Integrierte Entwicklungsumgebungen (IDE)

Die Lehrinhalte für die Programmierung in diesem eBook erfordern sogenannte Application Programming Interfaces (APIs) und Integrated Development Environments (IDEs).

Ein API stellt eine Computerschnittstelle dar, die Interaktionen zwischen mehreren Software-Intermediären ermöglicht. Modulare Programmierung wird mit einer API einfach, weil sie systematisch komplexe Informationen verbirgt, die nicht unbedingt benötigt werden, um Code nach Industriestandards zu schreiben. Zum Beispiel kann eine API die Schnittstelle zwischen einer Anwendung (wie Python oder Word) und einem Betriebssystem (OS) wie Windows, Linux oder macOS (auch als Plattform bezeichnet) definieren.

Ein IDE ermöglicht die Definition eines Projekts, das beispielsweise eine bestimmte Python-Umgebung verwendet, und es ermöglicht eine robuste Codierung, indem es Probleme direkt im Code aufzeigt, noch bevor es zum ersten Mal ausgeführt wird. Leistungsstarke IDEs gehen noch weiter und helfen, den Code mit Markdown (.md Dateien) zu dokumentieren und direkt in git zu pipen (siehe Versionskontrolle: git).

Anaconda¶

Anaconda ist ein leistungsstarkes Tool zum Verwalten von Python-Umgebungen unter Windows. Linux-Benutzer nutzen virtuelle Umgebungen besser (lesen Sie mehr im Kapitel installing Python).

Anaconda Navigator¶

Anaconda ist eine Python- und R-Distribution, die die Verwendung einiger IDEs wie PyCharm, Spyder oder JupyterLab (Notebook)] ermöglicht.

Der erste Schritt, um mit Anaconda zu beginnen, besteht darin, Anaconda] herunterzuladen und zu installieren, wo Studenten die individuelle Lizenz für Bildungszwecke verwenden können (beachten Sie, dass eine kommerzielle Lizenz für gemeinnützige Organisationen erworben werden muss). Unter Windows sollte Anaconda im Benutzerordner LOCAL installiert sein (z. B. C:\users<your-user-name>\AppData\Local). Linux oder macOS Benutzer finden Download- und Installationsanweisungen direkt auf der Website des Entwicklers, die auf ihre spezifische Verteilung zugeschnitten sind, auch wenn sie mit virtual environments besser dran sind.

Nach der erfolgreichen Installation von Anaconda können IDEs für die Python-Programmierung oder Markdown-Bearbeitung direkt installiert werden, indem der Anaconda-Navigator gestartet wird. conda-Umgebungen können später erstellt werden. Erfahren Sie mehr über die Installation von Anaconda (mit Python) und das Support-Paket dieses eBooks mit dem Namen flusstools im Python conda quick guide-Bereich und im Video unten].

Miniconda¶

Anaconda kann große Umgebungen verursachen, die mehrere Gigabyte Speicherplatz erfordern. Um leichte Umgebungen zu installieren, verwenden Sie Miniconda. Miniconda enthält nicht Anaconda Navigator und aktivieren Sie das Arbeiten mit Jupyter Notebooks (in Windows):

1. Klicken Sie auf Start.

2. Geben Sie Anaconda Prompt ein und drücken Sie Enter (verwenden Sie Miniconda3). Ein Terminal Fenster (schwarzer Hintergrund) öffnet sich.

3. In *Anaconda prompt * geben Sie conda install jupyter ein und bestätigen Sie mit y, wenn das Terminal Proceed ([y]/n)? fragt.

Um mit Jupyter Notizbüchern zu arbeiten (öffnen, erstellen oder ändern), geben Sie jupyter lab (oder jupyter notebook) in Anaconda Prompt (Miniconda3) ein und drücken Sie Enter. Die JupyterLab-Anwendung wird im Standard-Webbrowser geöffnet.

PyCharm¶

Jetbrains PyCharm] ist eine leistungsstarke, aber proprietäre IDE. Seine Nutzung ist immer noch kostenlos für nicht-kommerzielle Nutzung in der Bildung. Alternativen sind Spyder IDE (für Python) oder RStudio (R und Python). Vor dem Start eines Projekts in einer IDE ist jedoch die Installation eines Interpreters (z. B. Python oder R) erforderlich (siehe Kapitel unter Python installation).

Get PyCharm from the developer’s website or use it through Anaconda. For the educative training purposes provided in this eBook, you may be eligible to use the free education license. To use PyCharm with Anaconda, visit https://docs.anaconda.com.

JupyterLabor¶

Jupyter ist ein Spin-off von IPython, was “eine reiche Architektur für interaktives Computing” ist. JupyterLab ist ein Produkt der gemeinnützigen Organisation Project Jupyter], die “Open-Source-Software, offene Standards und Dienste für interaktives Computing in Dutzenden von Programmiersprachen” entwickelt. Ein Jupyter-Notebook (.ipynb-Datei) ermöglicht die Kombination von Markdown-Textblöcken mit ausführbaren Codeblöcken. Im Wesentlichen ist ein Jupyter Notebook eine *JavaScript Object Notation * (JSON Datei]. Die Struktur von JSON-Dateien ermöglicht den einfachen Export von .ipynb-Notebooks in viele andere offene Standard-Ausgabeformate wie HTML, LaTeX, Markdown, Python, Präsentationsfolien oder PDF. Die Jupyter-Kernel unterstützen die drei Kernprogrammiersprachen Julia, Python und R und viele weitere Jupyter-Kernel (weit über 100) für andere Programmiersprachen existieren.

Jupyter auf Windows¶

Anaconda Navigator bietet alternativ die Anwendung Jupyter Notebook. JupyterLab ist jedoch die Benutzeroberfläche der nächsten Generation von Project Jupyter, die flexibler und leistungsfähiger ist. Aus diesem Grund bezieht sich diese Website eher auf JupyterLab als auf die Jupyter Notebook App. In den folgenden Abschnitten wird erläutert, wie Sie es auf Ihrem Windows-Computer installieren, entweder mithilfe der grafischen Benutzeroberfläche von Anaconda Navigator oder der Befehlszeile conda prompt (empfohlen).

Über Anaconda Navigator¶

1. Öffnen Sie Anaconda Navigator und stellen Sie sicher, dass Sie sich auf der Registerkarte Home befinden.

2. Suchen Sie nach JupyterLab und klicken Sie auf die Schaltfläche Installieren (falls bereits installiert, ist nur eine Schaltfläche Launch sichtbar).

3. Öffnen Sie nach erfolgreicher Installation JupyterLab, indem Sie auf den Button Launch klicken.

4. JupyterLab wird im Standard-Webbrowser geöffnet, in dem Jupyter-Notebooks (.ipynb) oder Python-Dateien erstellt und bearbeitet werden können.

Via Anaconda Prompt (empfohlen)¶

Öffnen Sie die Anaconda Prompt, die ein Terminalfenster mit schwarzem Hintergrund und einem blinkenden Cursor darstellt.

If you are working with Miniconda, install the Jupyter Notebook app by typing conda install jupyter and confirm with y when Anaconda Prompt asks Proceed ([y]/n)?.

Um JupyterLab zu starten und Jupyter-Notebooks zu öffnen, zu erstellen oder zu ändern, geben Sie Folgendes ein:

jupyter lab

Wenn der Befehl fehlschlägt, versuchen Sie entweder jupyter-lab oder starten Sie das Jupyter-Notebook, indem Sie jupyter notebook eingeben. Die *Jupyter Notebook * Anwendung wird im Standard-Webbrowser geöffnet.

Erweiterungen und Spellchecker¶

Modern JupyterLab (version 4 and newer) supports prebuilt extensions that install directly with pip or conda. The old jupyter labextension install command and the jupyter_contrib_nbextensions package are deprecated and no longer work with current JupyterLab and Notebook 7 releases (they also no longer require a separate nodejs build step).

Wenn Sie die Python-Tutorials auf dieser Website durchlesen, werden Sie wahrscheinlich den einen oder anderen Rechtschreibfehler finden (bitte Berichtsfehler!). Insbesondere können die Python-Abschnitte betroffen sein, weil sie mit JupyterLab erstellt wurden, wo kein Rechtschreibprüfer vorinstalliert ist. Um zumindest die unangenehmsten Fehler zu vermeiden, können Sie eine Rechtschreibprüfung installieren. Eine bequeme Option ist jupyterlab-spellchecker, die nach einem Neustart von JupyterLab funktioniert (keine nodejs oder manueller Umbau erforderlich):

conda install -c conda-forge jupyterlab-spellchecker

Die Rechtschreibprüfung verwendet Typo.js] als Wörterbuch und hebt falsch geschriebene Wörter in Markdown- und Codezellen hervor (ohne Korrekturen vorzuschlagen).

Jupyter auf Linux¶

Um JupyterLab unter Linux zu installieren, öffnen Sie das Terminal und stellen Sie sicher, dass pip/pip3 installiert ist:

sudo apt install python3 python3-pip python3-venv

Exportieren Sie die Benutzerebene bin in die PATH-Umgebung und installieren Sie JupyterLab im Benutzerbereich mit den folgenden Befehlen:

export PATH="$HOME/.local/bin:$PATH"
pip install --user jupyterlab

Zum Starten von JupyterLab tap:

jupyter-lab

Der Befehl jupyter-lab startet einen Localhost-Server, der JupyterLab ausführt und sich in einem Webbrowser wie eine interaktive Website öffnet.

Ein Debugger für Jupyter¶

Um Codeabstürze besser zu verstehen und zu beheben, stellt ein Debugger eine große Erleichterung dar. Leider kann das Debuggen in Jupyter Kopfschmerzen verursachen, wenn kein inhärentes Debugging-Tool vorhanden ist. Um einen Debugger dazu zu bringen, mit Jupyter zu arbeiten, lesen Sie diesen Blogeintrag von Jupyter Project].

Sublim¶

Sublime ist einer der beliebtesten Editoren für mehrere (Computer-) Sprachen. Es handelt sich jedoch um kommerzielle Software, die nur während eines Bewertungszeitraums ohne zeitliche Begrenzung frei verwendet werden kann. Lesen Sie mehr darüber unter sublimetext.com].

Um es auf Debian Linux-Plattformen zu installieren, öffnen Sie Terminal und tippen Sie darauf (Quelle: https://www.sublimetext.com/docs):

wget -qO - https://download.sublimetext.com/sublimehq-pub.gpg | gpg --dearmor | sudo tee /etc/apt/trusted.gpg.d/sublimehq-archive.gpg

Wählen Sie dann den stabilen Kanal (der Dev-Kanal hat mehr Funktionen, aber auch mehr Bugs):

echo "deb https://download.sublimetext.com/ apt/stable/" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/sublime-text.list

Finally, update apt and install Sublime:

sudo apt update
sudo apt install sublime-text

Wenn eine Fehlermeldung auftritt, stellen Sie sicher, dass apt mit https Quellen funktioniert:

sudo apt install apt-transport-https

When working with sublime, consider using an advanced spell check package, such as LanguageTool. More useful packages for sublime can be found at packagecontrol.io. Packages can also be found by hitting the CTRL + Shift + P keys (in Sublime) to open Package Control. Then, type install and enter the name of the package you are looking for in the box.

To enable modification of user settings, go to Preferences (top menu bar) > Settings and save the opening settings file either as ~./config/sublime-text/Packages/Default/Preferences.sublime-settings (recommended for first-time saving) or ~./config/sublime-text/Packages/User/Preferences.sublime-settings. Then, edit the desired settings: for instance, look for spell_check and set it to true to default-enable spell checking. Save the .sublime-settings file to apply changes.