Python Grundlagen

Einführung

Willkommen zu den Grundlagen von Python! Wir alle müssen irgendwo anfangen, und dieses Lab ist der perfekte Ort dafür. Python ist eine leicht zu erlernende, leistungsstarke Programmiersprache, die für ihre elegante Syntax und dynamische Typisierung bekannt ist, was sie zu einer idealen Sprache für Skripterstellung und schnelle Anwendungsentwicklung macht.

In diesem Lab lernen Sie einige der grundlegendsten Konzepte in Python kennen. Wir werden behandeln:

• Mathematische Operatoren und ihre Reihenfolge der Auswertung (Precedence).
• Erweiterte Zuweisungsoperatoren (Augmented Assignment Operators) für prägnanteren Code.
• Den Walross-Operator (:=) zum Zuweisen von Variablen innerhalb von Ausdrücken.
• Die Kerndatenstrukturen (Core Data Types) von Python.
• Grundlegende String-Operationen wie Konkatenation und Wiederholung (Replication).

Lassen Sie uns beginnen!

Mathematische Operatoren

In diesem Schritt lernen Sie die mathematischen Operatoren von Python und deren Vorrangregeln (Präzedenz) kennen. Die Operatorpräzedenz bestimmt die Reihenfolge, in der Operationen in einem Ausdruck ausgeführt werden.

Hier sind die gängigen mathematischen Operatoren, geordnet vom höchsten zum niedrigsten Vorrang:

Hinweis: Wenn Sie mit der WebIDE (ähnlich VS Code) nicht vertraut sind, lernen Sie diese zuerst in diesem Lab.

Lassen Sie uns üben, diese zu verwenden. Öffnen Sie die Datei main.py im Dateiexplorer auf der linken Seite. Löschen Sie alle vorhandenen Inhalte und fügen Sie den folgenden Code hinzu. Wir verwenden die Funktion print(), um das Ergebnis jedes Ausdrucks anzuzeigen.

## Multiplikation hat eine höhere Präzedenz als Addition
## Daher wird dies ausgewertet als: 2 + (3 * 6) = 2 + 18 = 20
print(2 + 3 * 6)

## Klammern überschreiben die Operatorpräzedenz
## Dies wird ausgewertet als: 5 * 6 = 30
print((2 + 3) * 6)

## Potenzierung
print(2 ** 8)

## Ganzzahlige Division
print(23 // 7)

## Modulo/Restwert
print(23 % 7)

## Ein komplexerer Ausdruck
print((5 - 1) * ((7 + 1) / (3 - 1)))

Führen Sie nun das Skript aus, indem Sie ein Terminal öffnen und den folgenden Befehl eingeben:

python3 main.py

Sie sollten die folgende Ausgabe sehen, wobei jedes Ergebnis in einer neuen Zeile steht:

20
30
256
3
2
16.0

Augmented Assignment Operatoren

In diesem Schritt untersuchen Sie die erweiterten Zuweisungsoperatoren. Diese bieten eine prägnante Möglichkeit, eine Operation an einer Variablen durchzuführen und den neuen Wert wieder dieser Variablen zuzuweisen.

Hier ist eine Tabelle dieser Operatoren und ihrer Äquivalente:

Lassen Sie uns üben, sie zu verwenden. Löschen Sie die Datei main.py und fügen Sie den folgenden Code hinzu, um zu sehen, wie sie mit Strings, Zahlen und Listen funktionieren.

## Erweiterte Zuweisung mit einem String
greeting = 'Hello'
greeting += ' world!'
print(greeting)

## Eine Zahl um 1 erhöhen
number = 1
number += 1
print(number)

## Listenelemente replizieren
my_list = ['item']
my_list *= 3
print(my_list)

Führen Sie das Skript im Terminal aus:

python3 main.py

Die Ausgabe zeigt die Ergebnisse der erweiterten Zuweisungen:

Hello world!
2
['item', 'item', 'item']

Walrus Operator

In diesem Schritt lernen Sie den Walross-Operator (:=) kennen, der offiziell als Zuweisungsausdrucksoperator (Assignment Expression Operator) bezeichnet wird. Dieser Operator, eingeführt in Python 3.8, ermöglicht es Ihnen, einer Variablen einen Wert als Teil eines größeren Ausdrucks zuzuweisen.

Er ist nützlich, um Code zu vereinfachen, bei dem Sie einen Wert unmittelbar nach seiner Berechnung verwenden müssen.

Sehen wir ihn in Aktion. Löschen Sie die Datei main.py und fügen Sie den folgenden Code hinzu:

## Der Walross-Operator weist "Hello World!" my_var zu
## und gibt den Wert zurück, der dann gedruckt wird.
print(my_var := "Hello World!")

## Die Variable my_var steht nun zur Verwendung bereit
print(my_var)

## Sie können ihn auch verwenden, um einer Variablen innerhalb eines Ausdrucks einen neuen Wert zuzuweisen
print(my_var := "Hello")
print(my_var)

Führen Sie das Skript aus:

python3 main.py

Sie sehen die folgende Ausgabe, die demonstriert, dass die Variable zugewiesen wurde und ihr Wert im selben Ausdruck zurückgegeben wurde:

Hello World!
Hello World!
Hello
Hello

Datentypen

In diesem Schritt erhalten wir einen Überblick über die neun zentralen eingebauten Datentypen von Python. Das Verständnis von Datentypen ist entscheidend, da sie definieren, welche Art von Werten eine Variable speichern kann und welche Operationen darauf ausgeführt werden können.

Um diese Datentypen in der Praxis zu sehen, löschen Sie Ihre main.py-Datei und fügen Sie den folgenden Code hinzu. Wir definieren Variablen verschiedener Typen und geben dann ihren Typ mithilfe der eingebauten Funktion type() aus.

## Zahlen
age = 25                    ## int
price = 19.99               ## float
coordinate = 2 + 3j         ## complex

## Text
name = "Alice"              ## str

## Boolesch
is_student = True           ## bool

## None
result = None               ## NoneType

## Sammlungen
scores = [85, 92, 78]       ## list
person = {'name': 'Bob', 'age': 30}  ## dict
coordinates = (10, 20)      ## tuple
unique_ids = {1, 2, 3}      ## set

print(type(age))
print(type(price))
print(type(name))
print(type(is_student))
print(type(scores))
print(type(person))
print(type(coordinates))
print(type(unique_ids))

Führen Sie das Skript aus, um den Typ jeder Variablen zu sehen:

python3 main.py

Ihre Ausgabe sollte wie folgt aussehen:

<class 'int'>
<class 'float'>
<class 'str'>
<class 'bool'>
<class 'list'>
<class 'dict'>
<class 'tuple'>
<class 'set'>

Verkettung und Wiederholung (Konkatenation und Replikation)

In diesem letzten Schritt lernen Sie zwei grundlegende String-Operationen kennen: Konkatenation (Verkettung) und Replikation (Wiederholung).

String-Konkatenation ist der Prozess des Zusammenfügens von Strings. In Python werden benachbarte String-Literale automatisch konkateniert.

String-Replikation verwendet den *-Operator, um einen neuen String zu erstellen, indem ein vorhandener String mehrmals wiederholt wird.

Probieren wir diese Operationen aus. Löschen Sie die Datei main.py und fügen Sie den folgenden Code hinzu:

## String-Konkatenation: benachbarte String-Literale werden automatisch zusammengefügt.
## Wir verwenden print(), um das Ergebnis anzuzeigen.
concatenated_string = 'Alice' 'Bob'
print(concatenated_string)

## String-Replikation: Wiederholen Sie einen String mehrmals mit dem * Operator.
replicated_string = 'Alice' * 5
print(replicated_string)

Führen Sie nun das Skript im Terminal aus:

python3 main.py

Sie sehen die Ergebnisse der beiden Operationen:

AliceBob
AliceAliceAliceAliceAlice

Dies demonstriert, wie einfach Sie Strings in Python bearbeiten können.

Zusammenfassung

Herzlichen Glückwunsch zum Abschluss dieses Labs! Sie haben Ihre ersten Schritte in die Welt der Python-Programmierung unternommen.

In diesem Lab haben Sie mehrere grundlegende Konzepte kennengelernt:

• Mathematische Operatoren (Math Operators): Sie haben die Verwendung von Operatoren wie +, *, / und ** geübt und deren Vorrangstellung (Precedence) verstanden.
• Zuweisungsoperatoren mit Erweiterung (Augmented Assignment Operators): Sie haben Abkürzungen wie += und *= entdeckt, um prägnanteren Code zu schreiben.
• Walrus-Operator (Walrus Operator): Sie wurden in den :=-Operator eingeführt, um Variablen innerhalb von Ausdrücken zuzuweisen.
• Datentypen (Data Types): Sie erhielten einen Überblick über Pythons zentrale Datentypen, einschließlich Zahlen, Strings, Booleans und Sammlungen (Collections).
• String-Konkatenation und -Replikation: Sie lernten, wie man Strings zusammenfügt und wiederholt.

Diese Konzepte sind die Bausteine für das Schreiben komplexerer und leistungsfähigerer Python-Programme. Üben Sie weiter und erkunden Sie, was Python zu bieten hat!