Ein kleines Programm ausführen

Einführung

In diesem Lab werden Sie Ihre ersten Schritte in der Python-Programmierung unternehmen. Zunächst überprüfen Sie, ob Python korrekt auf Ihrem System installiert ist. Anschließend lernen Sie, wie Sie den interaktiven Python-Interpreter verwenden.

Als Nächstes bearbeiten und führen Sie ein einfaches Python-Programm aus. Die Datei, die Sie während dieses Prozesses erstellen werden, ist art.py.

Skills Graph

Überprüfen der Python-Installation und Verwenden des interaktiven Interpreters

Der interaktive Python-Interpreter ist ein sehr nützliches Werkzeug. Es ermöglicht Ihnen, Python-Code Zeile für Zeile auszuführen und sofort die Ergebnisse zu sehen. Dies ist ideal für Anfänger, da Sie kleine Code-Schnipsel testen können, ohne ein ganzes Programm schreiben zu müssen. Bevor wir mit der Schreibung vollwertiger Programme beginnen, müssen wir sicherstellen, dass Python korrekt auf Ihrem System installiert ist. Anschließend lernen wir, wie Sie diesen Interpreter verwenden, um Python-Code auszuführen.

Starten des Python-Interpreters

1. Zunächst müssen Sie im WebIDE ein Terminal öffnen. Das Terminal ist wie ein Befehlszentrum, in dem Sie Befehle eingeben können, um mit Ihrem Computer zu interagieren. Sie finden eine Terminal-Tab am unteren Bildschirmrand. Sobald Sie sie geöffnet haben, können Sie mit der Eingabe von Befehlen beginnen.

2. Im Terminal werden wir überprüfen, ob Python installiert ist und welche Version Sie haben. Geben Sie den folgenden Befehl ein und drücken Sie dann die Eingabetaste:

   python3 --version

   Dieser Befehl fordert Ihr System auf, die Version von Python anzuzeigen, die derzeit installiert ist. Wenn Python korrekt installiert ist, sehen Sie eine Ausgabe ähnlich der folgenden:

   Python 3.10.x

   Das x hier repräsentiert eine spezifische Patch-Nummer, die je nach Ihrer Installation variieren kann.

3. Da wir nun wissen, dass Python installiert ist, lassen Sie uns den interaktiven Python-Interpreter starten. Geben Sie den folgenden Befehl im Terminal ein und drücken Sie die Eingabetaste:

   python3

   Nachdem Sie die Eingabetaste gedrückt haben, sehen Sie einige Informationen über die Python-Version und andere Details. Die Ausgabe sieht in etwa so aus:

   Python 3.10.x (default, ...)
   [GCC x.x.x] on linux
   Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
   >>>

   Die >>>-Eingabeaufforderung signalisiert, dass der Python-Interpreter gestartet und läuft und darauf wartet, dass Sie Python-Befehle eingeben.

Versuchen einfacher Python-Befehle

Da der Python-Interpreter jetzt läuft, lassen Sie uns einige grundlegende Python-Befehle ausprobieren. Diese Befehle helfen Ihnen zu verstehen, wie Python funktioniert und wie Sie den Interpreter verwenden.

1. Geben Sie an der >>>-Eingabeaufforderung den folgenden Befehl ein und drücken Sie die Eingabetaste:

   >>> print('Hello World')

   Die print-Funktion in Python wird verwendet, um Text auf dem Bildschirm anzuzeigen. Wenn Sie diesen Befehl ausführen, sehen Sie die folgende Ausgabe:

   Hello World
   >>>

   Dies zeigt, dass die print-Funktion den Text 'Hello World' erfolgreich angezeigt hat.

2. Versuchen wir eine einfache mathematische Berechnung. Geben Sie an der Eingabeaufforderung ein:

   >>> 2 + 3

   Python wertet diesen Ausdruck automatisch aus und zeigt Ihnen das Ergebnis. Sie sehen:

   5
   >>>

   Dies zeigt, dass Python grundlegende arithmetische Operationen ausführen kann.

3. Als Nächstes erstellen wir eine Variable und verwenden sie. Variablen in Python werden verwendet, um Daten zu speichern. Geben Sie die folgenden Befehle an der Eingabeaufforderung ein:

   >>> message = "Learning Python"
   >>> print(message)

   In der ersten Zeile erstellen wir eine Variable namens message und speichern die Zeichenkette "Learning Python" darin. In der zweiten Zeile verwenden wir die print-Funktion, um den in der message-Variable gespeicherten Wert anzuzeigen. Die Ausgabe wird sein:

   Learning Python
   >>>

   Der Python-Interpreter führt jede Code-Zeile aus, sobald Sie sie eingegeben haben. Dies macht es zu einem großartigen Werkzeug, um Ideen schnell zu testen und Python-Konzepte zu lernen.

Beenden des Interpreters

Wenn Sie mit dem Experimentieren mit dem Python-Interpreter fertig sind, können Sie ihn auf eine der folgenden Arten beenden:

1. Sie können den folgenden Befehl an der >>>-Eingabeaufforderung eingeben und die Eingabetaste drücken:

   >>> exit()

   Oder Sie können diesen alternativen Befehl verwenden:

   >>> quit()

   Beide Befehle veranlassen den Python-Interpreter, das Ausführen zu beenden und Sie zurück zum normalen Terminal-Prompt zu bringen.

2. Eine andere Möglichkeit, den Interpreter zu beenden, ist, die Tasten Ctrl+D auf Ihrer Tastatur zu drücken. Dies ist eine Tastenkombination, die ebenfalls den Python-Interpreter stoppt.

Nachdem Sie den Interpreter beendet haben, kehren Sie zum normalen Terminal-Prompt zurück, wo Sie andere Befehle auf Ihrem System ausführen können.

Erstellen eines einfachen Python-Programms

Nachdem wir bestätigt haben, dass Python korrekt funktioniert, ist es an der Zeit, unsere erste Python-Programmdatei zu erstellen. Für Anfänger ist es immer eine gute Idee, mit etwas Einfachem zu beginnen, bevor Sie zu komplexeren Programmen übergehen. Auf diese Weise können Sie die grundlegenden Konzepte und die Syntax von Python schrittweise verstehen.

Erstellen Ihrer ersten Python-Datei

Zunächst erstellen wir eine neue Python-Datei. So können Sie es machen:

1. Im WebIDE wird Ihnen ein Panel auf der linken Seite des Bildschirms auffallen, das als Explorer-Panel bezeichnet wird. Dieses Panel hilft Ihnen, sich durch verschiedene Dateien und Verzeichnisse in Ihrem Projekt zu bewegen. Finden Sie dieses Panel.

2. Sobald Sie das Explorer-Panel gefunden haben, müssen Sie zum Verzeichnis /home/labex/project navigieren. Hier werden wir unser Python-Programm speichern.

3. Klicken Sie mit der rechten Maustaste irgendwo im Explorer-Panel. Ein Menü wird erscheinen. Wählen Sie aus diesem Menü "New File" (Neue Datei) aus. Diese Aktion erstellt eine neue, leere Datei.

4. Nachdem Sie die neue Datei erstellt haben, müssen Sie ihr einen Namen geben. Benennen Sie die Datei hello.py. In Python haben Dateien normalerweise die Endung .py, was darauf hinweist, dass sie Python-Code enthalten.

5. Öffnen Sie jetzt die neu erstellte hello.py-Datei im Editor. Geben Sie im Editor den folgenden Code ein:

   ## This is a simple Python program
   
   name = input("Enter your name: ")
   print(f"Hello, {name}! Welcome to Python programming.")

   Lassen Sie uns diesen Code analysieren. Die Zeile, die mit # beginnt, ist ein Kommentar. Kommentare werden verwendet, um zu erklären, was der Code tut, und werden vom Python-Interpreter ignoriert. Die input()-Funktion wird verwendet, um Benutzereingaben zu erhalten. Sie zeigt die Nachricht "Enter your name: " an und wartet darauf, dass der Benutzer etwas eingibt. Der vom Benutzer eingegebene Wert wird dann in der Variable name gespeichert. Die print()-Funktion wird verwendet, um Ausgaben auf dem Bildschirm anzuzeigen. Das f"Hello, {name}!" ist ein f-String, was eine bequeme Möglichkeit ist, Strings in Python zu formatieren. Es ermöglicht Ihnen, den Wert einer Variable direkt in einen String einzufügen.

6. Nachdem Sie den Code eingegeben haben, müssen Sie die Datei speichern. Sie können dies tun, indem Sie auf Ihrer Tastatur Ctrl+S drücken oder indem Sie aus dem Menü "File > Save" (Datei > Speichern) auswählen. Das Speichern der Datei stellt sicher, dass Ihre Änderungen beibehalten werden.

Ausführen Ihres ersten Python-Programms

Nachdem Sie Ihr Python-Programm erstellt und gespeichert haben, ist es an der Zeit, es auszuführen. So geht es:

1. Öffnen Sie ein Terminal im WebIDE, wenn es noch nicht geöffnet ist. Das Terminal ermöglicht es Ihnen, Befehle auszuführen und Programme auszuführen.

2. Bevor Sie das Python-Programm ausführen, müssen Sie sicherstellen, dass Sie sich im richtigen Verzeichnis befinden. Geben Sie den folgenden Befehl im Terminal ein:

   cd ~/project

   Dieser Befehl wechselt das aktuelle Arbeitsverzeichnis in das project-Verzeichnis in Ihrem Home-Verzeichnis.

3. Sobald Sie sich im richtigen Verzeichnis befinden, können Sie Ihr Python-Programm ausführen. Geben Sie den folgenden Befehl im Terminal ein:

   python3 hello.py

   Dieser Befehl teilt dem Python-Interpreter mit, die hello.py-Datei auszuführen.

4. Wenn das Programm ausgeführt wird, werden Sie aufgefordert, Ihren Namen einzugeben. Geben Sie Ihren Namen ein und drücken Sie die Eingabetaste.

5. Nachdem Sie die Eingabetaste gedrückt haben, sollten Sie eine Ausgabe ähnlich der folgenden sehen:

   Enter your name: John
   Hello, John! Welcome to Python programming.

   Die tatsächliche Ausgabe wird den Namen anzeigen, den Sie eingegeben haben, anstelle von "John".

Dieses einfache Programm demonstriert mehrere wichtige Konzepte in Python:

• Erstellen einer Python-Datei: Sie haben gelernt, wie Sie eine neue Python-Datei im WebIDE erstellen.
• Hinzufügen von Kommentaren: Kommentare werden verwendet, um den Code zu erklären und ihn verständlicher zu machen.
• Erhalten von Benutzereingaben mit der input()-Funktion: Diese Funktion ermöglicht es Ihrem Programm, mit dem Benutzer zu interagieren.
• Verwenden von Variablen zum Speichern von Daten: Variablen werden verwendet, um Werte zu speichern, die später im Programm verwendet werden können.
• Anzeigen von Ausgaben mit der print()-Funktion: Diese Funktion wird verwendet, um Informationen auf dem Bildschirm anzuzeigen.
• Verwenden von f-Strings zur String-Formatierung: F-Strings bieten eine bequeme Möglichkeit, Variablen in Strings einzufügen.

Erstellen eines fortgeschritteneren Python-Programms

Nachdem Sie die Grundlagen von Python erlernt haben, ist es an der Zeit, den nächsten Schritt zu gehen und ein fortgeschritteneres Python-Programm zu erstellen. Dieses Programm wird ASCII-Art-Muster generieren, die einfache, aber optisch interessante Designs aus Textzeichen sind. Durch die Arbeit an diesem Programm werden Sie mehrere wichtige Python-Konzepte lernen und anwenden, wie das Importieren von Modulen, das Definieren von Funktionen und die Verarbeitung von Befehlszeilenargumenten.

Erstellen des ASCII-Art-Programms

1. Zunächst müssen wir die Datei art.py im WebIDE öffnen. Diese Datei wurde während des Einrichtungsprozesses erstellt. Sie finden sie im Verzeichnis /home/labex/project. Das Öffnen dieser Datei ist der Ausgangspunkt für das Schreiben unseres ASCII-Art-Programms.

2. Sobald die Datei geöffnet ist, werden Sie feststellen, dass sie möglicherweise bereits etwas Inhalt hat. Wir müssen diesen löschen, da wir unseren eigenen Code von Grund auf neu schreiben werden. Löschen Sie also alle vorhandenen Inhalte in der Datei. Kopieren Sie dann den folgenden Code in die Datei art.py. Dieser Code ist der Kern unseres ASCII-Art-Generators.

   ## art.py - A program to generate ASCII art patterns
   
   import sys
   import random
   
   ## Characters used for the art pattern
   chars = '\|/'
   
   def draw(rows, columns):
       """
       Generate and print an ASCII art pattern with the specified dimensions.
   
       Args:
           rows: Number of rows in the pattern
           columns: Number of columns in the pattern
       """
       for r in range(rows):
           ## For each row, create a string of random characters
           line = ''.join(random.choice(chars) for _ in range(columns))
           print(line)
   
   ## This code only runs when the script is executed directly
   if __name__ == '__main__':
       ## Check if the correct number of arguments was provided
       if len(sys.argv) != 3:
           print("Error: Incorrect number of arguments")
           print("Usage: python3 art.py rows columns")
           print("Example: python3 art.py 10 20")
           sys.exit(1)
   
       try:
           ## Convert the arguments to integers
           rows = int(sys.argv[1])
           columns = int(sys.argv[2])
   
           ## Call the draw function with the specified dimensions
           draw(rows, columns)
       except ValueError:
           print("Error: Both arguments must be integers")
           sys.exit(1)

3. Nachdem Sie den Code in die Datei kopiert haben, ist es wichtig, Ihre Arbeit zu speichern. Sie können dies tun, indem Sie auf Ihrer Tastatur Ctrl + S drücken. Alternativ können Sie zum Menü gehen und "File > Save" auswählen. Das Speichern der Datei stellt sicher, dass Ihr Code gespeichert und zum Ausführen bereit ist.

Verständnis des Codes

Schauen wir uns genauer an, was dieses Programm tut. Das Verständnis des Codes ist entscheidend, damit Sie ihn in Zukunft modifizieren und erweitern können.

• Import-Anweisungen: Die Zeilen import sys und import random werden verwendet, um Python's integrierte Module einzubinden. Das sys-Modul bietet Zugang zu einigen Variablen, die vom Python-Interpreter verwendet oder verwaltet werden, sowie zu Funktionen, die stark mit dem Interpreter interagieren. Das random-Modul ermöglicht es uns, Zufallszahlen zu generieren, die wir verwenden werden, um zufällige ASCII-Art-Muster zu erstellen.
• Zeichensatz: Die Zeile chars = '\|/' definiert den Zeichensatz, der für die Erstellung unseres ASCII-Art verwendet wird. Diese Zeichen werden zufällig ausgewählt, um die Muster zu bilden.
• Die draw()-Funktion: Diese Funktion ist für die Erstellung der ASCII-Art-Muster verantwortlich. Sie nimmt zwei Argumente, rows und columns, die die Abmessungen des Musters angeben. Innerhalb der Funktion wird eine Schleife verwendet, um jede Zeile des Musters zu erstellen, indem Zeichen aus dem chars-Zeichensatz zufällig ausgewählt werden.
• Hauptblock: Der Block if __name__ == '__main__': ist ein spezielles Konstrukt in Python. Es stellt sicher, dass der Code innerhalb dieses Blocks nur ausgeführt wird, wenn die Datei art.py direkt ausgeführt wird. Wenn die Datei in eine andere Python-Datei importiert wird, wird dieser Code nicht ausgeführt.
• Argumentverarbeitung: Die Variable sys.argv enthält die Befehlszeilenargumente, die an das Programm übergeben werden. Wir überprüfen, ob genau 3 Argumente angegeben werden (der Name des Skripts selbst plus zwei Zahlen, die die Anzahl der Zeilen und Spalten darstellen). Dies hilft uns sicherzustellen, dass der Benutzer die richtigen Eingaben macht.
• Fehlerbehandlung: Der try/except-Block wird verwendet, um Fehler zu erkennen, die auftreten können. Wenn der Benutzer ungültige Eingaben macht, wie z. B. nicht ganzzahlige Werte für die Zeilen und Spalten, wird der try-Block einen ValueError auslösen, und der except-Block wird eine Fehlermeldung ausgeben und das Programm beenden.

Ausführen des Programms

1. Um unser Programm auszuführen, müssen wir zunächst ein Terminal im WebIDE öffnen. Im Terminal geben wir die Befehle ein, um unser Python-Skript auszuführen.

2. Sobald das Terminal geöffnet ist, müssen wir in das Projektverzeichnis navigieren. Hier befindet sich unsere Datei art.py. Verwenden Sie den folgenden Befehl im Terminal:

   cd ~/project

   Dieser Befehl wechselt das aktuelle Arbeitsverzeichnis in das Projektverzeichnis.

3. Nun, da wir uns im richtigen Verzeichnis befinden, können wir das Programm ausführen. Verwenden Sie den folgenden Befehl:

   python3 art.py 5 10

   Dieser Befehl teilt Python mit, das Skript art.py mit 5 Zeilen und 10 Spalten auszuführen. Wenn Sie diesen Befehl ausführen, sehen Sie ein 5×10-Muster von Zeichen im Terminal. Die Ausgabe sieht in etwa so aus:

   |\//\\|\//
   /\\|\|//\\
   \\\/\|/|/\
   //|\\\||\|
   \|//|/\|/\

   Denken Sie daran, dass das tatsächliche Muster zufällig ist, sodass Ihre Ausgabe sich von dem hier gezeigten Beispiel unterscheiden wird.

4. Sie können mit verschiedenen Abmessungen experimentieren, indem Sie die Argumente im Befehl ändern. Versuchen Sie beispielsweise den folgenden Befehl:

   python3 art.py 8 15

   Dies wird ein größeres Muster mit 8 Zeilen und 15 Spalten generieren.

5. Um die Fehlerbehandlung in Aktion zu sehen, versuchen Sie, ungültige Argumente anzugeben. Führen Sie den folgenden Befehl aus:

   python3 art.py

   Sie sollten eine Fehlermeldung wie die folgende sehen:

   Error: Incorrect number of arguments
   Usage: python3 art.py rows columns
   Example: python3 art.py 10 20

Experimentieren mit dem Code

Sie können die ASCII-Art-Muster interessanter gestalten, indem Sie den Zeichensatz ändern. So können Sie es machen:

1. Öffnen Sie die Datei art.py erneut im Editor. Hier werden wir die Änderungen am Code vornehmen.

2. Suchen Sie die Variable chars im Code. Ändern Sie sie, um andere Zeichen zu verwenden. Beispielsweise können Sie den folgenden Code verwenden:

   chars = '*#@+.'

   Dies wird den Zeichensatz ändern, der für die Erstellung des ASCII-Art verwendet wird.

3. Nachdem Sie die Änderung vorgenommen haben, speichern Sie die Datei erneut mit Ctrl + S oder "File > Save". Führen Sie dann das Programm mit dem folgenden Befehl aus:

   python3 art.py 5 10

   Jetzt sehen Sie ein anderes Muster mit Ihren neuen Zeichen.

Diese Übung demonstriert mehrere wichtige Python-Konzepte, darunter:

• Modulimporte: Wie man zusätzliche Funktionen aus Python's integrierten Modulen einbindet.
• Funktionsdefinition: Wie man Funktionen definiert und verwendet, um seinen Code zu organisieren.
• Befehlszeilenargumentverarbeitung: Wie man Benutzereingaben von der Befehlszeile akzeptiert und verarbeitet.
• Fehlerbehandlung mit try/except: Wie man Fehler in seinem Programm elegant behandelt.
• Zeichenkettenmanipulation: Wie man Zeichenketten erstellt und manipuliert, um die ASCII-Art-Muster zu bilden.
• Zufallszahlengenerierung: Wie man Zufallswerte generiert, um einzigartige Muster zu erstellen.
• Listen-Abstraktionen: Eine kompakte Möglichkeit, Listen in Python zu erstellen, die in der draw()-Funktion verwendet wird.

Zusammenfassung

In diesem Lab haben Sie eine Vielzahl von Python-Grundlagen gelernt. Sie haben erfolgreich die Python-Installation auf Ihrem System verifiziert, den interaktiven Interpreter für einfache Befehle verwendet und grundlegende Programme erstellt, die Benutzereingaben akzeptieren und ASCII-Art-Muster generieren. Sie haben auch wichtige Python-Konzepte wie Syntax, Datentypen, Variablen und Funktionsdefinitionen verstanden.

Diese Fähigkeiten sind die Grundlage für die Python-Entwicklung. Sie wissen jetzt, wie Sie den interaktiven Modus für schnelles Testen nutzen und vollständige Python-Programme erstellen und ausführen können. Um Ihre Python-Reise fortzusetzen, sollten Sie erwägen, mehr integrierte Funktionen und Module zu erkunden, über Datenstrukturen zu lernen, komplexe reale Programme zu erstellen und objektorientierte Programmierung in Python zu studieren.