In diesem Lab erkunden Sie verschiedene Werkzeuge für die Python-Entwicklung. Sie beginnen mit der Verwendung des standardmäßigen interaktiven Python-Modus, um Code Zeile für Zeile auszuführen und grundlegende Operationen zu experimentieren.
Als Nächstes verbessern Sie Ihre interaktive Erfahrung durch die Nutzung von IPython, das erweiterte Funktionen wie Tab-Vervollständigung und Syntaxhervorhebung bietet. Schließlich lernen Sie, wie man Python-Skripte mit dem Vim-Texteditor und der integrierten Entwicklungsumgebung (IDE) IDLE schreibt und ausführt, wodurch Sie praktische Erfahrung mit unterschiedlichen Entwicklungsworkflows sammeln.
Dies ist ein Guided Lab, das schrittweise Anweisungen bietet, um Ihnen beim Lernen und Üben zu helfen. Befolgen Sie die Anweisungen sorgfältig, um jeden Schritt abzuschließen und praktische Erfahrungen zu sammeln. Historische Daten zeigen, dass dies ein Labor der Stufe Fortgeschrittener mit einer Abschlussquote von 74% ist. Es hat eine positive Bewertungsrate von 97% von den Lernenden erhalten.
Python-Interaktiven Modus verwenden
In diesem Schritt werden wir den interaktiven Modus von Python erkunden, der es Ihnen ermöglicht, Python-Code Zeile für Zeile auszuführen und die Ergebnisse sofort anzuzeigen. Dies ist besonders nützlich, um kleine Codeausschnitte zu testen oder mit Python-Funktionen zu experimentieren.
Öffnen Sie zuerst das Terminal in der WebIDE. Die WebIDE wird standardmäßig mit einem geöffneten Terminal geladen. Wenn Sie das Terminal nicht sehen, können Sie es öffnen, indem Sie oben auf das Menü "Terminal" klicken und "Neues Terminal" (New Terminal) auswählen.
Die WebIDE ist eine VS Code-ähnliche integrierte Entwicklungsumgebung (IDE), die ein umfassendes Programmiererlebnis mit Funktionen wie Syntaxhervorhebung, Code-Vervollständigung und integriertem Terminal bietet. Das rote Kästchen im Bild hebt den Terminalbereich hervor, in dem Sie Befehle ausführen werden.
Sobald das Terminal geöffnet ist, befinden Sie sich im Standardverzeichnis /home/labex/project. Um in den interaktiven Python-Modus zu gelangen, geben Sie den Befehl python ein und drücken Sie die Eingabetaste (Enter).
python
Sie sollten eine Ausgabe sehen, die dieser ähnelt, was anzeigt, dass Sie sich nun in der interaktiven Python-Shell befinden. Das >>> ist der Python-Prompt.
Python 3.10.12 (main, Nov 20 2023, 15:14:05) [GCC 11.4.0]
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>>
Versuchen wir nun einige einfache Berechnungen im interaktiven Modus. Geben Sie die folgenden Ausdrücke nacheinander ein und drücken Sie nach jeder Zeile die Eingabetaste:
1 + 1
Sie werden das Ergebnis 2 sofort ausgegeben sehen.
5 ** 2
Dies berechnet 5 hoch 2 (5 zum Quadrat). Die Ausgabe wird 25 sein.
5 ** 100
Dies berechnet 5 hoch 100. Python kann sehr große Zahlen verarbeiten, und Sie werden das vollständige Ergebnis ausgegeben sehen.
Wie Sie sehen, fungiert der interaktive Modus wie ein leistungsstarker Taschenrechner.
Um den interaktiven Python-Modus zu verlassen, können Sie exit() oder quit() eingeben und die Eingabetaste drücken, oder Ctrl + D drücken.
exit()
Sie kehren zum normalen Terminal-Prompt zurück.
Interaktion mit IPython verbessern
In diesem Schritt werden wir IPython erkunden, eine erweiterte interaktive Python-Shell, die Funktionen wie Tab-Vervollständigung, Syntaxhervorhebung und Magic Commands bietet und die interaktive Entwicklung effizienter gestaltet.
Tipp: Bevor Sie mit IPython beginnen, können Sie den Terminalbildschirm löschen, indem Sie clear eingeben und die Eingabetaste drücken, oder ein neues Terminal öffnen, wenn Sie eine saubere Umgebung bevorzugen.
IPython ist in der LabEx-Umgebung bereits installiert. Um eine IPython-Sitzung zu starten, öffnen Sie das Terminal, geben Sie ipython ein und drücken Sie die Eingabetaste.
ipython
Sie sehen den IPython-Prompt, der dem Standard-Python-Prompt ähnelt, jedoch mit einigen zusätzlichen Informationen.
Python 3.10.12 (main, Nov 20 2023, 15:14:05) [GCC 11.4.0]
Type 'copyright', 'credits' or 'license' for more information
IPython 8.12.2 -- An enhanced Interactive Python. Type '?' for help.
In [1]:
Eine der Hauptfunktionen von IPython ist die Tab-Vervollständigung (Tab Completion). Versuchen wir dies. Geben Sie die ersten paar Buchstaben eines Python-Schlüsselworts oder einer Funktion ein, z. B. pri, und drücken Sie dann die Tab-Taste. IPython schlägt Vervollständigungen vor.
pri<Tab>
Sie sollten print als Vorschlag sehen. Drücken Sie erneut Tab, um durch andere mögliche Vervollständigungen zu blättern, falls vorhanden.
Versuchen wir nun, Hilfe zu einer Funktion zu erhalten. In Standard-Python würden Sie help(print) verwenden. In IPython können Sie die Magic Commands ? oder ?? verwenden. Geben Sie print? ein und drücken Sie die Eingabetaste.
print?
Dadurch wird die Hilfedokumentation für die Funktion print direkt im Terminal angezeigt.
In [2]: print?
Signature: print(*args, sep=' ', end='\n', file=None, flush=False)
Docstring:
Prints the values to a stream, or to sys.stdout by default.
...
Drücken Sie q, um den Hilfe-Viewer zu verlassen.
Versuchen Sie nun print??. In manchen Fällen liefert ?? detailliertere Informationen, einschließlich des Quellcodes des Objekts, falls verfügbar.
print??
Für eingebaute Funktionen wie print zeigen ? und ?? möglicherweise ähnliche Informationen an. Bei benutzerdefinierten Funktionen oder Modulen kann ?? jedoch sehr hilfreich sein, um deren Implementierung zu verstehen.
Um IPython zu beenden, geben Sie exit() oder quit() ein und drücken Sie die Eingabetaste, oder drücken Sie Ctrl + D.
exit()
Python-Skripte mit Vim schreiben und ausführen
In diesem Schritt lernen wir, wie man Python-Code als Skriptdatei mithilfe des Vim-Texteditors im Terminal schreibt und ausführt. Dies ist eine gängige Methode, um mit Python für größere Programme oder Aufgaben zu arbeiten, die wiederholt ausgeführt werden müssen.
Stellen Sie zunächst sicher, dass Sie sich im Terminal im Verzeichnis ~/project befinden. Sie können dies bestätigen, indem Sie pwd eingeben und die Eingabetaste drücken.
pwd
Die Ausgabe sollte /home/labex/project sein.
Nun erstellen wir mit dem Vim-Editor eine neue Python-Datei namens hello.py. Geben Sie den folgenden Befehl ein und drücken Sie die Eingabetaste:
vim hello.py
Da die Datei hello.py nicht existiert, erstellt Vim sie und öffnet sie zur Bearbeitung. Sie sehen einen leeren Bildschirm mit Informationen zu Vim am unteren Rand.
Um mit der Eingabe von Code zu beginnen, müssen Sie in den Einfügemodus (Insert Mode) von Vim wechseln. Drücken Sie die Taste i. Am unteren Bildschirmrand sehen Sie -- INSERT --, was anzeigt, dass Sie sich nun im Einfügemodus befinden.
Geben Sie nun den folgenden Python-Code in den Editor ein:
print("Hello World")
print("This is my first Python script.")
Nachdem Sie den Code eingegeben haben, müssen Sie den Einfügemodus verlassen, um die Datei zu speichern. Drücken Sie die Esc-Taste. Die Anzeige -- INSERT -- am unteren Rand verschwindet.
Um die Datei zu speichern und Vim zu beenden, geben Sie :wq ein und drücken Sie die Eingabetaste. Der Doppelpunkt : ruft den Befehlsmodus (Command Mode) auf, w schreibt die Datei und q beendet Vim.
:wq
Sie kehren zum Terminal-Prompt zurück. Um zu überprüfen, ob die Datei erstellt wurde, können Sie die Dateien im aktuellen Verzeichnis mit dem Befehl ls auflisten:
ls
Sie sollten hello.py in der Ausgabe sehen.
hello.py
Führen wir nun das gerade erstellte Python-Skript aus. Verwenden Sie den Befehl python, gefolgt vom Dateinamen des Skripts:
python hello.py
Der Python-Interpreter führt den Code in hello.py aus, und Sie sehen die Ausgabe im Terminal:
Hello World
This is my first Python script.
Sie haben erfolgreich Ihr erstes Python-Skript mit Vim geschrieben und ausgeführt!
Python-Code mit IDLE entwickeln und ausführen
In diesem Schritt werden wir IDLE verwenden, die Integrierte Entwicklungs- und Lernumgebung (Integrated Development and Learning Environment) von Python. IDLE bietet eine funktionsreichere Umgebung für das Schreiben, Ausführen und Debuggen von Python-Code im Vergleich zur einfachen interaktiven Shell oder einem einfachen Texteditor.
Hinweis: Da IDLE eine GUI-Anwendung (Graphical User Interface) ist, müssen Sie zur Desktop-Oberfläche wechseln. Klicken Sie in der oberen linken Ecke der WebIDE auf die Registerkarte "Desktop", um auf die grafische Desktop-Umgebung zuzugreifen.
Öffnen Sie nun ein Terminal in der Desktop-Umgebung. Dies können Sie tun, indem Sie im linken Bereich auf das Terminal-Symbol (Xfce Terminal) klicken, um ein neues Terminalfenster zu öffnen.
Um IDLE zu öffnen, können Sie idle im Terminal eingeben und die Eingabetaste drücken.
idle
Dadurch wird das IDLE Shell-Fenster geöffnet. Dieses Fenster ähnelt dem interaktiven Modus, den wir im ersten Schritt verwendet haben, und ermöglicht die Ausführung von Python-Befehlen Zeile für Zeile. Sie sehen den Prompt >>>.
Python 3.10.12 (main, Nov 20 2023, 15:14:05) [GCC 11.4.0]
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>>
Sie können hier einige einfache Befehle ausprobieren, genau wie im normalen interaktiven Python-Modus:
print("Hello from IDLE Shell")
Nun verwenden wir IDLE, um ein Python-Skript zu schreiben und auszuführen. Um eine neue Skriptdatei zu erstellen, gehen Sie in der Menüleiste des IDLE Shell-Fensters auf File und wählen Sie dann New File.
Ein neues, leeres Editorfenster wird geöffnet. Hier schreiben Sie Ihren Python-Code. Geben Sie den folgenden Code in dieses neue Fenster ein:
print("I love Python")
print("IDLE is useful")
print(123 * 456)
Um dieses Skript auszuführen, müssen Sie es zuerst speichern. Gehen Sie in der Menüleiste des Editorfensters auf Run und wählen Sie dann Run Module.
IDLE fordert Sie auf, die Datei vor der Ausführung zu speichern. Klicken Sie auf OK.
Ein Dialogfeld "Save As" (Speichern unter) wird angezeigt. Navigieren Sie zum Verzeichnis /home/labex/project. Dies können Sie tun, indem Sie im Dateibrowser doppelt auf Ordner klicken. Sobald Sie sich in /home/labex/project befinden, geben Sie idle_script.py in das Feld "File name:" (Dateiname:) ein und klicken Sie auf die Schaltfläche Save (Speichern).
Nach dem Speichern führt IDLE das Skript automatisch aus, und die Ausgabe erscheint im IDLE Shell-Fenster.
>>> = RESTART: /home/labex/project/idle_script.py
I love Python
IDLE is useful
56088
>>>
Sie haben erfolgreich ein Python-Skript mit IDLE geschrieben und ausgeführt. Der IDLE-Editor bietet Funktionen wie Syntaxhervorhebung und automatische Einrückung, die beim Schreiben von Code sehr hilfreich sein können.
Python-Skripte mit der WebIDE bearbeiten und ausführen
In diesem Schritt werden wir die Verwendung der WebIDE zur Bearbeitung und Ausführung von Python-Skripten erkunden. Die WebIDE, ähnlich wie VS Code, bietet eine moderne, integrierte Entwicklungsumgebung mit einem leistungsstarken Editor und einem integrierten Terminal. Dies ist die gängigste und empfohlene Methode für die Arbeit an Projekten in LabEx.
Nachfolgende Labs werden diese Methode hauptsächlich zur Vermittlung nutzen. Es ist jedoch dennoch wertvoll, andere Methoden zu verstehen. Wenn Sie beispielsweise nur Zugriff auf ein Terminal haben, ist die Verwendung eines Editors wie Vim sehr effizient. Für die Ausführung kurzer Code-Snippets sind die Python-Shell oder IPython ausgezeichnete Optionen.
Erstellen wir zunächst eine neue Datei in der WebIDE. Klicken Sie im Dateiexplorer auf der linken Seite des Bildschirms mit der rechten Maustaste auf einen leeren Bereich und wählen Sie "New File" (Neue Datei).
Benennen Sie die neue Datei hello_webide.py und drücken Sie die Eingabetaste. Die Datei wird erstellt und im Editor geöffnet.
Geben Sie nun den folgenden Python-Code in das Editorfenster hello_webide.py ein:
print("Hello from WebIDE")
print("This is a script run from the WebIDE.")
Die WebIDE bietet Syntaxhervorhebung, was die Lesbarkeit des Codes erleichtert.
Um das Skript auszuführen, verwenden Sie das integrierte Terminal am unteren Rand der WebIDE. Falls es nicht geöffnet ist, können Sie es über das Menü "Terminal" öffnen. Geben Sie den folgenden Befehl ein und drücken Sie die Eingabetaste:
python hello_webide.py
Sie sehen die Ausgabe Ihres Skripts direkt im Terminal ausgegeben.
Hello from WebIDE
This is a script run from the WebIDE.
Sie haben erfolgreich ein Python-Skript mit der WebIDE erstellt, bearbeitet und ausgeführt. Dieser Arbeitsablauf, der einen leistungsstarken Editor mit einem integrierten Terminal kombiniert, ist für die Entwicklung sehr effizient und wird in den kommenden Labs durchgängig verwendet werden.
Zusammenfassung
In diesem Lab haben Sie verschiedene Werkzeuge für die Python-Entwicklung erkundet. Sie begannen mit dem grundlegenden interaktiven Python-Modus zur Ausführung einfacher Code-Snippets. Danach wechselten Sie zu IPython für eine erweiterte interaktive Erfahrung mit Funktionen wie Tab-Vervollständigung (Tab Completion). Sie lernten, wie man Skripte über das Terminal mit dem Texteditor Vim schreibt und ausführt, und wie man eine grafische IDE wie IDLE verwendet.
Schließlich haben Sie gelernt, wie man die WebIDE nutzt, die einen leistungsstarken Code-Editor mit einem integrierten Terminal kombiniert. Dies ist der empfohlene Ansatz und wird in den nachfolgenden Labs verwendet werden. Das Verständnis all dieser Werkzeuge stattet Sie mit einem vielseitigen Fähigkeitssatz für die Python-Entwicklung in unterschiedlichen Umgebungen aus. Für Situationen, in denen nur ein Terminal verfügbar ist, ist Vim eine ausgezeichnete Wahl, während die Python-Shell oder IPython perfekt für schnelle Tests und Erkundungen sind.
