Programmieren in Python

• Einführung
• Kapitel 1 Erste Schritte mit Python
• Kapitel 2 Python-Grundlagen: Variablen und Datentypen
• Kapitel 3 Operatoren und Ausdrücke
• Kapitel 4 Kontrollfluss: Bedingte Anweisungen
• Kapitel 5 Kontrollfluss: Schleifen
• Kapitel 6 Datenstrukturen: Listen und Tupel
• Kapitel 7 Datenstrukturen: Wörterbücher und Mengen
• Kapitel 8 Funktionen: Die Bausteine des Codes
• Kapitel 9 Arbeiten mit Zeichenketten
• Kapitel 10 Dateieingabe und -ausgabe
• Kapitel 11 Module und Pakete
• Kapitel 12 Einführung in die objektorientierte Programmierung
• Kapitel 13 Klassen und Objekte
• Kapitel 14 Vererbung und Polymorphie
• Kapitel 15 Fehlerbehandlung und Ausnahmen
• Kapitel 16 Einführung in die Standardbibliotheken
• Kapitel 17 Arbeiten mit Datums- und Zeitangaben
• Kapitel 18 Reguläre Ausdrücke
• Kapitel 19 Einführung in Web-Scraping
• Kapitel 20 Arbeiten mit APIs
• Kapitel 21 Einführung in die GUI-Programmierung
• Kapitel 22 Einführung in die Datenwissenschaft mit Python
• Kapitel 23 Arbeiten mit NumPy
• Kapitel 24 Arbeiten mit Pandas
• Kapitel 25 Nächste Schritte und weiterführendes Lernen

Willkommen in der Welt des Programmierens! Wenn Sie sich jemals gefragt haben, wie Ihre Lieblingswebsite gebaut wurde, wie ein Computer Ihr Gesicht erkennen kann oder wie Sie eine Maschine dazu bringen könnten, Ihre sich wiederholenden Aufgaben für Sie zu erledigen, dann sind Sie hier genau richtig. Dieses Buch ist Ihr erster Schritt in das weite und aufregende Universum der Programmierung, und Ihr Reiseführer auf diesem Weg wird eine Sprache namens Python sein. Machen Sie sich keine Sorgen, wenn Sie noch nie eine einzige Zeile Code geschrieben haben. Wir fangen ganz von vorne an und setzen nichts weiter als einen neugierigen Verstand und Lernbereitschaft voraus.

Aber was ist dieses „Python“, von dem wir sprechen? Es ist eine beliebte, vielseitige Programmiersprache. Das bedeutet ganz einfach, dass es ein Werkzeug ist, das Programmierer verwenden können, um einem Computer Anweisungen zu geben, um allerlei Dinge zu erstellen – von Websites und Software über Datenanalyse bis hin zu künstlicher Intelligenz. Ihre Entwicklung begann Ende der 1980er-Jahre, als ihr Erfinder, Guido van Rossum, sich daranmachte, eine Sprache zu entwerfen, die sowohl leistungsstark als auch leicht lesbar war. Er war dieser Idee von Lesbarkeit und Einfachheit so sehr verpflichtet, dass sie zur Kernphilosophie von Python wurde. Was den Namen angeht: Er hat nichts mit Schlangen zu tun; er wurde von der britischen Komikergruppe Monty Python's Flying Circus inspiriert, was Ihnen einen Hinweis auf den spaßigen und zugänglichen Charakter der Sprache gibt.

Sie fragen sich vielleicht: „Bei so vielen Programmiersprachen da draußen, warum gerade mit Python anfangen?“ Die Antwort ist einfach: Python wurde mit Blick auf Anfänger entwickelt. Eine der größten Hürden für Neulinge ist oft die komplexe und starre Syntax ihrer ersten Sprache. Python umgeht dieses Problem elegant mit einer Syntax, die sauber, intuitiv ist und sich fast wie einfaches Englisch liest. Dieser Fokus auf Lesbarkeit bedeutet, dass Sie mehr Zeit damit verbringen können, die grundlegenden Konzepte der Programmierung – das „Was“ und „Warum“ – zu verstehen, statt in verwirrenden Symbolen und strengen Interpunktionsregeln steckenzubleiben.

Um Ihnen ein klareres Bild zu geben, betrachten wir die einfache Aufgabe, einen Computer anzuweisen, die Nachricht „Hello, World!“ anzuzeigen. In einer Sprache wie Java müssten Sie vielleicht so etwas schreiben:

public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello, World!");
    }
}

Sehen Sie nun dieselbe Anweisung in Python:

print("Hello, World!")

Sehen Sie den Unterschied? Python erzielt dasselbe Ergebnis mit einem einzigen, unkomplizierten Befehl. Diese Einfachheit ist kein Gimmick; sie ist ein Kernentwurfsprinzip. Sie ermöglicht es Ihnen, Programme mit weniger Codezeilen als viele andere Sprachen zu schreiben, was Ihren Code leichter zu schreiben, leichter zu lesen und leichter zu reparieren macht, wenn etwas schiefgeht – was unweigerlich passieren wird, und das ist vollkommen in Ordnung!

Diese sanfte Lernkurve ist ein erheblicher Vorteil, aber nicht der einzige Grund, warum Python eine ausgezeichnete Wahl für Ihre erste Programmiersprache ist. Python ist unglaublich vielseitig. Es ist kein One-Trick-Pony. Die Fähigkeiten, die Sie hier erlernen, lassen sich auf eine erstaunlich breite Palette von Bereichen anwenden. Interessieren Sie sich für die Erstellung dynamischer Websites? Python bietet leistungsstarke Frameworks wie Django und Flask, die Ihnen genau dabei helfen. Reizt Sie die Idee, verborgene Muster in Daten aufzudecken? Python ist die führende Sprache in der Data Science, mit einem reichen Ökosystem an Bibliotheken für Analyse und Visualisierung.

Vielleicht fasziniert Sie die Spitze der Technologie, wie künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen. Python ist die dominierende Kraft in diesen Bereichen und treibt alles an – von den Empfehlungsmaschinen, die vorschlagen, was Sie als Nächstes schauen sollten, bis hin zu den komplexen Algorithmen, die Wissenschaftlern helfen, riesige Datensätze zu analysieren. Python wird auch für die Entwicklung von Spielen, die Erstellung von Desktop-Anwendungen mit grafischen Benutzeroberflächen (GUIs), die Automatisierung mühsamer Aufgaben und sogar im wissenschaftlichen Rechnen für Forschung und Technik eingesetzt. Indem Sie Python lernen, lernen Sie nicht nur zu programmieren; Sie öffnen Türen zu zahllosen potenziellen Karrierewegen und Hobbys.

Eine weitere große Stärke von Python ist seine Community. Weil es so beliebt ist und seit Jahrzehnten existiert, hat sich eine riesige, unterstützende globale Community um es herum gebildet. Das bedeutet, dass die Antwort, wann immer Sie nicht weiterwissen, eine Frage haben oder Hilfe bei einem Problem brauchen, wahrscheinlich nur eine schnelle Suche entfernt ist. Es gibt unzählige Tutorials, Foren und Ressourcen, die Ihnen zur Seite stehen. Dieses riesige Unterstützungsnetzwerk ist ein unschätzbarer Gewinn für jeden Anfänger und macht den Lernprozess weniger einschüchternd und kooperativer.

Hinter Pythons benutzerfreundlicher Natur steht eine Reihe von Leitprinzipien, bekannt als das „Zen of Python“. Verfasst von einem langjährigen Python-Entwickler namens Tim Peters, fassen diese 19 Aphorismen die Kernphilosophie der Sprache zusammen. Sie können sie tatsächlich selbst lesen, indem Sie import this in einen Python-Interpreter eingeben. Prinzipien wie „Beautiful is better than ugly“ (Schön ist besser als hässlich), „Simple is better than complex“ (Einfach ist besser als komplex) und „Readability counts“ (Lesbarkeit zählt) sind nicht nur griffige Sprüche; sie sind die Ideen, die Pythons Entwicklung geleitet und Entwickler ermutigt haben, Code zu schreiben, der klar, elegant und leicht verständlich ist. Diese Philosophie ist ein Hauptgrund, warum Python-Code oft als „Pythonic“ bezeichnet wird – es geht nicht nur darum, dass es funktioniert, sondern dass es auf eine saubere und logische Weise funktioniert.

Aber was ist Programmieren eigentlich? Im Kern ist Programmieren einfach die Kunst, einem Computer Anweisungen zu geben. Stellen Sie es sich wie das Schreiben eines Rezepts vor. Ein Rezept ist eine Liste präziser Schritte, die, wenn sie korrekt befolgt werden, zu einem leckeren Kuchen führen. Ein Computerprogramm ist ähnlich: Es ist eine Folge von Anweisungen, geschrieben in einer Sprache, die der Computer versteht, entworfen, um eine bestimmte Aufgabe zu erfüllen. Der Computer, ähnlich wie ein sehr wörtlich denkender Koch, wird Ihren Anweisungen genau so folgen, wie Sie sie geschrieben haben. Er weiß nicht, was Sie meinten zu sagen, sondern nur, was Sie tatsächlich gesagt haben. Deshalb sind Klarheit und Präzision beim Programmieren so wichtig.

Unser Ziel in diesem Buch ist es, Ihnen beizubringen, wie Sie in Python „mit dem Computer sprechen“. Wir beginnen mit dem grundlegendsten Vokabular und der einfachsten Grammatik und bauen Ihre Sprachbeherrschung schrittweise auf. Sie lernen, wie man Informationen speichert, basierend auf diesen Informationen Entscheidungen trifft, Aufgaben automatisch wiederholt und Anweisungen sauber und effizient organisiert. Wir führen Sie Schritt für Schritt durch die fundamentalen Konzepte, die fast allen Programmiersprachen gemeinsam sind, und geben Ihnen ein solides Fundament, das Ihnen auf Ihrer gesamten Programmierreise gute Dienste leisten wird.

Die Macht und der Einfluss von Python sind täglich in der realen Welt zu sehen. Es ist nicht nur eine Sprache für Lernende und Hobbys; es ist ein ernsthaftes Werkzeug, das von einigen der größten und innovativsten Unternehmen der Welt eingesetzt wird. Google beispielsweise nutzt Python von Anfang an für alles – von seinen Kernsuchalgorithmen bis hin zu seinen vielfältigen internen Tools. Die beliebte Video-Sharing-Seite YouTube ist weitgehend in Python geschrieben.

Wenn Sie durch Ihren Feed auf Instagram scrollen, interagieren Sie mit einem System, das auf Python basiert. Die Empfehlungsalgorithmen von Streaming-Diensten wie Netflix und Spotify, die Filme und Musik vorschlagen, die auf Ihren Geschmack zugeschnitten sind, werden von Pythons Datenanalysefähigkeiten angetrieben. Unternehmen wie Dropbox nutzen es für ihre serverseitige Logik, und sogar die NASA setzt Python für wissenschaftliches Rechnen und Datenanalyse ein. Python zu lernen bedeutet, eine Fähigkeit zu erlernen, die in der Tech-Branche und darüber hinaus hoch geschätzt wird.

Dieses Buch ist für absolute Anfänger konzipiert. Wir machen keine Annahmen über Ihre Vorerfahrungen. Wenn Sie noch nie eine Zeile Code gesehen haben, sind Sie hier genau richtig. Wir begleiten Sie vom allerersten Schritt der Einrichtung von Python auf Ihrem Computer bis hin zum Schreiben Ihrer eigenen Programme. Für diejenigen, die vielleicht schon einmal versucht haben zu programmieren und sich überfordert fühlten, bietet dieses Buch einen Neuanfang mit einer Sprache, die für ihre sanfte Lernkurve berühmt ist. Selbst wenn Sie bereits Erfahrung mit anderen Programmiersprachen haben, werden Sie dieses Buch vielleicht als nützliche und unkomplizierte Einführung in die pythonische Denkweise finden.

Um das Beste aus diesem Buch herauszuholen, ermutigen wir Sie, ein aktiver Lerner zu sein. Über Programmieren zu lesen ist das eine, aber Code zu schreiben ist der Ort, an dem das eigentliche Lernen stattfindet. Wenn Sie ein Codebeispiel sehen, lesen Sie es nicht nur – tippen Sie es selbst ein. Führen Sie den Code aus. Sehen Sie, was passiert. Spielen Sie dann damit. Ändern Sie hier einen Wert, modifizieren Sie dort einen Befehl. Sehen Sie, wie sich Ihre Änderungen auf das Ergebnis auswirken. Diese praktische Experimentierfreude ist eine der effektivsten Methoden, um Ihr Verständnis und Ihr Selbstvertrauen aufzubauen.

Haben Sie keine Angst, Fehler zu machen. Jeder einzelne Programmierer, vom Anfänger bis zum erfahrenen Experte, macht Fehler. Fehler und Bugs sind kein Zeichen von Versagen; sie sind ein natürlicher Teil des Entwicklungsprozesses. Tatsächlich sind sie wertvolle Lerngelegenheiten. Zu lernen, Fehlermeldungen zu lesen, Ihren Code zu debuggen und herauszufinden, warum etwas nicht funktioniert, ist eine entscheidende Fähigkeit für jeden Entwickler. Wir geben Ihnen Anleitung, wie Sie an diesen Prozess herangehen können, also nehmen Sie die Fehler an – sie sind Ihre Lehrer.

Es ist auch wichtig, realistische Erwartungen zu haben. Programmieren lernen ist eine Reise, kein Wettlauf. Sie werden nicht über Nacht zum Meisterprogrammierer, und das ist völlig in Ordnung. Das Ziel dieses Buches ist nicht, Ihnen alles beizubringen, was es über Python zu wissen gibt – das wäre in einem einzigen Band unmöglich. Stattdessen ist unser Ziel, Ihnen ein starkes und umfassendes Fundament zu vermitteln. Wir möchten Sie mit dem grundlegenden Wissen und den Fähigkeiten ausstatten, die Sie brauchen, um Ihre eigenen Projekte zu starten und, genauso wichtig, das Selbstvertrauen, um selbstständig weiterzulernen.

Der Pfad, den wir in diesem Buch einschlagen, ist logisch und progressiv. Wir beginnen unsere Reise in Kapitel 1 damit, Python auf Ihrem Computer einzurichten. Von dort aus tauchen wir in die absoluten Grundlagen ein und erforschen, wie man Informationen mithilfe von Variablen und verschiedenen Datentypen speichert und verwaltet. Dann lernen wir, wie man mit Operatoren und Ausdrücken Berechnungen durchführt und Vergleiche anstellt.

Sobald wir diese Grundlagen beherrschen, widmen wir uns der Steuerung des Programmflusses. Sie lernen, wie Sie Ihren Code basierend auf bestimmten Bedingungen unterschiedliche Aktionen ausführen lassen und wie Sie Ihren Computer mit Schleifen repetitive Aufgaben erledigen lassen. Das sind die Kernbausteine, die es Ihnen ermöglichen, dynamische und intelligente Programme zu erstellen.

Als Nächstes erkunden wir Pythons leistungsstarke eingebaute Datenstrukturen wie Listen, Tupel, Dictionaries und Sets. Diese Werkzeuge ermöglichen es Ihnen, Datensammlungen auf raffinierte und effiziente Weise zu organisieren und zu bearbeiten. Wir werden auch Funktionen behandeln, die unverzichtbar sind, um sauberen, wiederverwendbaren und gut organisierten Code zu schreiben.

Im weiteren Verlauf befassen wir uns mit fortgeschritteneren und spezialisierteren Themen. Sie lernen, wie man mit Text mithilfe von Strings arbeitet, wie man Dateien auf dem Computer liest und schreibt und wie man Module und Pakete verwendet, um Pythons Fähigkeiten zu erweitern. Wir geben auch eine Einführung in die Objektorientierte Programmierung (OOP), ein mächtiges Paradigma zur Strukturierung Ihres Codes.

Im letzten Abschnitt des Buches geben wir Ihnen einen Vorgeschmack darauf, was mit Python in der realen Welt möglich ist. Wir stellen Ihnen einige von Pythons Standardbibliotheken vor und streifen spannende Bereiche wie Web Scraping, die Arbeit mit APIs (Application Programming Interfaces) und geben sogar eine kurze Einführung in die Welt der Data Science mit Python. Wenn Sie das Ende erreichen, werden Sie nicht nur die Grundlagen der Programmierung verstehen, sondern auch eine klare Roadmap für Ihre nächsten Schritte und zukünftiges Lernen haben.

Willkommen am Anfang eines neuen und aufregenden Abenteuers. Die Fähigkeit zu programmieren ist eine mächtige Fertigkeit, die Kreativität freisetzen, Problemlösungskompetenz verbessern und neue Möglichkeiten eröffnen kann, die Sie sich vielleicht nie vorgestellt haben. Es kann manchmal herausfordernd sein, aber es ist auch unglaublich lohnend. Wir freuen uns, Ihre Begleiter zu sein, während Sie Ihre ersten Schritte in die wunderbare Welt der Python-Programmierung machen. Lassen Sie uns beginnen.

Willkommen zum ersten praktischen Schritt Ihrer Programmierreise. Bevor wir anfangen können, dem Computer zu sagen, was er tun soll, müssen wir sicherstellen, dass er die Sprache versteht, die wir sprechen werden: Python. Dieses Kapitel dreht sich ganz um die Einrichtung Ihrer Umgebung. Wir installieren Python auf Ihrem Computer, werfen einen Blick auf ein paar verschiedene Möglichkeiten, damit zu interagieren, und – was am wichtigsten ist – wir werden Ihr allererstes Computerprogramm schreiben und ausführen. Das mag nach viel klingen, aber wir gehen es Schritt für Schritt an. Das Ziel hier ist, Sie bequem und mit einem klaren Verständnis dafür, was Sie tun und warum, von null auf „Hello, World!“ zu bringen.

Zunächst sprechen wir darüber, wie Python eigentlich funktioniert. Wenn Sie Code in einer Sprache wie Python schreiben, verfassen Sie Anweisungen in einem Format, das für Sie als Menschen lesbar ist. Die zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) eines Computers versteht jedoch Dinge wie print oder name = "Alice" nicht. Sie arbeitet auf einer viel niedrigeren Ebene und verarbeitet elektronische Signale, die Einsen und Nullen darstellen. Wie wird also Ihr für Menschen lesbarer Code in etwas übersetzt, das die Maschine ausführen kann? Hier kommt der Interpreter ins Spiel.

Stellen Sie sich einen Interpreter als einen Dolmetscher in Echtzeit vor. Wenn Sie in einem fremden Land wären und die Landessprache nicht sprächen, hätten Sie vielleicht einen Dolmetscher dabei. Sie würden einen Satz sagen, und der Dolmetscher würde ihn sofort in die Landessprache wiederholen, damit andere ihn verstehen. Ein Interpreter für Programmiersprachen macht etwas sehr Ähnliches. Er liest Ihren Python-Code Zeile für Zeile und übersetzt jede Zeile in Anweisungen, die der Prozessor des Computers sofort verstehen und ausführen kann. Diese „Just-in-Time“-Übersetzung ist der Grund, warum Python als interpretierte Sprache bezeichnet wird.

Das unterscheidet sich von einer kompilierten Sprache wie C++ oder Java. Bei einer kompilierten Sprache würden Sie Ihr gesamtes Programm zunächst durch ein spezielles Programm namens Compiler laufen lassen. Der Compiler übersetzt Ihren gesamten Code auf einmal und erstellt eine neue Datei, die alle Anweisungen auf Maschinenebene enthält. Diese neue Datei, oft als Ausführbare Datei (Executable) bezeichnet, kann dann vom Computer gestartet werden. Um bei unserer Analogie zu bleiben: Das ist, als würde man ein ganzes Buch von einer Sprache in eine andere übersetzen, bevor es jemand liest. Für Anfänger ist das sofortige Feedback einer interpretierten Sprache wie Python ein riesiger Vorteil, da man kleine Code-Stücke sofort testen kann.

Bevor wir auf die Python-Website gehen, um die Software herunterzuladen, müssen wir ein kleines, aber wichtiges Stück Geschichte klären: die Existenz zweier Hauptversionen, Python 2 und Python 3. Python 3 wurde 2008 als großes Update der Sprache veröffentlicht. Es wurde entwickelt, um einige fundamentale Designfehler und Inkonsistenzen in Python 2 zu beheben. Zwar machten diese Änderungen die Sprache besser und logischer, aber es bedeutete auch, dass Python 3 nicht abwärtskompatibel war. Mit anderen Worten: Code, der für Python 2 geschrieben wurde, würde nicht unbedingt korrekt mit einem Python-3-Interpreter laufen, und umgekehrt.

Jahrelang befand sich die Programmierwelt in einem Übergangszustand, in dem beide Versionen genutzt wurden. Diese Ära ist jedoch nun endgültig vorbei. Seit dem 1. Januar 2020 haben die Erfinder von Python offiziell den Support für Python 2 eingestellt. Alle neue Entwicklung, Bibliotheksupdates und der Fokus der Community liegen nun voll und ganz auf Python 3. Für jeden, der heute Python lernen möchte, ist die Wahl klar und einfach: Sie sollten Python 3 lernen und verwenden. Dieses Buch ist ausschließlich für Python 3 geschrieben, und alle Beispiele und Konzepte, die wir besprechen, werden dessen Syntax und Funktionen folgen.

Damit geklärt, installieren wir Python 3 auf Ihrem Computer. Der Prozess unterscheidet sich leicht je nach Ihrem Betriebssystem – Windows, macOS oder Linux –, also folgen Sie den Anweisungen für das System, das Sie nutzen. Unser Ziel ist es, den Python-Interpreter selbst zu installieren, also das Kernprogramm, das unseren Code lesen und ausführen wird. Wir wollen auch sicherstellen, dass wir einfach über die Kommandozeile darauf zugreifen können, eine textbasierte Schnittstelle zur Interaktion mit dem Betriebssystem.

Fangen wir mit Windows an. Ihr erster Schritt ist, einen Webbrowser zu öffnen und zur offiziellen Python-Website unter python.org zu navigieren. Dies ist das zentrale Repository für alles rund um Python, von der Software selbst bis hin zu umfangreicher Dokumentation. Wenn Sie dort sind, fahren Sie mit der Maus über das Menü „Downloads“. Sie sollten einen Button sehen, der die neueste für Windows verfügbare Version prominent anzeigt, etwa „Download Python 3.12.0“. Klicken Sie diesen Button, um den offiziellen Installer herunterzuladen.

Sobald die Installer-Datei heruntergeladen ist, finden Sie sie in Ihrem Ordner „Downloads“ und doppelklicken Sie sie, um sie auszuführen. Das ist der kritischste Schritt für Windows-Nutzer: Auf dem allerersten Bildschirm des Installers sehen Sie unten eine Checkbox mit der Beschriftung „Add Python to PATH“. Sie müssen dieses Häkchen setzen. Diese einfache Handlung wird Ihnen später viele Kopfschmerzen ersparen. Sie teilt dem Windows-Betriebssystem mit, wo es den Python-Interpreter findet, sodass Sie Ihre Programme von jedem Ordner auf Ihrem Computer aus ausführen können.

Was ist dieser „PATH“, von dem wir sprechen? Der PATH ist eine Umgebungsvariable auf Ihrem Betriebssystem. Denken Sie an ihn als eine Liste von Wegbeschreibungen. Wenn Sie einen Befehl wie python in die Eingabeaufforderung eingeben, durchsucht das System die Liste der im PATH angegebenen Ordner nach einem Programm mit diesem Namen. Indem Sie das Häkchen setzen, fügen Sie den Speicherort Ihrer neuen Python-Installation zu dieser Liste hinzu, was das Finden erleichtert. Nach dem Setzen des Häkchens können Sie einfach auf „Install Now“ klicken und den Anweisungen auf dem Bildschirm folgen, um die Installation abzuschließen.

Um zu überprüfen, ob unter Windows alles korrekt funktioniert hat, müssen wir die Eingabeaufforderung öffnen. Sie können dies tun, indem Sie auf das Startmenü klicken, cmd eingeben und die Eingabetaste drücken. In dem schwarzen Fenster, das erscheint, geben Sie den folgenden Befehl ein und drücken die Eingabetaste:

py --version

War die Installation erfolgreich, antwortet die Eingabeaufforderung, indem sie die Version der gerade installierten Python-Version ausgibt, zum Beispiel Python 3.12.0. Möglicherweise können Sie auch den Befehl python --version verwenden. Herzlichen Glückwunsch, Sie haben Python erfolgreich auf Ihrem Windows-Rechner installiert!

Nun zu den macOS-Nutzern. Die gute Nachricht ist, dass macOS oft bereits mit einer Version von Python vorinstalliert kommt. Die schlechte Nachricht ist, dass es sich meist um eine ältere, veraltete Version von Python 2 handelt, die, wie besprochen, nicht verwendet werden sollte. Sie können dies überprüfen, indem Sie die Terminal-Anwendung öffnen (zu finden unter Programme/Dienstprogramme oder über die Spotlight-Suche). Geben Sie im Terminal python --version ein und drücken Sie die Eingabetaste. Sie werden wahrscheinlich eine Versionsnummer sehen, die mit 2 beginnt.

Um die moderne Version zu erhalten, folgen Sie einem Prozess, der dem der Windows-Nutzer ähnelt. Öffnen Sie Ihren Webbrowser und gehen Sie zu python.org. Navigieren Sie zum Bereich „Downloads“, wo automatisch erkannt werden sollte, dass Sie auf einem Mac sind, und der Ihnen das neueste macOS-Installer-Paket anbietet. Laden Sie diese .pkg-Datei herunter. Sobald der Download abgeschlossen ist, öffnen Sie sie aus Ihrem „Downloads“-Ordner. Dies startet einen Standard-macOS-Installer. Folgen Sie einfach den Anweisungen auf dem Bildschirm, stimmen Sie der Lizenz zu und bestätigen Sie die Installation, bis sie abgeschlossen ist.

Nach Abschluss der Installation müssen Sie diese im Terminal überprüfen. Es ist wichtig zu beachten, wie macOS mit mehreren Python-Versionen umgeht. Um sicherzustellen, dass Sie die gerade installierte neue Version verwenden, sollten Sie spezifisch den Befehl python3 nutzen. Öffnen Sie ein neues Terminal-Fenster und geben Sie ein:

python3 --version

Sie sollten die Versionsnummer der Python-3-Installation sehen, die Sie gerade abgeschlossen haben. Würden Sie nur python eingeben, würde vermutlich immer noch das alte, systemseitig mitgelieferte Python 2 gestartet. Für den Rest dieses Buches sollten macOS-Nutzer sich merken, wann immer wir davon sprechen, Python über die Kommandozeile auszuführen, python3 zu verwenden.

Schließlich werfen wir einen Blick auf Linux. Die meisten modernen Linux-Distributionen wie Ubuntu, Fedora und Mint bringen Python 3 bereits vorinstalliert mit, da es ein kritischer Bestandteil des Systems selbst ist. Um zu prüfen, ob es vorhanden ist und welche Version Sie haben, öffnen Sie Ihr Terminal (manchmal auch Shell oder Konsole genannt) und geben Sie den Befehl ein:

python3 --version

Die Chancen stehen gut, dass Ihnen eine Python-3-Versionsnummer zurückgegeben wird, und Sie sind bereits startklar. Linux ist im Allgemeinen sehr entwicklerfreundlich, und für Python ist die Einrichtung oft bereits erledigt.

Für den unwahrscheinlichen Fall, dass Python 3 nicht installiert ist oder Sie eine sehr alte Version haben, können Sie es einfach über den Paketmanager Ihrer Distribution installieren. Für Debian-basierte Distributionen wie Ubuntu oder Mint wäre der Befehl:

sudo apt-get update
sudo apt-get install python3

Für Red-Hat-basierte Distributionen wie Fedora oder CentOS würden Sie den dnf- oder yum-Paketmanager verwenden. Auf einer aktuellen Version von Fedora wäre der Befehl beispielsweise:

sudo dnf install python3

Nachdem Sie die für Ihr System passenden Befehle ausgeführt haben, können Sie die Installation mit python3 --version verifizieren und sind bereit, mit dem Programmieren zu beginnen.

Nun, da Python installiert ist, spielen wir ein wenig damit. Eines der nützlichsten Werkzeuge, das mit Python mitgeliefert wird, ist der interaktive Interpreter, auch als REPL bekannt. REPL ist ein Akronym für Read-Eval-Print Loop (Lesen-Auswerten-Ausgeben-Schleife). Es ist ein Programm, das eine einzelne Codezeile liest, die Sie eingeben, sie auswertet (oder ausführt), das Ergebnis ausgibt und dann zurückspringt, um auf Ihre nächste Codezeile zu warten. Es ist eine fantastische Möglichkeit, schnell kleine Code-Schnipsel zu testen, ohne eine Datei erstellen zu müssen.

Um den interaktiven Interpreter zu starten, öffnen Sie Ihre Eingabeaufforderung (unter Windows) oder Ihr Terminal (unter macOS/Linux). Geben Sie einfach python ein (oder py unter Windows, oder python3 unter macOS/Linux) und drücken Sie die Eingabetaste. Sie sollten einige Informationen zu Ihrer Python-Version sehen, gefolgt von einer neuen Aufforderung, die wie drei Größer-als-Zeichen aussieht: >>>. Das ist die Python-Aufforderung, und sie wartet darauf, dass Sie ihr einen Befehl geben.

Probieren wir ein paar Dinge aus. Sie können es als einfachen Taschenrechner nutzen. Geben Sie 2 + 2 ein und drücken Sie die Eingabetaste.

>>> 2 + 2
4

Der Interpreter wertet den Ausdruck sofort aus und gibt das Ergebnis 4 aus. Sie können auch andere grundlegende Rechenoperationen testen, wie 10 - 3 oder 5 * 7. Dieses sofortige Feedback ist unglaublich nützlich zum Lernen und Experimentieren. Sie können sogar den print-Befehl verwenden, den wir in der Einführung gesehen haben. Geben Sie print("Das ist der interaktive Interpreter!") ein und drücken Sie die Eingabetaste.

>>> print("Das ist der interaktive Interpreter!")
Das ist der interaktive Interpreter!

Die REPL ist ein Spielplatz für Sie, um Python-Befehle zu erkunden. Machen Sie sich keine Sorgen, etwas kaputtzumachen; das Schlimmste, was passieren kann, ist eine Fehlermeldung. Wenn Sie mit dem Experimentieren fertig sind, können Sie den Interpreter verlassen, indem Sie exit() eingeben und die Eingabetaste drücken, oder indem Sie Strg+D unter macOS/Linux oder Strg+Z gefolgt von der Eingabetaste unter Windows drücken.

Während der interaktive Interraperfekt für schnelle Tests ist, werden Sie den Großteil Ihrer Programme in Dateien schreiben. Ein Programm ist schlicht eine Folge von Anweisungen, die in einer Textdatei gespeichert sind und die Sie dann mit dem Python-Interpreter ausführen können. Dies ist unser ultimatives Ziel: ein vollständiges Python-Programm zu schreiben und auszuführen. Dafür brauchen wir ein Werkzeug zum Schreiben unseres Codes: einen Code-Editor.

Ein Code-Editor ist im Grunde ein Texteditor, aber einer, der speziell für das Schreiben von Code entwickelt wurde. Im Gegensatz zu einem Textverarbeitungsprogramm wie Microsoft Word oder Google Docs, das viel unsichtbare Formatierung für Schriftarten, Ränder und Abstände hinzufügt, speichert ein Code-Editor reinen Text. Das ist entscheidend, weil der Python-Interpreter nur reine Textzeichen versteht, keine Fett- oder Kursivschrift.

Darüber hinaus verfügen gute Code-Editoren über Funktionen, die das Leben eines Programmierers erheblich erleichtern. Eine der häufigsten ist Syntax-Hervorhebung (Syntax Highlighting), die verschiedene Farben für verschiedene Teile Ihres Codes verwendet – beispielsweise Funktionen in einer Farbe und Text in einer anderen. Das macht Ihren Code viel lesbarer und hilft Ihnen, Fehler auf einen Blick zu erkennen. Viele Editoren bieten auch Funktionen wie Code-Vervollständigung, die Befehle vorschlägt, während Sie tippen, und integrierte Terminals zum Ausführen Ihres Codes.

Es gibt viele hervorragende und kostenlose Code-Editoren. Einige der beliebtesten Optionen für Einsteiger sind Visual Studio Code (oft VS Code genannt), Sublime Text und Cursor. All diese sind für Windows, macOS und Linux verfügbar. Für die Zwecke dieses Buches wird jeder von ihnen hervorragend funktionieren. Wir empfehlen Ihnen dringend, sich jetzt einen davon herunterzuladen und zu installieren. Für ein fantastisches Rundum-Erlebnis ist Visual Studio Code ein großartiger Startpunkt.

Es sei auch erwähnt, dass Python selbst mit einer sehr grundlegenden integrierten Editor- und Interpreter-Umgebung namens IDLE (Integrated Development and Learning Environment) geliefert wird. Sie finden sie, indem Sie in Ihren Anwendungen nach „IDLE“ suchen. Sie ist für den Anfang voll funktionsfähig, aber die meisten Entwickler steigen schnell auf einen leistungsfähigeren Editor um. Wir empfehlen, direkt mit einem Mainstream-Editor wie VS Code zu beginnen, da er Ihnen auf lange Sicht besser dienen wird.

Sobald Sie Ihren Code-Editor installiert und geöffnet haben, ist es Zeit für das Hauptereignis: das Schreiben Ihres ersten Programms. Das ist ein Initiationsritus für jeden neuen Programmierer. Wir werden ein Programm erstellen, das einfach die Nachricht „Hello, World!“ auf dem Bildschirm anzeigt. Das mag wie ein kleiner Schritt erscheinen, aber es beweist, dass Ihre gesamte Einrichtung korrekt funktioniert – vom Editor bis zum Python-Interpreter.

Erstellen Sie in Ihrem neuen Code-Editor eine neue Datei. Ihnen wird eine leere Leinwand präsentiert, ein sauberer Textbereich, der auf Ihre Anweisungen wartet. Hier geben Sie genau eine einzige Codezeile ein. Es ist der gleiche Befehl, den wir zuvor gesehen haben, aber dieses Mal legen wir ihn in einer Datei ab, um ihn zu speichern und auszuführen. Tippen Sie Folgendes genau so ein, wie es erscheint:

print("Hello, World!")

Nehmen Sie sich einen Moment, um zu überprüfen, was Sie getippt haben. Stellen Sie sicher, dass das Wort print kleingeschrieben ist, dass die Nachricht in doppelte Anführungszeichen eingeschlossen ist und dass die Anführungszeichen selbst von einem Paar Klammern umschlossen sind.

Der nächste Schritt ist, diese Datei zu speichern. Das ist ein wichtiger Schritt, weil die Dateiendung – der Teil des Dateinamens nach dem Punkt – dem Betriebssystem und Ihnen mitteilt, um welche Art von Datei es sich handelt. Alle Python-Skriptdateien sollten mit der Endung .py gespeichert werden. Gehen Sie in Ihrem Editor auf Datei > Speichern. Wir empfehlen, einen speziellen Ordner für alle Projekte zu erstellen, an denen Sie in diesem Buch arbeiten werden, vielleicht auf Ihrem Schreibtisch namens python_projekte. Speichern Sie die Datei in diesem Ordner unter dem Namen hello.py.

Mit Ihrer gespeicherten Datei bleibt nur noch eines zu tun: sie auszuführen. Dafür müssen wir zurück zur Kommandozeile – zur Eingabeaufforderung unter Windows oder zum Terminal unter macOS und Linux. Wenn Sie die Kommandozeile zum ersten Mal öffnen, befinden Sie sich normalerweise in Ihrem Benutzer-Home-Verzeichnis. Sie müssen in den Ordner navigieren, in dem Sie Ihre hello.py-Datei gespeichert haben.

Dafür verwenden Sie den Befehl cd, der für „change directory“ (Verzeichnis wechseln) steht. Wenn Sie die Datei beispielsweise in einem Ordner namens python_projekte auf Ihrem Schreibtisch gespeichert haben, würden Sie zuerst zum Schreibtisch navigieren, indem Sie cd Schreibtisch eingeben und die Eingabetaste drücken. Dann navigieren Sie in Ihren Projektordner, indem Sie cd python_projekte eingeben und die Eingabetaste drücken. Sie können den Befehl ls (unter macOS/Linux) oder dir (unter Windows) verwenden, um eine Liste der Dateien im aktuellen Verzeichnis anzuzeigen und sicherzustellen, dass Ihre hello.py-Datei dort ist.

Sobald Sie im korrekten Verzeichnis sind – dem, das hello.py enthält – können Sie Ihr Programm endlich ausführen. Dazu rufen Sie den Python-Interpreter auf und sagen ihm, welche Datei er ausführen soll. Der Befehl lautet:

python hello.py

Denken Sie daran: Wenn Sie unter macOS oder Linux sind, müssen Sie wahrscheinlich python3 verwenden:

python3 hello.py

Drücken Sie die Eingabetaste. Wenn alles geklappt hat, erscheint der Text Hello, World! in der nächsten Zeile Ihres Terminals. Sie haben es geschafft! Sie haben gerade Ihr allererstes Python-Programm geschrieben und ausgeführt. Sie haben dem Computer erfolgreich eine Anweisung gegeben, und er hat sie befolgt. Das ist die grundlegende Schleife des Programmierens: schreiben, speichern, ausführen.

Was genau ist passiert, als Sie diesen Befehl ausgeführt haben? Lassen Sie uns diese einzelne Codezeile, print("Hello, World!"), zerlegen, um ihre Bestandteile zu verstehen. Das gibt Ihnen eine kleine Vorschau auf die Konzepte, in die wir im nächsten Kapitel eintauchen werden.

Da haben wir zunächst das Wort print. In Python ist print der Name einer eingebauten Funktion (Built-in Function). Sie können eine Funktion als einen benannten, wiederverwendbaren Code-Stück betrachten, das eine bestimmte Aufgabe erledigt. Python hat viele eingebaute Funktionen für Dinge wie mathematische Operationen, Textmanipulation oder – in diesem Fall – die Ausgabe auf dem Bildschirm. Die Aufgabe der print-Funktion ist es, alles, was Sie ihr geben, anzuzeigen.

Unmittelbar auf den Funktionsnamen folgen die Klammern (). In Python werden Klammern verwendet, um eine Funktion aufzurufen, also auszuführen. Sie sind auch der Ort, an dem Sie Informationen bereitstellen, die die Funktion für ihre Arbeit benötigen. Diese Informationen nennt man Argumente. Manche Funktionen brauchen keine Argumente, aber die print-Funktion muss wissen, was sie ausgeben soll.

Die Information, die wir der print-Funktion übergeben haben, ist "Hello, World!". In der Programmierung nennt man einen solchen Textabschnitt einen String (Zeichenkette). Ein String ist einfach eine Folge von Zeichen. Damit Python weiß, dass Sie einen Textstring schreiben und keinen Befehl oder Variablennamen, müssen Sie ihn in Anführungszeichen setzen. Sie können entweder doppelte Anführungszeichen (") oder einfache Anführungszeichen (') verwenden – Python ist das egal, solange Sie zum Öffnen und Schließen des Strings die gleiche Art verwenden.

Zusammengefasst: Die Zeile print("Hello, World!") weist den Python-Interpreter an, die print-Funktion aufzurufen und ihr den String "Hello, World!" als Argument zu übergeben. Die print-Funktion führt dann ihre festgelegte Aufgabe aus und zeigt diesen String in Ihrem Terminal an. Das ist die grundlegende Struktur vieler Befehle in Python: ein Funktionsname, gefolgt von Klammern, die alle Argumente enthalten, die die Funktion benötigt.

Als Anfänger werden Sie unweigerlich auf Fehler stoßen, und Ihr erstes Programm bildet da keine Ausnahme. Schauen wir uns ein paar häufige Fehler an. Fehler sind kein Zeichen von Versagen; sie sind die Art des Interpreters, Ihnen mitzuteilen, dass er Ihre Anweisungen nicht versteht. Das Lesen und Verstehen von Fehlermeldungen zu lernen, ist eine Kernkompetenz des Programmierens.

Ein häufiger Fehler ist der SyntaxError. Er tritt auf, wenn Sie Code schreiben, der gegen die Grammatikregeln der Python-Sprache verstößt. Wenn Sie beispielsweise die schließende Klammer vergessen und print("Hello, World!") schreiben, wüsste der Interpreter nicht, wo der Befehl endet. Er würde einen SyntaxError: unexpected EOF while parsing ausgeben, was seine Art ist zu sagen: „Ich habe das Ende der Datei (EOF) erreicht, aber etwas anderes erwartet.“ Ebenso würde das Vergessen eines Anführungszeichens, wie print("Hello, World!), zu einem SyntaxError führen.

Ein weiterer häufiger Fehler für Einsteiger ist der NameError. Er tritt auf, wenn Sie versuchen, einen Variablen- oder Funktionsnamen zu verwenden, den Python nicht kennt. Wenn Sie beispielsweise die print-Funktion falsch schreiben und prnt("Hello, World!") eingeben, würde Python anhalten und einen NameError: name 'prnt' is not defined melden. Er sagt Ihnen: „Ich habe überall gesucht, aber ich habe keine Ahnung, was ein 'prnt' ist.“ Das ist ein hilfreicher Hinweis, Ihre Schreibweise zu überprüfen.

Schließlich könnte Ihnen ein Fehler begegnen, der nicht in Ihrem Code liegt, sondern in der Art, wie Sie versuchen, ihn auszuführen. Wenn Sie sich im falschen Verzeichnis in Ihrem Terminal befinden und python hello.py eingeben, könnte ein Fehler wie FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory auftreten. Der Interpreter sagt Ihnen schlicht, dass er nach einer Datei namens hello.py im aktuellen Ordner gesucht hat, sie aber nicht finden konnte. Das ist Ihr Signal, den cd-Befehl zu nutzen, um in das korrekte Verzeichnis zu navigieren.

Lassen Sie sich von diesen Fehlern nicht entmutigen. Jeder Programmierer, egal wie erfahren, sieht sie täglich. Der Schlüssel ist, die Meldung sorgfältig zu lesen, auf die angezeigte Codezeile zu schauen und herauszufinden, was der Interpreter Ihnen sagen will. Debugging – der Prozess des Findens und Behebens von Fehlern – ist ein Puzzle, und dessen Lösung ist einer der befriedigendsten Aspekte des Programmierens.

Sie haben nun erfolgreich den ersten und oft einschüchterndsten Teil des Programmierenlernens gemeistert: die Einrichtung. Sie haben die notwendige Software installiert, gelernt, wie man die Kommandozeile zum Ausführen von Programmen nutzt, sich mit dem interaktiven Interpreter vertraut gemacht und ein vollständiges Python-Skript geschrieben und ausgeführt. Sie haben das Fundament gelegt, auf dem all Ihr zukünftiges Wissen aufbauen wird. In den kommenden Kapiteln werden wir die Welt der Einrichtung verlassen und in die Sprache selbst eintauchen, beginnend damit, wie man Informationen in seinen Programmen speichert und verwaltet.