2  Python und IDLE

In diesem Kapitel lernen wir die grundlegenden Schritte kennen, um mit Python zu beginnen.

Python hat sich zu einer der beliebtesten Programmiersprachen in den Bereichen Data Science und KI entwickelt, und das aus gutem Grund. Hier sind einige der Hauptvorteile von Python:

  1. Einfach zu erlernen: Python wurde mit dem Ziel entwickelt, leicht lesbar und verständlich zu sein. Seine klare und übersichtliche Syntax macht es ideal für Einsteiger/innen.

  2. Vielseitig einsetzbar: Von Analytics und Statistik über Data Science bis hin zu künstlicher Intelligenz - Python kann in vielen Bereichen eingesetzt werden.

  3. Umfangreiche Software-Pakete: Python verfügt über eine breite Palette an Erweiterungen für verschiedene Anwendungsbereiche (bspw. spezialisierte Werkzeuge für Datenanalyse und -verarbeitung).

  4. Große Community und KI-Unterstützung: Die Python-Community ist riesig und sehr aktiv. Das bedeutet, dass es eine Fülle von Dokumentationen, Tutorials und Hilfe (bspw. in dem Forum stack overflow) gibt, wenn man sie braucht. Zusätzlich können auch generative KI-Modelle wie ChatGPT, Claude oder Gemini Python-Code verstehen und bei Fragen oder Problemen Hilfestellung geben.

Größere Python-Aktualisierungen werden in der Regel einmal pro Jahr veröffentlicht. Dieser regelmäßige Release-Zyklus sorgt dafür, dass neue Funktionen, Verbesserungen und Fehlerbehebungen kontinuierlich in die Sprache einfließen und Python auf dem neuesten Stand bleibt. Im September 2024 war die aktuelle Python-Version 3.12.5.

Die Versionsnummer setzt sich wie folgt zusammen:

Diese Struktur der Versionsnummern hilft, die Art und Bedeutung der Änderungen in jeder neuen Python-Version zu verstehen. Ähnlich wie bei Software-Updates auf einem Smartphone oder Computer zeigen diese Zahlen an, dass Python kontinuierlich verbessert und aktualisiert wird, wobei größere Änderungen seltener sind als kleinere Anpassungen und Fehlerbehebungen.

Um mit Python zu arbeiten, benötigt man eine Entwicklungsumgebung. Eine der einfachsten und am leichtesten zugänglichen Optionen ist IDLE (Integrated Development and Learning Environment).

Als nächstes werden wir Python installieren und erste Schritte mit dem Python-Editor IDLE machen.

2.1 Python-Installation Windows

  1. Download des Installationsprogramms:
    • Offizielle Python-Website besuchen.
    • Neueste Version für Windows herunterladen (in der Regel die 64-Bit-Version: “Windows installer (64-bit)”“).
  2. Ausführen des Installationsprogramms:
    • Wichtig: Programm als Administrator ausführen (Rechtsklick -> “Als Administrator ausführen”).
    • Das Kästchen “Add Python 3.x to PATH” am unteren Rand des Installationsfensters anzukreuzen. Dies ermöglicht es uns, Python von überall auf unserem System aus zu nutzen.
  3. Anpassung der Installation (optional):
    • Für Fortgeschrittene: Mit einem Klick auf “Customize installation” können wir zusätzliche Funktionen auswählen.
  4. Start der Installation:
    • Ein Klick auf “Install Now” startet den Prozess.

Nach der Installation wollen wir sicherstellen, dass alles korrekt funktioniert:

  1. Öffnen der Eingabeaufforderung.
  2. Folgenden Befehl eingeben:
python3 --version

Wenn alles geklappt hat, sehen wir die Versionsnummer der installierten Python-Version.

Hinweis zu verschiedenen Python-Versionen

Es kann vorkommen, dass wir mehrere Python-Versionen auf unserem System haben. Das ist normal und kein Grund zur Sorge. Später im Kurs werden wir lernen, wie wir effektiv mit verschiedenen Python-Umgebungen arbeiten können.

2.2 Python-Installation Mac

  1. Download des Installationsprogramms:
  2. Python installieren:
    • Öffnen der heruntergeladenen .pkg-Datei.
    • Anweisungen des Installationsassistenten folgen.

    Auf dem Mac ist eine .pkg-Datei ein Installationspaket, das verwendet wird, um Software oder andere Dateien auf dem System zu installieren.

Nach der Installation wollen wir sicherstellen, dass alles korrekt funktioniert:

  1. Öffnen des Terminals
  2. Folgenden Befehl eingeben:
python3 --version

Wenn alles geklappt hat, sehen wir die Versionsnummer der installierten Python-Version.

Hinweis zu verschiedenen Python-Versionen

Es kann vorkommen, dass wir mehrere Python-Versionen auf unserem System haben. Das ist normal und kein Grund zur Sorge. Später im Kurs werden wir lernen, wie wir effektiv mit verschiedenen Python-Umgebungen arbeiten können.

2.3 Python IDLE

IDLE (Integrated Development and Learning Environment) ist eine integrierte Entwicklungsumgebung, die speziell für Python entwickelt wurde und mit jeder Standard-Python-Installation mitgeliefert wird. Sie ist besonders nützlich für Anfänger/innen und für kleine Projekte.

IDLE bietet zwei Hauptmodi für die Arbeit mit Python:

  1. Die Shell: Eine interaktive Schnittstelle zum Python-Interpreter, in dem wir Python-Code direkt eingeben und ausführen können. Dies ist nützlich für schnelle Experimente und das Testen von Codezeilen.

  2. Der Skript-Editor: Hier können längere Python-Programme (Skripte) geschrieben, bearbeitet und als Textdateien gespeichert werden.

In Abbildung 2.1 ist die interaktive IDLE-Shell mit der Python-Version 3.12.1 zu sehen.

Abbildung 2.1: IDLE Shell

2.3.1 Python Interpreter

Der Python-Interpreter ist das Kernstück der Python-Programmierumgebung. Er hat folgende Hauptfunktionen:

  • Ausführung: Liest und führt Python-Code aus, indem er ihn in für den Computer verständliche Anweisungen übersetzt.
  • Interaktivität: Ermöglicht die direkte Eingabe und Ausführung von Python-Befehlen.
  • Fehlerprüfung: Erkennt Fehler und gibt entsprechende Fehlermeldungen aus.

IDLE nutzt den Python-Interpreter, um Code auszuführen. In der Python Shell arbeiten wir direkt mit dem Interpreter im interaktiven Modus, während der Datei-Editor es uns ermöglicht, längere Skripte zu schreiben, die dann vom Interpreter ausgeführt werden können.

2.3.2 Python-Skript

Ein Python-Skript ist eine Textdatei mit der Endung .py, die eine Reihe von Python-Anweisungen enthält. Diese Anweisungen dienen dazu, eine spezifische Aufgabe auszuführen oder ein Problem zu lösen.

Eigenschaften von Python-Skripten:

  • Ausführung: Skripte werden direkt vom Python-Interpreter Zeile für Zeile ausgeführt, ohne vorherige Übersetzung (“Kompilierung”) in Maschinencode.
  • Lesbarkeit: Der Code kann mit jedem Texteditor geöffnet und bearbeitet werden.
  • Organisation: Skripte helfen, Python-Programme zu strukturieren und zu organisieren.
Vorteile von Skripten
  • Wiederverwendbarkeit: Einmal geschrieben, kann ein Skript immer wieder ausgeführt werden.
  • Automatisierung: Skripte eignen sich hervorragend, um wiederholende Aufgaben zu automatisieren.
  • Schnelle Entwicklung: Änderungen können schnell vorgenommen und getestet werden.
  • Dokumentation: Skripte dienen als dokumentierte Abfolge von Befehlen, die leicht geteilt und verstanden werden können.

2.3.3 Arbeiten mit IDLE

  • Windows: Startmenü öffnen und nach “IDLE” suchen.
  • Mac: In Spotlight-Suche (Cmd + Leertaste) “IDLE” eingeben und auswählen.

  1. IDLE-Shell:

    • Ist eine interaktive Schnittstelle zum Python-Interpreter.
    • Hier können wir direkt Python-Code eingeben und ausführen.
    • Probieren wir es aus: Geben wir 2 + 3 ein und drücken Enter. Wir sehen sofort das Ergebnis!

  2. Unser erstes Python-Skript:

    • Wir öffnen eine neue Datei mit: Datei > Neue Datei

    • Es öffnet sich ein neues Fenster, in dem das Skript geschrieben werden kann

    • Folgenden Code eingeben:

      print("Hallo, Python!")

    In Abbildung 2.2 sehen wir den Code in der Datei.

    Abbildung 2.2: IDLE Skript
    • Die Datei nun als hallo.py speichern (idealerweise in unserem code-Ordner).
    • Skript ausführen: F5 drücken (Mac: fn + F5) oder Ausführen > Modul ausführen wählen.
    • Wir sehen nun unterhalb des Skripts unsere Ausgabe in der IDLE-Shell (siehe Abbildung 2.3).
    Abbildung 2.3: IDLE Skript und darunter die Ausgabe in der Shell

Wie wir gesehen haben, bietet Python IDLE eine einfache Oberfläche für die Codeentwicklung und -ausführung. In einem der folgenden Abschnitte werden wir fortschrittlichere Entwicklungsumgebungen wie Visual Studio Code kennenlernen, die größere Projekte mit zusätzlichen Funktionen unterstützen.