1. Unterrichtsblock

Python Anwendungen

Python unterstützt plattformübergreifende Betriebssysteme, wodurch das Erstellen von Anwendungen komfortabler wird. Weltweite bekannte Anwendungen wie YouTube, BitTorrent oder DropBox verwenden Python, um eine gute Funktionalität zu erreichen.

1. Webentwicklung

Mit Python kann man Webanwendungen schnell erstellen. Warum das so ist? Die Frameworks, die Python zum Erstellen von Anwendungen nutzt machen es möglich. Es gibt eine allgemeine Backend Logik, mit der diese Frameworks erstellt werden, sowie eine Reihe von Bibliotheken, mit denen Protokolle wie HTTPS, FTP, SSL usw. integriert und sogar JSON, XML und E-Mails verarbeitet werden können.

Einige der bekanntesten Frameworks sind Django, Flask oder Pyramid.

Warum sollte man überhaupt ein Framework verwenden?

2. Spieleentwicklung

Python wird gerne bei der Entwicklung interaktiver Spiele verwendet. Es gibt Bibliotheken wie Soya3D, eine 3D Spiele Engine, die Python 3 unterstützt, oder PyGame, eine Bibliothek die Funktionalität bietet.

Bekannte Spiele wie Civilization-IV, Battlefield-2, Sims und viele weitere wurden mit Python erstellt: https://en.wikipedia.org/wiki/Category:Python_(programming_language)-scripted_video_games

3. Machine Learning und künstliche Intelligenz

Machine Learning und künstliche Intelligenz (KI oder auch AI) seit ChatGPT in der breiten Masse der Gesellschaft angekommen und bieten vielversprechende Karrieren in der Zukunft.

Hierbei lässt man Computer basierend auf früheren Erfahrungen und durch gespeicherte Daten lernen oder erstellt Algorithmen, die den Computer dazu bringen von selbst zu lernen. Die Programmiersprache, die meistens hierfür verwendet wird: Python. Python unterstützt diese Branche mit zahlreichen bereits vorhandenen Bibliotheken, wie z.B. Pandas, TensorFlow, NumPy und viele mehr.

4. Daten-Wissenschaft und Visualisierung

Daten sind das heutige Gold. Wenn man weiß, wie man relevante Informationen extrahiert, die dabei helfen Risiken besser kalkulieren zu können, produziert man einen enormen Mehrwert. Man kann die Daten analysieren, verschiedene Operationen durchführen und die erforderlichen Informationen extrahieren. Bibliotheken wie Pandas oder NumPy helfen dabei.

Mit Hilfe der Datenbibliotheken wie Matplotlib oder Seaborn kann man Daten sogar visualisieren, was beim Zeichnen von Diagrammen sehr hilfreich sein kann.

5. Desktop GUI (Graphical User Interface)

Python kann zum Programmieren von Desktopanwendungen verwendet werden. Mittels der Tkinter Bibliothek können Benutzeroberflächen entwickelt werden. Weitere nützliche Toolkits wie wxWidgets, Kivy und PYGT helfen dabei, Anwendungen auf verschiedenen Plattformen zu erstellen.

6. Web Scraping Anwendungen

Man kann Python dazu verwenden, eine große Menge an Daten von Webseiten auszulesen und diese dann in verschiedenen realen Prozessen wie Preisvergleich, Stellenangeboten, Forschung, Entwicklung u.v.m. einzusetzen.

Es gibt eine Bibliothek namens BeautifulSoup, mit der genau solche Daten abgerufen und entsprechend verarbeitet werden können.

7. Geschäftsanwendungen

Geschäftsanwendungen unterscheiden sich von normalen Anwendungen dadurch, dass sie Domänen wie E-Commerce, ERP und viele weitere abdecken. Die Anwendungen müssen leicht skalierbar, schnell erweiterbar und gut lesbar sein – Python bietet all diese Funktionen. Plattformen wie Tryton können hierfür verwendet werden.

8. Audio- und Videoanwendungen

Mit Python kann man Anwendungen erstellen, die mehrere Aufgaben gleichzeitig ausführen und Medien ausgeben können. Viele Video- und Audioanwendungen wie TimPlayer und Cplay wurden mit Hilfe von Python Bibliotheken entwickelt und bieten im Vergleich zu anderen Mediaplayern eine viel bessere Stabilität und Leistung.

9. CAD Anwendungen

Computer Aided Designing (CAD), oder auf deutsch rechnerunterstütztes Konstruieren, kann eine recht komplizierte Angelegenheit sein, da meist viele Dinge auf einmal erledigt werden sollen. Darstellung von Objekten oder Funktionen sind dabei nur die Spitze des Eisbergs. Python macht dies allerdings auch einfach durch die bekannteste CAD Anwendung Fandango.

10. Eingebettete Anwendungen

Python basiert auf C. Das bedeutet, dass damit in C eingebettete Software einfach erstellt werden kann. Dies hilft besonders dabei übergeordnete Anwendungen auf kleineren Geräten auszuführen.

Die wohl bekannteste eingebettete Anwendung ist Raspberry Pi. Sie benutzt Python für ihre Datenverarbeitung. Es kann direkt auf dem Computer oder eingebettet in einem Programm verwendet werden, um Berechnungen auf hohem Level durchzuführen.

Python Grundlagen

Python ist eine beliebte Programmiersprache. Es wurde von Guido van Rossum erstellt und 1991 veröffentlicht.

Python ist eine interpretierte Programmiersprache.

Was kann Python?

• Python kann auf einem Server verwendet werden, um Webanwendungen zu erstellen.
• Python kann zusammen mit Software verwendet werden, um Workflows zu erstellen.
• Python kann sich mit Datenbanksystemen verbinden. Es kann auch Dateien lesen und ändern.
• Python kann verwendet werden, um Big Data zu verarbeiten und komplexe Mathematik durchzuführen.
• Python kann für Rapid Prototyping oder für die produktionsreife Softwareentwicklung verwendet werden.

Warum Python?

• Python funktioniert auf verschiedenen Plattformen (Windows, Mac, Linux, Raspberry Pi usw.).
• Python hat eine einfache Syntax ähnlich der englischen Sprache.
• Python hat eine Syntax, die es Entwicklern ermöglicht, Programme mit weniger Zeilen zu schreiben als einige andere Programmiersprachen.
• Python läuft auf einem Interpretersystem, was bedeutet, dass Code ausgeführt werden kann, sobald er geschrieben ist. Dies bedeutet, dass das Prototyping sehr schnell sein kann.
• Python kann prozedural, objektorientiert oder funktional behandelt werden.

Gut zu wissen

• Die neueste Hauptversion von Python ist Python 3, die wir in diesen Unterrichtsblöcken verwenden werden. Allerdings ist Python 2, obwohl es mit nichts anderem als Sicherheitsupdates aktualisiert wird, immer noch recht beliebt.
• In diesen Unterrichtsblöcken wird Python in einem Texteditor geschrieben. Es ist möglich, Python in einer integrierten Entwicklungsumgebung wie Thonny, Pycharm, Netbeans oder Eclipse zu schreiben, die besonders nützlich sind, wenn größere Sammlungen von Python-Dateien verwaltet werden.

Python-Syntax im Vergleich zu anderen Programmiersprachen

• Python wurde für Lesbarkeit entwickelt und hat einige Ähnlichkeiten mit der englischen Sprache mit Einfluss aus der Mathematik.
• Python verwendet neue Zeilen, um einen Befehl zu vervollständigen, im Gegensatz zu anderen Programmiersprachen, die häufig Semikolons oder Klammern verwenden.
• Python verlässt sich auf Einrückungen mit Leerzeichen, um den Geltungsbereich zu definieren; wie der Umfang von Schleifen, Funktionen und Klassen. Andere Programmiersprachen verwenden zu diesem Zweck oft geschweifte Klammern.

print("Hallo Leute!")

Python Syntax

Python-Einrückung

Einrückung bezieht sich auf die Leerzeichen am Anfang einer Codezeile. Wo in anderen Programmiersprachen die Einrückung im Code nur der Lesbarkeit dient, ist die Einrückung in Python sehr wichtig.

Hinweis: Python verwendet Einrückungen, um einen Codeblock anzuzeigen.

if 5 > 2:
  print("Fünf ist größer als zwei!")

Python gibt Ihnen einen Fehler aus, wenn man die Einrückung überspringt:

# Syntax-Fehler:
if 5 > 2:
print("Fünf ist größer als zwei!")

Die Anzahl der Leerzeichen liegt beim Programmierer, die häufigste Verwendung ist vier, aber es muss mindestens eins sein.

if 5 > 2:
 print("Fünf ist größer als zwei!")
if 5 > 2:
        print("Fünf ist größer als zwei!") 

Man muss die gleiche Anzahl von Leerzeichen im gleichen Codeblock verwenden, sonst gibt Python ebenfalls einen Fehler aus:

# Syntax-Fehler:
if 5 > 2:
 print("Fünf ist größer als zwei!")
        print("Fünf ist größer als zwei!")

Python-Variablen

In Python werden Variablen erstellt, indem man ihnen einen Wert zuweist:

# Variablen in Python:
x = 5
y = "Hallo Welt!"

Python hat keinen Befehl zum Deklarieren einer Variablen. Mehr über Variablen lernen wir in einem späteren Unterrichtsblock.

Kommentare

Python verfügt über eine Kommentarfunktion zum Zweck der In-Code-Dokumentation. Kommentare beginnen mit einem #, und Python gibt den Rest der Zeile als Kommentar wieder:

# Das ist ein Kommentar
print("Hallo Welt!")

print("Wie geht es Dir?") # Das ist ein Kommentar

# print("Servus")
print("Zum Wohl!")

"""
Das ist ein Kommentar,
der über 
mehrere Zeilen geht.
""" 

# Das ist ein Kommentar,
# der über 
# mehrere Zeilen geht.

Installation auf Widows

Quelle: https://www.python.org/downloads/

Um zu überprüfen, ob Python auf einem Windows-PC installiert ist, sucht man in der Startleiste nach Python oder führt Sie folgenden Befehl in der Befehlszeile (cmd.exe) aus:

C:\Users\Dein Name>python --version

Python-Schnellstart

Python ist eine interpretierte Programmiersprache, das bedeutet, dass man als Entwickler Python-Dateien (.py) in einem Texteditor schreibt und diese Dateien dann zur Ausführung in den Python-Interpreter einfügt.

Die Art und Weise, eine Python-Datei auszuführen, ist wie folgt auf der Befehlszeile:

C:\Users\Dein Name>python hallowelt.py

Wobei „hallowelt.py“ der Name der Python-Datei ist.

Wir schreiben eine Python-Datei mit dem Namen hallowelt.py, die in jedem Texteditor erstellt werden kann.

# Inhalt der Datei
print("Hallo Welt!")

Nun wird die Datei gespeichert, die Befehlszeile geöffnet und der Pfad zum Verzeichnis, in dem die Datei gespeichert wurde angegeben und Folgendes ausgeführt:

C:\Users\Dein Name>python hallowelt.py

Die Ausgabe sollte lauten:

Hallo Welt!

Herzlichen Glückwunsch, damit wurde das erste Python-Programm geschrieben und ausgeführt.

Die Python-Befehlszeile

Um eine kurze Codemenge in Python zu testen, ist es manchmal am schnellsten und einfachsten, den Code nicht in eine Datei zu schreiben. Möglich wird dies, weil Python selbst als Kommandozeile ausgeführt werden kann.

Man gibt hierzu Folgendes in die Windows-, Mac- oder Linux-Befehlszeile ein:

C:\Users\Dein Name>python

Oder, wenn der Befehl „python“ nicht funktioniert hat, kann man auch „py“ versuchen:

C:\Users\Dein Name>py

Von dort aus kann man jeden Python-Code schreiben, einschließlich unseres Hallo-Welt-Beispiels von vorhin.

C:\Users\Your Name>python
Python 3.6.4 (v3.6.4:d48eceb, Dec 19 2017, 06:04:45) [MSC v.1900 32 bit (Intel)] on win32
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> print("Hallo Welt!")

Zum Beenden wird folgender Befehl ausgeführt: exit()