Python Programmierkurs

Einführung in Python

Eine Motivation zur Entwicklung des Raspberry Pi lag darin, Menschen einen preiswerten Computer zur Verfügung zu stellen, den man einfach benutzen kann und sofort programmieren kann. Ähnlich, wie es der Commodore C64 in den 1980ern Jahren getan hat. Das Pi im Namen bezieht sich auf die Programmiersprache Python. Diese möchte ich dir hier und in weiteren Posts näher bringen. Dies kannst auch alles auf dem Homeserver nachvollziehen.

Ich habe den Kurs der Übersichtlichkeit halber in mehrere Teile aufgeteilt:

1	Python Programmierkurs
2	Python: Methoden
3	Kontrollstrukturen
4	Strings in Python
5	Container
6	Objekte in Python
7	Module
8	Exceptions in Python
9	Typkonvertierung
10	Python und Dateien
11	Datum und Zeit mit Python verarbeiten
12	Multithreading
13	Netzwerk in Python
14	Logging in Python
15	GPIO
16	Automatische Tests
17	Datenbanken mit Python
18	Python: Generatoren und List Comprehension
19	Python: Webseiten mit Flask
20	Python virtuelle Umgebungen
21	Interrupts & Signale
22	NumPy
23	Matplotlib
24	match
25	Reguläre Ausdrücke Python Tutorial Teil 25

Installation

Python sollte im Image von Raspberry Pi OS inzwischen bereits vorinstalliert sein. Dies kannst du mit dem Kommando

python --version

überprüfen. Während ich dies schreibe, wird mir als Version 3.9.2 ausgegeben. Solltest du stattdessen eine Fehlermeldung erhalten, musst du den Python-Interpreter nachinstallieren

sudo apt install python

Mit einer Version kleiner als 3 solltest du dich nicht zufrieden geben, aber Raspberry Pi OS bullseye verwendet meiner Erfahrung nach nur noch die 3er Versionen.

Interaktiver Modus

Bevor wir ein Programmfile schreiben, beleuchten wir kurz den interaktiven Modus. Starte ihn einfach über

python

Seit dem Buch „Programming in C“ von Brian Kernighan und Dennis Ritichie ist es Tradition ein ganz simples Kommando als erstes in die Einführung in eine neue Programmiersprache abzusetzen

>>> print('Hello World')

Dies gibt einfach nur den Text „Hello World“ in die Console aus. Die interaktive Shell ist sehr praktisch, um einfach mal kurz was auszuprobieren, wenn du sie beendest (mit CTRL-D), ist alles, was du eingegeben hast wieder weg.

Das erste Programm

Ein Programm ist eigentlich nur eine Reihe von Befehlen, die der Reihe nach abgearbeitet werden.
Erstelle eine neue Datei mit dem Namen „first.py“ und kopiere den folgenden Inhalt hinein:

print('Hello World')
print('Hello Homer')
print('Hello Marge')
print('Hello Bart')

Nach dem Speichern führst du das Programm aus.

python first.py

Dann werden dir dir vier Zeilen in der Reihenfolge ausgegeben, in der sie im Programmcode stehen.

Pythonprogramme werden in der Regel mit der Dateiendung .py versehen.

Variablen und Konstanten

Eine Variable ist ein Speicher, der einen Wert aufnimmt. Dieser kann sich während des Programmablaufs durchaus mehrfach ändern.
Variablen haben einen Namen und einen Typ. Den Typ musst du in Python nicht explizit angeben, der Interpreter legt ihn anhand des Werts fest.

monat = 8

Definiert eine Variable mit Namen monat und weist ihr den Wert 8 zu. Implizit bekommt die Variable dadurch den Typ Integer (ganzzahliger Wert).
Die Variable kannst du auch wieder ausgeben

print(monat)

Um mit numerischen Werten zu rechnen, kannst du das wie in der Algebra notieren

monate_gesamt = 12
monat=8

monate_uebrig = monate_gesamt - monat

Hier wird der Wert von monat vom Wert von monate_gesamt abgezogen und das Ergebnis der Variable monate_uebrig zugewiesen.

Eine Konstante ist eine Variable, die sich nach der Initialisierung nicht mehr ändert. Der Python Interpreter wirft bei erneuter Zuweisung eines Wertes keinen Fehler. Konstanten sind nur Variablen, die durch Namenskonvention als Konstante gekennzeichnet sind.

Jeder Python Programmierer, der einen Variablennamen sieht, der nur aus Großbuchstaben besteht, weiß, dass er sie als Konstante behandeln muss.

MONATE_IM_JAHR = 12
PI = 3.141593

Datentyp	Beispiel	Hinweis
Integer (ganzahlig)	1770
String (Zeichenkette)	„Montag“
floating point ( Zahl mit Nachkommastellen)	3.14	Kommazahlen werden in Python mit „.“ statt mit „,“ dargestellt.
None (NULL Typ)	name = None	Kennzeichnet ua. nicht initialisierte Strings
Boolean (Wahrheitswert)	True False	Ergebnis von logischen Operationen
complex (komplexe Zahl)	3 + 2j	komplexe Zahlen erlauben die Wurzel aus negativen Zahlen zu ziehen
list (Liste)	[„Montag“, „Dienstag“]	Liste von Variablen
Tupel (Aufzählung)	coordinates = (51.25, 7.166)	fasst mehrere Werte zu einer Einheit zusammen. Können nicht nachträglich verändert werden!
Dictionary	the_simpsons={ „1“ : „Homer“, „2“ : „Marge“, „3“ : „Bart“, „4“ : “ Maggie“, „5“ : „Lisa“, }	Schlüssel/Wert-Paare

Um den Typ einer Variable auszugeben, reicht ein einfaches

print(type(varname))

Variablennamen

Der richtige Name einer Variable sorgt für die bessere Lesbarkeit deines Programmcodes. Der Name i mag zwar jedem noch bewusst machen, dass es sich um eine Integer variable handelt, aber erst mit dem Namen schleifenzaehler wird klar, dass es sich um einen Zähler innerhalb einer Schleife handelt.
Ein Variablenname darf nur Buchstaben aus dem amerikanischen Zeichensatz beinhalten (also keine Umlaute!) und darf nicht mit einer Ziffer beginnen. Außerdem darf der Name nicht aus einem reservierten Schlüsselwort (wie z.B.: for, if, then, while) bestehen. Ziffern innerhalb des Namens sind erlaubt, ebenso der Unterstrich _. Nach Konvention werden mehrere Worte im Namen durch genau diesen voneinander getrennt (bspw. innere_schleife, aeussere_schleife)

Im nächsten Teil dieser Reihe wollen wir uns dann mit Schleifen und Bedingungen beschäftigen.