len(a))6a = str(3.456)Installation
Windows
Für die Installation von Python unter Windows ist einfach der dem System entsprechende Installer von Python.org herunterzuladen und auszuführen.Eine weitere Möglichkeit ist die Installation mit der Python-Distributionsplattform Anaconda, wie hier im Artikel beschrieben oder hier im Video gezeigt:
Mac-OSX
Der passende Python-Installer für Mac-OSX ist ebenfalls auf Python.org verfügbar.Ubuntu Linux
Die Installation von Python 3.8 erfolgt durch die Eingabe dieser Befehle in der Kommandozeile:sudo apt update
sudo apt install python3.8Schleifen
For-Schleife
Mittels for-Schleifen werden Programmanweisungen wiederholt ausgeführt. Dabei wird über eine Liste iteriert, häufig über eine mit range erzeugte Liste aufeinanderfolgender Zahlen. Jedoch kann über beliebige Python-Objekte iteriert werden.word = 'spam'
indices = range(len(word))
print(list(indices))
for i in indices:
print(word[i])
for c in word:
print(c)[0, 1, 2, 3]
s
p
a
m
s
p
a
mrange ist ein Generator (siehe spätere Kapitel) und muss zur Darstellung in eine Liste konvertiert werden. Die erste for-Schleife iteriert über die erzeugte Indexliste, die zweite Schleife direkt über die Zeichen der Stringvariablen word.
[in eigenes Kapitel]
While-Schleife
Im Gegensatz zufor-Schleifen terminieren while-Schleifen erst, wenn eine Stoppbedingung erfüllt ist.
word = 'spam'
i = 0
while i < len(word):
print(word[i])s
p
a
mwhile-Schleife endlos.
while True:
print('spam')STRG + c beendet werden.
continue und break
Mittels break wird die Schleifenausführung vorzeitig abgebrochen.i = 0
while True:
if i >= 2:
break
i += 1
print('spam')spam drei mal ausgegeben. Danach hat i den Wert 2 und die Schleife terminiert mit break.
Im Gegensatz dient continue dem Überspringen einer Schleifeniteration.
for in in (0, 1, 2):
if i == 0:
continue
print("spam")spam nur zwei mal ausgegeben, da für den Wert i = 0 der continue folgende Code in der Schleife übersprungen wird.
Listenabstraktion
Listenabstraktion (list comprehension) bezeichnet eine elegante Methode zum erzeugen und modifizieren von Listen. Dabei werdenfor-Schleifen mit bedingten Anweisungen kombiniert, um Listen zu filtern und zu modifizieren.
liste = [x/2 for x in [2, 3, 4, 5] if x % 2 == 0]
print(liste)[1.0, 2.0]x einer Liste von Integerwerten ausgewählt, die durch zwei ohne Rest teilbar sind. Anschliessend werden diese Werte für die neue Liste durch zwei geteilt.
Grundlagen
Code ausführen
Ein Python-Programm ist eine auf.py endende Textdatei, beispielsweise code.py. Durch die Eingabe von
python3 code.pycode.py befindet, wird das Programm gestartet.
Werte ausgeben
Variablen werden in Python mit dem Befehl print ausgegeben. Dabei können beliebige Datentypen ausgegeben werden; mehrere Variablen werden einfach per Komma getrennt.print(1.1, "hallo", [0, 'a'])1.1 hallo [0, 'a']Einrückung
In Python werden Codeblöcke, im Gegensatz zu vielen anderen Programmiersprachen, durch Einrückung (Indentation) getrennt. Dies ist von hoher Bedeutung, da dies zwar zu optisch klar strukturiertem Code, aber auch zu schwierig findenden Fehlern führt. Folgender Code erzeugt keine Ausgabe, da beideprint-Befehle in der bedingten Anweisung (siehe Kapitel zu bedingten Anweisungen) nie erreicht werden:
if False:
print("eins")
print("zwei")
zwei, da der zweite print-Befehl nicht im Codeblock der nicht erfüllten Bedingten Anweisung liegt.
if False:
print("eins")
print("zwei")
Bedingte Anweisungen
If-Bedingungen
Mit if-Bedingungen werden Anweisungen nur im vorliegen bestimmter Konditionen ausgeführt. Dabei können alle vorherig aufgeführten Vergleichsoperatoren eingesetzt werden.a = 1
if a % 2 == 0:
print("Gerade")
else:
print("Ungerade")Ungeradeelse-Anweisung wird ausgeführt, wenn keine der vorherigen Bedingungen erfüllt wurde. Zusätzliche Konditionen werden mit elif hinzugefügt.
a = 2
if a == 0:
print("Null")
elif a % 2 == 0:
print("Gerade")
else:
print("Ungerade")GeradeTernäre Operatoren
Ternäre Operatoren sind auf eine Zeile kondensierte If-Bedingungen.a = 2
ausgabe = "Gerade" if a % 2 == 0 else "Ungerade"
print(ausgabe)
GeradeTry-Blöcke
try-Blöcke dienen der Kontrolle des Programmflusses, beispielsweise um Fehler und Ausnahmesituationen zu behandeln. Dertry-Block enthält auszuführenden Code, der darauf folgende except-Block wird ausgeführt, falls beim try-Block ein Fehler (Exception) aufgetreten ist.
try:
print(1/0)
except:
print("Fehler: nicht durch Null teilen")
Fehler: nicht durch Null teilentry-Block um einen finally-Block ergänzt werden, der sowohl ausgeführt wird, wenn ein Fehler auftritt, als auch, wenn nicht.
try:
print(1/0)
except:
print("Fehler: nicht durch Null teilen")
finally:
print("Angekommen")
Operatoren
Arithmetische Operatoren
Die arithmetischen Operatoren+, -, *, /, % (Rest, Modulo), ** (Exponentiation) können auf Integers und Floats angewendet werden. Dabei werden Integers, wenn nötig, in Floats konvertiert. Für Strings ist nur der Operator + definiert, mit dem Strings zusammengefügt werden.
1 + 2.1
3 - 7 # -4
1.1 * -2.5 # -2.75
3 / 4 # 0.75
12 % 5 # 2
2 ** 3 # 8
'Hallo ' + 'Welt' # 'Hallo Welt' Bool'sche Operatoren
Die zur Verfügung stehenden bool'schen Operatoren sindor, and und not. Bool'sche Variablen haben als mögliche Werte True und False.
True and False # False
True or False # True
True and not False # TrueElementzugehörigkeit
Der Elementoperatorin stellt fest, ob sich ein Element in einer Menge befindet.
"a" in "hallo" # True
"z" in "hallo" # FalseVergleichsoperatoren
Folgende Vergleichsoperatoren sind vorhanden:< (kleiner), <= (kleiner gleich), > (größer), >= (größer gleich), != (ungleich), == (exakt gleich).
1 < 2 # True
1 <= 1 # True
2 > 1 # True
1 >= 1 # TrueEinleitung
Python wurde im Jahr 1991 von Guido van Rossum als Programmier-Lehrsprache entwickelt und wurde im folgenden von der internationalen Programmiergemeinde begeistert aufgenommen. Dabei ist Python eine OpenSource-Software und wird von unzähligen Programmierern weltweit unabhängig und unentgeltlich gewartet und weiterentwickelt.Laut Redmonk ist Python, nach JavaScript, die zweithäufigst eingesetzte Programmiersprache der Welt. Besonders beliebt ist Python im akademischen Bereich als sogenannte Glue-Language (etwa: Klebersprache): durch die einfache Syntax bei gleichzeitig hoher Ausdrucksfähigkeit können die Ausgaben eines Programmes einfach für die Weiterverwendung mit anderen Programmen präpariert werden. Aber auch in den Bereichen Datenanalyse und, in jüngerer Zeit, Internet of Things (IoT) ist Python stark verbreitet.
Die Vorteile von Python sind vielfältig: die Syntax ist kurz und präzise, was die Lesbarkeit von Programmen deutlich erhöht und schnelle Ergebnisse bei vergleichsweise geringem Entwicklungsaufwand ermöglicht. Dies macht Python auch für Programmiereinsteiger interessant; im Vergleich mit beispielsweise C++ ist der Zeitaufwand zum Erlernen der Grundlagen deutlich geringer. Ein weiterer, enormer Vorteil von Python ist die Entwicklergemeinde, die leistungsstarke Funktionalitäten wie zum Beispiel Neuronale Netzwerke (TensorFlow) oder auch Bibliotheken zum Rendern von Biomolekülen (PyMol) unentgeltlich und gut dokumentiert zur Verfügung stellt.
Ein potentieller Nachteil von Python ist hingegen die Ausführgeschwindigkeit: Python wird nicht wie C++ und andere Sprachen kompiliert, das Python-Script wird erst während der Ausführung in Maschinensprache übersetzt. Für die allermeisten Anwendungen ist der Unterschied jedoch zu vernachlässigen, insbesondere durch die Verfügbarkeit effizienter numerischer Bibliotheken wie NumPy.
