Die Lehrinhalte für die Programmierung in diesem eBook erfordern sogenannte Application Programming Interfaces (APIs) und Integrated Development Environments (IDEs).
Eine API* stellt eine Rechenschnittstelle dar, die Interaktionen zwischen mehreren Softwareintermediären ermöglicht. Modulare Programmierung wird mit einer API einfach, weil sie systematisch komplexe Informationen versteckt, die nicht notwendig sind, um Code nach Industriestandards zu schreiben. Eine API kann beispielsweise die Schnittstelle zwischen einer Anwendung (wie Python oder Word) und einem Betriebssystem (OS) wie Windows, Linux oder macOS (auch als platform bezeichnet) definieren.
Ein IDE ermöglicht die Definition eines Projekts, beispielsweise eine bestimmte Python-Umgebung zu verwenden, und es ermöglicht eine robuste Codierung, indem Probleme direkt im Code dargestellt werden, noch bevor es zum ersten Mal läuft. Leistungsstarke IDEs gehen noch weiter und helfen bei der Dokumentierung von Code mit Markdown (.md Dateien) und direkt in git (siehe Versionskontrolle : git).
Anaconda¶
Anaconda ist ein leistungsstarkes Tool zur Verwaltung von Python-Umgebungen unter Windows. Linux-Nutzer nutzen virtuelle Umgebungen (weiterlesen im Kapitel unter installing Python).
Anaconda Navigator¶
Anaconda ist eine Python- und R-Distribution, die die Nutzung von einigen IDEs wie PyCharm, Spyder, oder JupyterLab (Notebook) ermöglicht.
Der erste Schritt zum Starten mit Anaconda besteht darin, Anaconda] herunterzuladen und zu installieren, wo die Studierenden die individuelle Lizenz für Ausbildungszwecke nutzen können (Anmerkung, dass eine kommerzielle Lizenz für gemeinnützige Organisationen erworben werden muss). Unter Windows sollte Anaconda im Benutzerordner LOCAL installiert werden (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 Distribution zugeschnitten ist, obwohl sie mit virtual environments besser sein könnten.
Nach der erfolgreichen Installation von Anaconda können IDEs für Python-Programmierung oder markdown-Edition 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 namens flusstools in der Rubrik Python conda quick guide und im Video unten.
Python Anaconda Installation Video on YouTube
Sebastian Schwindt@hydroinformatics on YouTube.
Miniconda¶
Anaconda kann große Umgebungen verursachen, die mehrere Gigabyte Speicher benötigen. Um leichte Umgebungen zu installieren, verwenden Sie Miniconda. Miniconda nicht Anaconda Navigator und um die Arbeit mit Jupyter Notebooks (in Windows):
Klicken Sie auf Start.
Geben Sie
Anaconda Promptein und geben Sie an (verwenden Sie Miniconda3). Ein Terminal Fenster (schwarzer Hintergrund) öffnet.In Anaconda-Prompt geben Sie
conda install jupyterein und bestätigen Sie mity, wenn der TerminalProceed ([y]/n)?fragt.
Um mit Jupyter Notebooks (offen, erstellen oder modifizieren) zu arbeiten, geben Sie jupyter lab (oder jupyter notebook) in Anaconda Prompt (Miniconda3) ein und schlagen Sie Enter. Die JupyterLab-Anwendung wird im Standard-Webbrowser geöffnet.
PyCharm¶
Jetbrains PyCharm ist eine leistungsstarke aber proprietäre IDE. Seine Nutzung ist noch frei 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 Dolmetschers (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://
JupyterLab¶
Jupyter ist ein Spin-off von IPython, das “eine reiche Architektur für interaktives Computing” ist. JupyterLab ist ein Produkt der gemeinnützigen Organisation Projekt Jupyter, die “Open-Source-Software, Open-Standards und Dienste für interaktives Computing über Dutzende von Programmiersprachen” entwickelt. Ein Jupyter Notebook (.ipynb Datei) ermöglicht die Kombination von Markdown-Textblöcken mit ausführbaren Codeblöcken. Ein Jupyter Notebook ist im Wesentlichen eine JavaScript Object Notation (JSON-Datei. Die Struktur von JSON-Dateien ermöglicht den einfachen Export von .ipynb-Notizbüchern zu vielen anderen offenen Standard-Ausgabeformaten wie HTML, LaTeX, Markdown, Python, Präsentationsfolien oder PDF. Die Jupyter-Kernels unterstützen die drei Kernprogrammsprachen **Julia, **Python und R und viele mehr Jupyter-Kernels (über 100) für andere Programmiersprachen existieren.
Jupyter auf Windows¶
Anaconda Navigator bietet alternativ die Anwendung Jupyter Notebook. JupyterLab ist jedoch die Benutzeroberfläche von Project Jupyter der nächsten Generation, die flexibler und leistungsfähiger ist. Deshalb 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 können, entweder indem Sie die grafische Benutzeroberfläche von Anaconda Navigator verwenden, oder die conda-Prompt-Befehlszeile (empfohlen).
Via Anaconda Navigator¶
Öffnen Sie Anaconda Navigator und stellen Sie sicher, in der Home Tab.
Suchen Sie nach JupyterLab und klicken Sie auf die Install Taste (wenn bereits installiert, gibt es nur eine Launch Taste sichtbar).
Nach erfolgreicher Installation öffnen Sie das JupyterLab, indem Sie auf die Schaltfläche Launch klicken.
JupyterLab öffnet im Standard-Webbrowser, wo Jupyter Notebooks (.ipynb) oder Python-Dateien erstellt und bearbeitet werden können.
Via Anaconda Prompt (empfohlen)¶
Öffnen Sie Anaconda Prompt, das ein Terminalfenster mit schwarzem Hintergrund und einem blinkenden Cursor darstellt.
Wenn Sie mit Miniconda arbeiten, installieren Sie die Jupyter Notebook-App durch Tippen conda install jupyter und bestätigen Sie mit y, wenn Anaconda Prompt Proceed ([y]/n)? fragt.
Zu start JupyterLab und öffnen, erstellen oder ändern Jupyter Notebooks, Typ:
jupyter labWenn der Befehl ausfällt, versuchen Sie entweder jupyter-lab oder starten Sie Jupyter Notebook durch Tippen jupyter notebook. Die Jupyter Notebook-Anwendung wird im Standard-Webbrowser geöffnet.
Erweiterungen und Spellchecker¶
Modern JupyterLab (Version 4 und neuer) unterstützt vorgefertigte Erweiterungen, die direkt mit pip oder conda installieren. Der alte jupyter labextension install-Befehl und das jupyter_contrib_nbextensions-Paket werden abgeschrieben und arbeiten nicht mehr mit aktuellen JupyterLab und Notebook 7-Releases (sie benötigen auch keinen separaten nodejs-Buildingschritt).
Beim Lesen durch die Python Tutorials auf dieser Website finden Sie wahrscheinlich einen oder einen anderen Schreibfehler (bitte report Errors!). Insbesondere können die Python-Abschnitte betroffen sein, weil sie mit JupyterLab erstellt wurden, wo kein Schreibprüfer vorinstalliert ist. Um zumindest die unangenehmsten Fehler zu vermeiden, können Sie einen Schreibprüfer installieren. Eine bequeme Option ist jupyterlab
conda install -c conda-forge jupyterlab-spellcheckerDer Rechtschreibprüfer verwendet Typo.js als Wörterbuch und hebt verfehlte Wörter in Markdown- und Codezellen hervor (ohne Korrekturvorschläge).
Jupyter auf Linux¶
To install JupyterLab on Linux, open Terminal and make sure that pip/pip3 is installed:
sudo apt install python3 python3-pip python3-venvExportieren Sie die user-level bin an die PATH-Umgebung und installieren Sie das JupyterLab im Benutzerraum mit folgenden Befehlen:
export PATH="$HOME/.local/bin:$PATH"
pip install --user jupyterlabZum Starten von JupyterLab Tap:
jupyter-labDer Befehl jupyter-lab startet einen lokalen Host-Server, der JupyterLab betreibt, der sich in einem Webbrowser wie eine interaktive Website öffnet.
Ein Debugger für Jupyter¶
Um besser zu verstehen und Fehlerbehebung Code Crashs, ein Debugger stellt eine große Erleichterung. Leider kann das Debugging in Jupyter einige Kopfschmerzen verursachen, wenn es kein inhärentes Debugging-Tool gibt. Um einen Debugger zu bekommen, der mit Jupyter zusammenarbeitet, schauen Sie sich dieser Blogeintrag von Jupyter Project.
Sublime¶
Sublime ist einer der beliebtesten Editoren für mehrere (Computer) Sprachen. Es handelt sich jedoch um kommerzielle Software, die nur während einer Auswertungsperiode ohne Zeitlimit verwendet werden kann. Lesen Sie mehr darüber unter sublimetext.com.
Um es auf Debian Linux-Plattformen zu installieren, öffnen Sie Terminal und tippen (Quelle: https://
wget -qO - https://download.sublimetext.com/sublimehq-pub.gpg | gpg --dearmor | sudo tee /etc/apt/trusted.gpg.d/sublimehq-archive.gpgDann wählen Sie 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.listSchließlich aktualisieren Sie apt und installieren Sie Sublime:
sudo apt update
sudo apt install sublime-textWenn eine Fehlermeldung auftritt, stellen Sie sicher, dass apt mit httpsQuellen arbeitet:
sudo apt install apt-transport-httpsWenn Sie mit Sublime arbeiten, verwenden Sie ein erweitertes Recht-Check-Paket, wie LanguageTool. Weitere nützliche Pakete für Sublime finden Sie unter packagecontrol.io. Pakete finden Sie auch, indem Sie die CTRL + Shift + Pkeys (in Sublime) anklicken, um Package Control zu öffnen. Geben Sie dann install ein und geben Sie den Namen des Pakets ein, das Sie in der Box suchen.
Um eine Änderung der Benutzereinstellungen zu ermöglichen, gehen Sie auf Präferenzen (Top-Menüleiste) > Einstellungen und speichern Sie die Öffnungseinstellungsdatei entweder als ~./config/sublime-text/Packages/Default/Preferences.sublime-settings (erhältlich für die Erstersparnis) oder ~./config/sublime-text/Packages/User/Preferences.sublime-settings. Bearbeiten Sie dann die gewünschten Einstellungen: Suchen Sie z.B. spell_check und setzen Sie sie an true, um eine voreingestellte Rechtschreibprüfung vorzunehmen. Speichern Sie die .sublime-settings-Datei, um Änderungen vorzunehmen.