Einführung

Die Vorlesung »Python für Naturwissenschaftler« baut auf der Vorlesung »Einführung in das Programmieren für Physiker und Naturwissenschaftler«, im Folgenden kurz Einführungsvorlesung genannt, auf. Sie setzt daher Kenntnisse der Programmiersprache Python, wie Sie in der Einführungsvorlesung vermittelt werden, voraus. Gegebenenfalls wird empfohlen, sich Grundkenntnisse von Python mit Hilfe des Manuskripts zur Einführungsvorlesung anzueignen oder das Manuskript zu verwenden, um Kenntnisse aufzufrischen.

Die Einführungsvorlesung beschränkt sich bewusst weitestgehend auf Sprachelemente von Python, die in ähnlicher Form auch in anderen, für den Naturwissenschaftler wichtigen Programmiersprachen, wie C oder Fortran, verfügbar sind. Diese Beschränkung wird in der Vorlesung »Python für Naturwissenschaftler« fallengelassen, so dass einige weitere wichtige Sprachelemente besprochen werden können. Dabei wird jedoch keine Vollständigkeit angestrebt. Vielmehr soll auch Raum bleiben, um erstens eine etwas detailliertere Einführung in die zentrale numerische Bibliothek in Python, nämlich NumPy, zu geben und zweitens einige für die Codeentwicklung relevante Werkzeuge zu besprechen.

Aus Zeitgründen werden wir uns bei Letzteren auf Versionskontrollsysteme, auf Verfahren zum systematischen und nachvollziehbaren Testen von Programmen und auf Verfahren zur Bestimmung der Laufzeiten verschiedener Programmteile beschränken. Einige dieser Techniken werden wir zwar konkret im Zusammenspiel mit Python kennenlernen, sie sind aber auch auf andere Programmiersprachen übertragbar. Auch wenn solche Techniken häufig als unnötiger Aufwand empfunden werden, können sie wesentlich zur Qualität wissenschaftlichen Rechnens beitragen. [1]

Die im Manuskript gezeigten Code-Beispiele sind für die Verwendung mit einer aktuellen Version von Python 3 vorgesehen. Ein Großteil der Beispiele ist aber auch unter Python 2.7 lauffähig oder lässt sich durch kleinere Anpassungen lauffähig machen.

Verwendete Symbole

In [1]: stellt den Prompt des IPython-Interpreters dar, wobei statt der 1 auch eine andere Eingabenummer stehen kann.

Out[1]: weist auf die Ausgabe des IPython-Interpreters zur Eingabe In [1]: hin.

...: wird im IPython-Interpreter als Prompt verwendet, wenn die Eingabe fortzusetzen ist, zum Beispiel im Rahmen einer Schleife. Diese Art der Eingabe kann sich über mehrere Zeilen hinziehen. Zum Beenden wird die EINGABE-Taste ohne zuvorige Eingabe von Text verwendet.

$ steht für den Prompt, also die Eingabeaufforderung, der Shell beim kommandozeilenbasierten Arbeiten in einem Terminalfenster.

weiterfuehrend Dieses Symbol kennzeichnet weiterführende Anmerkungen, die sich unter anderem auf speziellere Aspekte der Programmiersprache Python beziehen.

Danke an …

  • … die Hörerinnen und Hörer der Vorlesung „Python für Naturwissenschaftler“, deren Fragen und Anregungen in diesem Manuskript ihren Niederschlag fanden;
  • Michael Hartmann, Oliver Kanschat-Krebs und Benjamin Spreng für eine Reihe von Kommentaren zu diesem Manuskript.
[1]arXiv:1210.0530