Lerne X in Y Minuten

# Einzeilige Kommentare beginnen mit einer Raute (Doppelkreuz)

""" Mehrzeilige Strings werden mit
    drei '-Zeichen geschrieben und werden
    oft als Kommentare genutzt.
"""

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## 1. Primitive Datentypen und Operatoren
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# Die Zahlen
3 #=> 3

# Mathematik funktioniert so, wie man das erwartet
1 + 1 #=> 2
8 - 1 #=> 7
10 * 2 #=> 20

# Außer Division, welche automatisch Gleitkommazahlen zurückgibt
35 / 5  # => 7.0

# Eine Division kann mit "//" für positive sowie negative Werte abgerundet werden.
5 // 3     # => 1
5.0 // 3.0 # => 1.0 # funktioniert auch mit floats
-5 // 3  # => -2
-5.0 // 3.0 # => -2.0

# Benutzt man eine Gleitkommazahl, ist auch das Ergebnis eine solche
3 * 2.0 # => 6.0

# Der Rest einer Division
7 % 3 # => 1

# Potenz
2**4 # => 16

# Rangfolge wird mit Klammern erzwungen
(1 + 3) * 2 #=> 8

# Boolesche Ausdrücke sind primitive Datentypen
True
False

# Mit not wird negiert
not True #=> False
not False #=> True

# Boolesche Operatoren
# Hinweis: "and" und "or" müssen klein geschrieben werden
True and False #=> False
False or True #=> True

# Für die Benutzung von Booleschen Operatoren und ganzen Zahlen
0 and 2 #=> 0
-5 or 0 #=> -5
0 == False #=> True
2 == True #=> False
1 == True #=> True

# Gleichheit ist ==
1 == 1 #=> True
2 == 1 #=> False

# Ungleichheit ist !=
1 != 1 #=> False
2 != 1 #=> True

# Ein paar weitere Vergleiche
1 < 10 #=> True
1 > 10 #=> False
2 <= 2 #=> True
2 >= 2 #=> True

# Vergleiche können verknüpft werden!
1 < 2 < 3 #=> True
2 < 3 < 2 #=> False

# Strings werden mit " oder ' gebildet
"Das ist ein String."
'Das ist auch ein String.'

# Strings können auch addiert werden! Vermeide dies aber lieber.
"Hallo " + "Welt!" #=> "Hallo Welt!"
# Strings können ohne "+" addiert werden
"Hallo " "Welt!"  # => "Hallo Welt!"

# Ein String kann wie eine Liste von Zeichen verwendet werden
"Das ist ein String"[0] #=> 'D'

# .format kann Strings formatieren
"{} können {} werden".format("Strings", "formatiert")

# Schneller geht das mit Wiederholungen
"{0} mag Spaghetti, {0} liebt es zu Schwimmen und ganz besonders mag {0} {1}".format("Hans", "Blattsalat")
#=> "Hans mag Spaghetti, Hans liebt es zu Schwimmen und ganz besonders mag Hans Blattsalat"

# Die Formatierung kann auch mit `f-strings` oder formatierten Strings gemacht
# werden (ab Python 3.6+)
name = "Sandra"
f"Sie hat gesagt, ihr Name sei {name}." # => Sie hat gesagt, ihr Name sei Sandra."
# Es ist möglich, andere Anweisungen innerhalb der geschweiften Klammern zu 
# setzen, welche dann im Output des Strings angezeigt werden.
f"{name} ist {len(name)} Zeichen lang" # => Sandra ist 6 Zeichen lang.

# None ist ein Objekt
None #=> None

# Verwendet nicht das Symbol für Gleichheit `==`, um Objekte mit None zu vergleichen
# Benutzt stattdessen `is`. Dieser Operator testet Objektidentität
"etc" is None #=> False
None is None  #=> True

# None, 0, und leere Strings/Listen werden alle als False bewertet.
# Alle anderen Werte sind True
bool(0)  # => False
bool("")  # => False
bool([]) #=> False
bool({}) #=> False

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## 2. Variablen und Collections
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# Textausgabe ist sehr einfach
print("Ich bin Python. Schön, dich kennenzulernen!")

# Es gibt keinen Grund, Variablen vor der Zuweisung zu deklarieren.
some_var = 5    # kleinschreibung_mit_unterstrichen entspricht der Norm
some_var #=> 5

# Das Ansprechen einer noch nicht deklarierten Variable löst eine Exception aus.
# Unter "Kontrollstruktur" kann noch mehr über
# Ausnahmebehandlung erfahren werden.
some_unknown_var  # Löst einen NameError aus

# Listen speichern Sequenzen
li = []
# Wir können mit einer bereits gefüllten Liste anfangen
other_li = [4, 5, 6]

# append fügt Daten am Ende der Liste ein
li.append(1)    #li ist jetzt [1]
li.append(2)    #li ist jetzt [1, 2]
li.append(4)    #li ist jetzt [1, 2, 4]
li.append(3)    #li ist jetzt [1, 2, 4, 3]
# Vom Ende der Liste mit pop entfernen
li.pop()        #=> 3 und li ist jetzt [1, 2, 4]
# und dann wieder hinzufügen
li.append(3)    # li ist jetzt wieder [1, 2, 4, 3].

# Greife auf Listen wie auf Arrays zu
li[0] #=> 1
# Das letzte Element ansehen
li[-1] #=> 3

# Bei Zugriffen außerhalb der Liste kommt es jedoch zu einem IndexError
li[4] # Verursacht einen IndexError

# Wir können uns Ranges mit Slice-Syntax ansehen
li[1:3] #=> [2, 4]
# Den Anfang auslassen
li[2:] #=> [4, 3]
# Das Ende auslassen
li[:3] #=> [1, 2, 4]
# Jeden Zweiten Eintrag auswählen
li[::2]   # =>[1, 4]
# Eine umgekehrte Kopie zurückgeben
li[::-1]   # => [3, 4, 2, 1]
# Jegliche Kombination dieser Syntax machen fortgeschrittene Slices möglich
# li[Start:Ende:Schritt]

# Ein bestimmtes Element mit del aus der Liste entfernen
del li[2] # li ist jetzt [1, 2, 3]

# Listen können addiert werden
li + other_li #=> [1, 2, 3, 4, 5, 6] - Hinweis: li und other_li werden in Ruhe gelassen

# Listen mit extend verknüpfen
li.extend(other_li) # Jetzt ist li [1, 2, 3, 4, 5, 6]

# Mit in auf Existenz eines Elements prüfen
1 in li #=> True

# Die Länge der Liste mit len ermitteln
len(li) #=> 6

# Tupel sind wie Listen, nur unveränderlich.
tup = (1, 2, 3)
tup[0] #=> 1
tup[0] = 3  # Löst einen TypeError aus

# Wir können all diese Listen-Dinge auch mit Tupeln anstellen
len(tup) #=> 3
tup + (4, 5, 6) #=> (1, 2, 3, 4, 5, 6)
tup[:2] #=> (1, 2)
2 in tup #=> True

# Wir können Tupel (oder Listen) in Variablen entpacken
a, b, c = (1, 2, 3)     # a ist jetzt 1, b ist jetzt 2 und c ist jetzt 3
# Tupel werden standardmäßig erstellt, wenn wir uns die Klammern sparen
d, e, f = 4, 5, 6
# Es ist kinderleicht, zwei Werte zu tauschen
e, d = d, e     # d ist nun 5 und e ist nun 4

# Dictionarys (Wörterbücher) speichern Schlüssel-Werte-Paare
empty_dict = {}
# Hier ein gefülltes Wörterbuch
filled_dict = {"one": 1, "two": 2, "three": 3}

# Wir können Einträge mit [] nachschlagen
filled_dict["one"] #=> 1

# So holen wir alle Keys (Schlüssel) als Liste
list(filled_dict.keys()) #=> ["three", "two", "one"]
# Hinweis - Die Reihenfolge von Schlüsseln in der Liste ist nicht garantiert.
# Einzelne Resultate können anders angeordnet sein.

# Alle Values (Werte) als Liste
list(filled_dict.values()) #=> [3, 2, 1]
# Hinweis - Hier gelten dieselben Einschränkungen für die Reihenfolge wie bei Schlüsseln.

# Das Vorhandensein eines Schlüssels im Wörterbuch mit "in" prüfen
"one" in filled_dict #=> True
1 in filled_dict #=> False

# Einen nicht vorhandenen Schlüssel zu suchen, löst einen KeyError aus
filled_dict["four"] # KeyError

# Mit der get-Methode verhindern wir das
filled_dict.get("one") #=> 1
filled_dict.get("four") #=> None
# Die get-Methode unterstützt auch ein Standardargument, falls der Wert fehlt
filled_dict.get("one", 4) #=> 1
filled_dict.get("four", 4) #=> 4

# Die setdefault-Methode ist ein sicherer Weg, ein neues Schlüssel-Wert-Paar anzulegen
filled_dict.setdefault("five", 5) #filled_dict["five"] wird auf 5 gesetzt
filled_dict.setdefault("five", 6) #filled_dict["five"] ist noch immer 5

# Einträge zu einem Wörterbuch hinzufügen
filled_dict.update({"four":4}) #=> {"one": 1, "two": 2, "three": 3, "four": 4}
#filled_dict["four"] = 4  # noch ein Weg, Werte hinzuzufügen

# Schlüssel von einem Wörterbuch entfernen
del filled_dict["one"]  # Entfernt den Schlüssel "one"

# Sets speichern Mengen
empty_set = set()
# Initialisieren wir ein Set mit ein paar Werten
some_set = {1, 1, 2, 2, 3, 4} # some_set ist jetzt {1, 2, 3, 4}

# Neue Variablen können einer Menge gleichgesetzt werden
filled_set = some_set

# Mehr Elemente hinzufügen
filled_set.add(5) # filled_set ist jetzt {1, 2, 3, 4, 5}

# Schnittmengen werden mit & gebildet
other_set = {3, 4, 5, 6}
filled_set & other_set #=> {3, 4, 5}

# Mengen werden mit | vereinigt
filled_set | other_set #=> {1, 2, 3, 4, 5, 6}

# Die Differenz einer Menge mit - bilden
{1,2,3,4} - {2,3,5} #=> {1, 4}

# Auf Vorhandensein von Elementen mit in prüfen
2 in filled_set #=> True
10 in filled_set #=> False


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## 3. Kontrollstruktur und Iteratoren
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# Erstellen wir mal eine Variable
some_var = 5

# Hier eine if-Anweisung. Die Einrückung ist in Python wichtig!
# gibt "some_var ist kleiner als 10" aus
if some_var > 10:
    print("some_var ist viel größer als 10.")
elif some_var < 10:    # Dieser elif-Absatz ist optional.
    print("some_var ist kleiner als 10.")
else:           # Das hier ist auch optional.
    print("some_var ist tatsächlich 10.")


"""
For-Schleifen iterieren über Listen
Ausgabe:
    hund ist ein Säugetier
    katze ist ein Säugetier
    maus ist ein Säugetier
"""
for animal in ["hund", "katze", "maus"]:
    # Wir können Strings mit format() formatieren
    print("{}  ist ein Säugetier".format(animal))

"""
`range(Zahl)` gibt eine null-basierte Liste bis zur angegebenen Zahl wieder
Ausgabe:
    0
    1
    2
    3
"""
for i in range(4):
    print(i)

"""
"range(unten, oben)" gibt eine Liste von der unteren Zahl bis zur oberen Zahl aus
Ausgabe:
    4
    5
    6
    7
"""
for i in range(4, 8):
    print(i)

"""
While-Schleifen laufen, bis eine Bedingung erfüllt ist.
Ausgabe:
    0
    1
    2
    3
"""
x = 0
while x < 4:
    print(x)
    x += 1  # Kurzform für x = x + 1

# Ausnahmebehandlung mit einem try/except-Block
try:
    # Mit raise wird ein Fehler ausgegeben
    raise IndexError("Das hier ist ein Index-Fehler")
except IndexError as e:
    pass    # Pass ist nur eine no-op. Normalerweise würden wir hier den Fehler klären.
except (TypeError, NameError):
    pass    # Mehrere Fehler können zusammen geklärt werden, falls erforderlich.
else:   # Optional, hinter allen except-Blöcken
    print("Keine Probleme!")   # Wird nur ausgeführt, wenn keine Ausnahmen aufgetreten sind
finally: #  Wird immer ausgeführt
    print("Hier können wir Ressourcen aufräumen")

# alternativ zu einem try/finally Block um Aufzuräumen:
with open("meineDatei.txt") as f:
    for line in f:
        print(line)

# Python bietet ein fundamentales Konzept der Iteration.
# Das Objekt, auf das die Iteration, also die Wiederholung einer Methode
# angewandt wird, heißt auf Englisch "iterable".
# Die range Methode gibt ein solches Objekt aus.

filled_dict = {"one": 1, "two": 2, "three": 3}
our_iterable = filled_dict.keys()
print(our_iterable) #=> range(1,10). Dies ist ein "iterable" Objekt.

# Über dieses können  wir auch iterieren
for i in our_iterable:
    print(i)    # Gibt one, two, three aus

# Allerdings können wir die einzelnen Elemente nicht mit ihrem Index ausgeben
our_iterable[1]  # TypeError

# Ein iterable ist ein Objekt, das weiß wie es einen Iteratoren erschafft.
our_iterator = iter(our_iterable)

# Unser Iterator ist ein Objekt, das sich merkt, welchen Status es gerade hat
# während wir durch es gehen. Das jeweils nächste Objekt bekommen wir mit "next()"
next(our_iterator)  #=> "one"

# Es hält den vorherigen Status
next(our_iterator)  #=> "two"
next(our_iterator)  #=> "three"

# Nachdem alle Daten ausgegeben worden sind, kommt eine StopIterator Ausnahme zurück
next(our_iterator) # Gibt StopIteration aus

# Alle Elemente können mit "list()" ausgegeben werden
list(filled_dict.keys())  #=> ["one", "two", "three"]

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## 4. Funktionen
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# Mit def neue Funktionen erstellen
def add(x, y):
    print("x ist %s und y ist %s" % (x, y))
    return x + y    # Werte werden mit return zurückgegeben

# Funktionen mit Parametern aufrufen
add(5, 6) #=> Ausgabe ist "x ist 5 und y ist 6" und gibt 11 zurück

# Ein anderer Weg des Funktionsaufrufs sind Schlüsselwort-Argumente
add(y=6, x=5)   # Schlüsselwörter können in beliebiger Reihenfolge übergeben werden.

# Wir können Funktionen mit beliebiger Anzahl von # Positionsargumenten definieren
def varargs(*args):
    return args

varargs(1, 2, 3) #=> (1,2,3)


# Wir können auch Funktionen mit beliebiger Anzahl
# Schlüsselwort-Argumenten definieren
def keyword_args(**kwargs):
    return kwargs

# Rufen wir es mal auf, um zu sehen, was passiert
keyword_args(big="foot", loch="ness") #=> {"big": "foot", "loch": "ness"}

# Wir können beides gleichzeitig machen, wenn wir wollen
def all_the_args(*args, **kwargs):
    print(args)
    print(kwargs)
"""
all_the_args(1, 2, a=3, b=4) Ausgabe:
    (1, 2)
    {"a": 3, "b": 4}
"""

# Beim Aufruf von Funktionen können wir das Gegenteil von varargs/kwargs machen!
# Wir benutzen dann *, um Tupel auszuweiten, und ** für kwargs.
args = (1, 2, 3, 4)
kwargs = {"a": 3, "b": 4}
all_the_args(*args) # äquivalent zu foo(1, 2, 3, 4)
all_the_args(**kwargs) # äquivalent zu foo(a=3, b=4)
all_the_args(*args, **kwargs) # äquivalent zu  foo(1, 2, 3, 4, a=3, b=4)


# Anwendungsbereich von Funktionen
x = 5

def setX(num):
    # lokale Variable x ist nicht die globale Variable x
    x = num # => 43
    print (x) # => 43

def setGlobalX(num):
    global x
    print (x) # => 5
    x = num # globale Variable x ist jetzt 6
    print (x) # => 6

setX(43)
setGlobalX(6)


# Python hat First-Class-Funktionen
def create_adder(x):
    def adder(y):
        return x + y
    return adder

add_10 = create_adder(10)
add_10(3) #=> 13

# Es gibt auch anonyme Funktionen
(lambda x: x > 2)(3) #=> True

# Es gibt auch Funktionen höherer Ordnung als Built-Ins
map(add_10, [1,2,3]) #=> [11, 12, 13]
filter(lambda x: x > 5, [3, 4, 5, 6, 7]) #=> [6, 7]

# Wir können bei map- und filter-Funktionen auch List Comprehensions einsetzen
[add_10(i) for i in [1, 2, 3]]  #=> [11, 12, 13]
[x for x in [3, 4, 5, 6, 7] if x > 5] #=> [6, 7]

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## 5. Klassen
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# Wir bilden die Unterklasse eines Objekts, um Klassen zu erhalten.
class Human(object):

    # Ein Klassenattribut. Es wird von allen Instanzen einer Klasse geteilt
    species = "H. sapiens"

    # Ein simpler Konstruktor
    def __init__(self, name):
        # Wir weisen das Argument name dem name-Attribut der Instanz zu
        self.name = name

    # Eine Instanzmethode. Alle Methoden erhalten self als erstes Argument.
    def say(self, msg):
        return "{name}: {message}".format(name=self.name, message=msg)

    # Eine Klassenmethode wird von allen Instanzen geteilt.
    # Sie werden mit der aufrufenden Klasse als erstem Argument aufgerufen
    @classmethod
    def get_species(cls):
        return cls.species

    # Eine statische Methode wird ohne Klasse oder Instanz aufgerufen
    @staticmethod
    def grunt():
        return "*grunt*"


# Eine Instanz einer Klasse erstellen
i = Human(name="Ian")
print(i.say("hi"))     # gibt "Ian: hi" aus

j = Human("Joel")
print(j.say("hello"))  #gibt "Joel: hello" aus

# Rufen wir mal unsere Klassenmethode auf
i.get_species() #=> "H. sapiens"

# Ändern wir mal das gemeinsame Attribut
Human.species = "H. neanderthalensis"
i.get_species() #=> "H. neanderthalensis"
j.get_species() #=> "H. neanderthalensis"

# Aufruf der statischen Methode
Human.grunt() #=> "*grunt*"


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## 6. Module
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# Wir können Module importieren
import math
print(math.sqrt(16)) #=> 4.0

# Wir können auch nur spezielle Funktionen eines Moduls importieren
from math import ceil, floor
print(ceil(3.7))  #=> 4.0
print(floor(3.7)) #=> 3.0

# Wir können auch alle Funktionen eines Moduls importieren
# Warnung: Dies wird nicht empfohlen
from math import *

# Wir können Modulnamen abkürzen
import math as m
math.sqrt(16) == m.sqrt(16) #=> True

# Module sind in Python nur gewöhnliche Dateien. Wir
# können unsere eigenen schreiben und importieren. Der Name des
# Moduls ist der Dateiname.

# Wir können auch die Funktionen und Attribute eines
# Moduls herausfinden.
import math
dir(math)

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## 7. Fortgeschritten
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# Generatoren helfen, um Code schnell und einfach zu schreiben
def double_numbers(iterable):
    for i in iterable:
        yield i + i

# Ein Generator erschafft Werte spontan
# Statt alle Werte auf einmal, wird bei jeder Iteration einer erschaffen.
# iteration.  Das heißt, Werte größer als 15 werden nicht behandelt.
# Die range-Methode ist auch ein Generator. Im Fall einer Liste von 1-900000000
# würde das sehr viel Zeit in Anspruch nehmen.
# Wenn wir eine Variable mit einem Namen erschaffen wollen, das
# normalerweise mit einem Python - Schlüsselwort kollidieren würde,
# benutzen wir einen Unterstrich nach dem Wort.
range_ = range(1, 900000000)
# Alle Nummern bis zu einem Ergebnis von >=30 werden verdoppelt
for i in double_numbers(range_):
    print(i)
    if i >= 30:
        break

# Dekoratoren
# In diesem Beispiel die Methode beg umwickelt say
# Beim Aufruf von beg, wird say aufgerufen
# Falls say_please true ist, ändert sich die ausgegebene Nachricht
from functools import wraps


def beg(target_function):
    @wraps(target_function)
    def wrapper(*args, **kwargs):
        msg, say_please = target_function(*args, **kwargs)
        if say_please:
            return "{} {}".format(msg, "Please! I am poor :(")
        return msg

    return wrapper


@beg
def say(say_please=False):
    msg = "Can you buy me a beer?"
    return msg, say_please


print(say())  # Can you buy me a beer?
print(say(say_please=True))  # Can you buy me a beer? Please! I am poor :(