Die Welt der Python-Programmierung

Python integrierte Funktionen: Umfassende Erklärung | Für Anfänger: Nutzung, Typen, effizientes Lernen

Funktionen, Klassen und Strukturen
目次

1. Einführung

Python ist eine Programmiersprache, die von einer breiten Palette von Programmierern – von Anfängern bis zu Profis – geliebt wird. Einer der Gründe für ihre Beliebtheit ist die Existenz der „ingebauten Funktionen”, die Python bietet. Diese eingebauten Funktionen ermöglichen es, grundlegende, unverzichtbare Verarbeitungen beim Schreiben von Programmen einfach zu realisieren, weshalb sie eine der wichtigsten Funktionen sind, die Python-Anfänger zuerst erlernen sollten.

Der größte Reiz der eingebauten Funktionen liegt in ihrer „Bequemlichkeit“. Ohne zusätzliche Module zu installieren, können sie direkt nach der Installation von Python genutzt werden, sodass sogar Personen, die Python zum ersten Mal berühren, sie sofort einsetzen können. Zudem haben häufig verwendete Funktionen knappe und intuitive Namen, was sie leicht verständlich macht.

Zum Beispiel kann man, um die Anzahl der Elemente in einer Liste zu ermitteln, die len()-Funktion verwenden und um den Absolutwert einer Zahl zu erhalten, die abs()-Funktion – damit kann die Verarbeitung in nur einer Zeile abgeschlossen werden. Dadurch wird die Menge des zu schreibenden Codes reduziert und die Lesbarkeit des Codes verbessert.

Warum sollte man eingebauten Funktionen lernen?

Das Lernen der eingebauten Funktionen von Python ist der erste Schritt, um die Programmier-Effizienz erheblich zu verbessern. Aus den folgenden Gründen müssen von Anfängern bis zu Fortgeschrittenen eine breite Palette von Personen dieses Wissen erwerben.

  1. Vereinfachung des Codes
    Durch die Nutzung eingebauter Funktionen kann man auch komplexe Verarbeitungen einfach beschreiben. Zum Beispiel würde das manuelle Schreiben einer Verarbeitung, um den Maximalwert in einer Liste zu finden, mehrere Zeilen Code erfordern, aber mit der max()-Funktion ist es in einer Zeile erledigt.
  2. Zeitersparnis
    Eingebauten Funktionen sind von Python-Entwicklern optimiert, sodass sie effizient und schnell arbeiten. Daher spart man Zeit im Vergleich zur eigenen Implementierung der Verarbeitung.
  3. Vermeidung von Fehlern
    Eingebauten Funktionen sind ausreichend getestet und ihre Funktionsweise ist zuverlässig, sodass das Risiko von Fehlern im Vergleich zu selbstgeschriebenen Funktionen niedriger ist.

Überblick über diesen Artikel

In diesem Artikel erklären wir die eingebauten Funktionen von Python in folgendem Ablauf.

  • 2. Was sind eingebauten Funktionen in Python?
    Wir erklären die grundlegenden Konzepte und Merkmale der eingebauten Funktionen.
  • 3. Klassifikation der eingebauten Funktionen
    Wir stellen häufig verwendete Funktionen nach Haupt-Kategorien wie numerische Operationen, Sequenz-Operationen, Typkonvertierungen usw. vor.
  • 4. Tipps zum Lernen der eingebauten Funktionen in Python
    Wir erklären Wege, häufige Funktionen zu merken, und effiziente Lernmethoden.
  • 5. Zusammenfassung
    Wir blicken auf den gesamten Artikel zurück und geben Ratschläge für die nächsten Schritte.

Damit auch Anfänger es schnell verstehen können, erklären wir es detailliert mit Code-Beispielen. Nach dem Lesen dieses Artikels werden Sie die grundlegende Verwendung der eingebauten Funktionen von Python beherrschen und die Fähigkeiten erwerben, um Programme effizienter zu schreiben.

2. Was sind die eingebaute Funktionen von Python?

Die eingebaute Funktionen von Python sind nützliche Tools, die den Kern des Python-Programmierens bilden. Diese Funktionen sind Standardfunktionen, die Python von Anfang an bereitstellt, und erfordern keine spezielle Konfiguration oder den Import von Modulen, sodass sie sofort verwendet werden können. In diesem Abschnitt erklären wir detailliert die grundlegenden Merkmale und Vorteile der eingebauten Funktionen.

Übersicht über eingebaute Funktionen

Eingebaute Funktionen sind Funktionen, die in den Python-Interpreter integriert sind. Sie können standardmäßig verwendet werden, ohne zusätzliche Bibliotheken oder Pakete einzuführen. Im Folgenden sind die Hauptmerkmale der eingebauten Funktionen aufgeführt.

  1. Sofort verfügbar
    Eingebaute Funktionen sind bereits bei der Installation von Python integriert, sodass sie direkt im Programm aufgerufen werden können. Zum Beispiel kann die print()-Funktion wie folgt verwendet werden, um eine Zeichenkette auf dem Bildschirm auszugeben.
   print("Hallo, Python!")
  1. Hohe Vielseitigkeit
    Eingebaute Funktionen decken verschiedene Anwendungen ab, wie numerische Berechnungen, String-Manipulation, Datentypkonvertierungen und Listenoperationen. Dadurch bieten sie nützliche Funktionen für alle Arten von Programmen.
  2. Pythonisches Design
    Basierend auf der Designphilosophie von Python sind eingebaute Funktionen so gestaltet, dass sie knapp und intuitiv verständlich sind. Daher können auch Anfänger ihre Funktionen schnell verstehen und nutzen.

Vorteile der eingebauten Funktionen

Im Folgenden werden die Hauptvorteile der Nutzung der eingebauten Funktionen von Python aufgeführt.

Effizienzsteigerung des Codes

Durch die Nutzung eingebauter Funktionen kann die Code-Menge des Programms erheblich reduziert werden. Zum Beispiel erfordert das manuelle Schreiben von Code zum Finden des Maximalwerts in einer Liste etwas wie den folgenden Code.

numbers = [5, 3, 8, 2, 9]
max_value = numbers[0]
for num in numbers:
    if num > max_value:
        max_value = num
print(max_value)  # Ausgabe: 9

Dies kann mit der max()-Funktion in einer Zeile beschrieben werden.

numbers = [5, 3, 8, 2, 9]
print(max(numbers))  # Ausgabe: 9

Reduzierung von Fehlern

Eingebaute Funktionen wurden vom Python-Entwicklungsteam gründlich getestet, sodass ihr Verhalten zuverlässig ist. Dies ist ein großer Vorteil, da es Fehler vermeidet, die bei der eigenen Implementierung von Algorithmen häufig auftreten.

Leistungssteigerung

Eingebaute Funktionen sind in der internen Implementierung von Python optimiert. Daher laufen sie in den meisten Fällen schneller als eine eigene Implementierung derselben Verarbeitung.

Beispiele für eingebaute Funktionen

Im Folgenden stellen wir einige häufig verwendete eingebaute Funktionen von Python vor.

  1. len()
    Ermittelt die Anzahl der Elemente in einer Sequenz (Liste, String usw.).
   my_list = [10, 20, 30]
   print(len(my_list))  # Ausgabe: 3
  1. type()
    Überprüft den Datentyp eines Objekts.
   print(type("Python"))  # Ausgabe: <class 'str'>
  1. sum()
    Summiert die Zahlen in einer Liste oder einem Tupel.
   numbers = [1, 2, 3, 4]
   print(sum(numbers))  # Ausgabe: 10
  1. sorted()
    Sortiert eine Sequenz aufsteigend oder absteigend.
   scores = [70, 90, 80]
   print(sorted(scores))          # Ausgabe: [70, 80, 90]
   print(sorted(scores, reverse=True))  # Ausgabe: [90, 80, 70]
  1. input()
    Empfängt Eingaben vom Benutzer.
   name = input("Bitte geben Sie Ihren Namen ein: ")
   print(f"Hallo, {name}!")

Zusammenfassung

Die eingebaute Funktionen von Python sind grundlegende Tools zur effizienten Erstellung von Programmen. Aufgrund ihrer Bequemlichkeit und Vielseitigkeit sind sie eine der wichtigsten Fähigkeiten, die man beim Lernen von Python als Erstes erwerben sollte. Im nächsten Abschnitt klassifizieren wir die eingebaute Funktionen nach Funktionen und erklären sie mit konkreten Beispielen, um ein tieferes Verständnis zu erlangen.

3. Klassifikation der eingebauten Funktionen

Python stellt zahlreiche eingebaute Funktionen mit unterschiedlichen Funktionalitäten zur Verfügung. Indem man sie nach Funktionsbereichen klassifiziert, kann man sie effizienter erlernen und praktisch anwenden. In diesem Abschnitt werden die eingebaute Funktionen von Python in typische Kategorien unterteilt und ihre Zwecke sowie konkrete Beispiele ausführlich erläutert.

Funktionen für numerische Operationen

Funktionen, die zur Manipulation von Zahlen verwendet werden. Sie sind nützlich in Szenarien, die mathematische Berechnungen oder Eigenschaften von Zahlen behandeln.

Repräsentative Funktionen

  1. abs(): Gibt den absoluten Wert der Zahl zurück.
   print(abs(-10))  # Ausgabe: 10
  1. round(): Rundet die Zahl auf die angegebene Anzahl von Dezimalstellen.
   print(round(3.14159, 2))  # Ausgabe: 3.14
   print(round(2.718, 0))   # Ausgabe: 3.0
  1. pow(): Berechnet die Potenz der angegebenen Zahl.
   print(pow(2, 3))  # Ausgabe: 8
  1. min() / max(): Ermittelt den Minimal- oder Maximalwert.
   numbers = [5, 3, 8, 2]
   print(min(numbers))  # Ausgabe: 2
   print(max(numbers))  # Ausgabe: 8

Funktionen für Sequenzoperationen

Funktionen zur Bearbeitung von Sequenzdaten wie Listen, Tupeln oder Strings. Sie werden häufig für die Datenverarbeitung und -suche verwendet.

Repräsentative Funktionen

  1. len(): Ermittelt die Anzahl der Elemente in der Sequenz.
   my_list = [1, 2, 3, 4]
   print(len(my_list))  # Ausgabe: 4
  1. sorted(): Sortiert die Sequenz aufsteigend oder absteigend.
   scores = [70, 90, 80]
   print(sorted(scores))          # Ausgabe: [70, 80, 90]
   print(sorted(scores, reverse=True))  # Ausgabe: [90, 80, 70]
  1. zip(): Kombiniert mehrere Sequenzen elementweise.
   names = ["Alice", "Bob"]
   scores = [85, 90]
   print(list(zip(names, scores)))  # Ausgabe: [('Alice', 85), ('Bob', 90)]
  1. reversed(): Sortiert die Sequenz umgekehrt.
   word = "Python"
   print("".join(reversed(word)))  # Ausgabe: nohtyP

Funktionen für Typkonvertierungen

Funktionen, die zur Konvertierung von Datentypen verwendet werden. Sie sind besonders nützlich bei Benutzereingaben oder Datenverarbeitung.

Repräsentative Funktionen

  1. int(): Konvertiert Strings oder Gleitkommazahlen in Ganzzahlen.
   print(int("123"))  # Ausgabe: 123
   print(int(3.9))    # Ausgabe: 3
  1. float(): Konvertiert Strings oder Ganzzahlen in Gleitkommazahlen.
   print(float("3.14"))  # Ausgabe: 3.14
  1. str(): Konvertiert Zahlen oder Objekte in Strings.
   print(str(123))  # Ausgabe: '123'
  1. list() / tuple(): Konvertiert iterierbare Objekte in Listen oder Tupel.
   my_tuple = (1, 2, 3)
   print(list(my_tuple))  # Ausgabe: [1, 2, 3]

Weitere nützliche Funktionen

Funktionen mit generischen Funktionalitäten, die nicht in spezifische Kategorien passen. Viele davon sind im täglichen Programmieren unverzichtbar.

Repräsentative Funktionen

  1. print(): Gibt Ausgaben in der Konsole aus.
   print("Hello, World!")  # Ausgabe: Hello, World!
  1. input(): Nimmt Eingaben vom Benutzer entgegen.
   name = input("Geben Sie Ihren Namen ein: ")
   print(f"Hallo, {name}!")
  1. help(): Zeigt Hilfsinformationen zu Funktionen oder Modulen an.
   help(len)  # Hilfestellung für die len-Funktion anzeigen
  1. range(): Generiert einen Bereich von Ganzzahlen.
   for i in range(5):
       print(i)  # Ausgabe: 0, 1, 2, 3, 4

Zusammenfassung

Die eingebaute Funktionen von Python sind nach ihren Verwendungen klassifiziert, und jede bietet Funktionen, die für spezifische Zwecke geeignet sind. Indem man sie nach Funktionsbereichen versteht, wird es intuitiv klar, welche Funktion man beim Schreiben von Programmen verwenden sollte.

Im nächsten Abschnitt werden Tipps erläutert, um diese eingebaute Funktionen effizient zu lernen und praktisch zu beherrschen.

4. Tipps zum Lernen der eingebauten Funktionen in Python

Die eingebauten Funktionen in Python sind zahlreich, und es könnte schwierig sein, sie alle auf einmal zu merken. Allerdings können Sie durch die Nutzung effizienter Lernmethoden, die die wichtigsten Punkte abdecken, die notwendigen Funktionen schnell erlernen und in der Praxis anwenden. In diesem Abschnitt stellen wir konkrete Tipps vor, um die eingebauten Funktionen in Python effektiv zu lernen.

Von häufig verwendeten Funktionen lernen

Unter den eingebauten Funktionen gibt es solche, die häufig verwendet werden, und solche, die es nicht sind. Am Anfang empfehle ich, sich auf Funktionen zu konzentrieren, die im Alltag häufig genutzt werden.

Beispiele für häufig verwendete Funktionen

  1. print(): Wird häufig für die Ausgabe des Programms oder zum Debuggen verwendet.
   print("Ich habe angefangen, Python zu lernen!")
  1. len(): Ermittelt die Anzahl der Elemente in einer Sequenz (Liste, String usw.).
   my_list = [1, 2, 3, 4]
   print(len(my_list))  # Ausgabe: 4
  1. input(): Nimmt Daten vom Benutzer entgegen.
   name = input("Bitte geben Sie Ihren Namen ein: ")
   print(f"Hallo, {name}!")
  1. int() / str(): Konvertierung von Datentypen.
   age = int(input("Bitte geben Sie Ihr Alter ein: "))
   print(f"Ihr Alter ist {age} Jahre.")

Durch das Beherrschen dieser grundlegenden Funktionen wird das Fundament des Python-Programmierens fest verankert.

Die offizielle Dokumentation nutzen

Die offizielle Python-Dokumentation ist die zuverlässigste Informationsquelle zu eingebauten Funktionen. Nutzen Sie sie effektiv mit den folgenden Schritten.

  1. Suche nach Funktionen
  1. Beispiele ausprobieren
  • Führen Sie den in der Dokumentation beschriebenen Beispielcode tatsächlich aus.
  • Durch die Überlegung, wie Sie ihn in Ihrem eigenen Programm anwenden können, und durch die Praxis vertieft sich das Verständnis.
  1. Unklarheiten klären
  • Wenn Sie Fragen zum Verhalten einer eingebauten Funktion haben, können Sie die help()-Funktion verwenden, um sie vor Ort zu überprüfen.
   help(len)  # Anzeige der Erklärung der len-Funktion

Tatsächlich Code schreiben

Die beste Methode, um eingebauten Funktionen zu lernen, ist, tatsächlich Programme zu schreiben. Durch das Bearbeiten einfacher Aufgaben wie den folgenden können Sie die Verwendung der Funktionen natürlich merken.

Beispiele für praktische Übungen

  1. Listenoperationen
  • Erhalten und anzeigen Sie den maximalen und minimalen Wert in der Liste.
   numbers = [5, 12, 8, 3]
   print(max(numbers))  # Ausgabe: 12
   print(min(numbers))  # Ausgabe: 3
  1. Umkehrung von Strings
  • Zeigen Sie den eingegebenen String in umgekehrter Reihenfolge an.
   text = input("Bitte geben Sie einen String ein: ")
   print("Umgekehrt: ", text[::-1])
  1. Konvertierung von Datentypen
  • Konvertieren Sie Zahlen zu Strings und verknüpfen Sie sie.
   num1 = 10
   num2 = 20
   result = str(num1) + " und " + str(num2)
   print("Kombiniertes Ergebnis: ", result)

Online-Ressourcen nutzen

Durch die Nutzung hilfreicher Online-Ressourcen für das Python-Lernen können Sie eingebauten Funktionen effizient erlernen.

Empfohlene Ressourcen

  1. Tutorial-Websites
  • Codecademy oder die offiziellen Tutorials auf Python.org.
  • Durch interaktive Übungen können Sie die Verwendung der Funktionen erfahrungsbezogen lernen.
  1. Frageseiten
  • Stack Overflow oder Qiita usw. Foren, um Fragen und Lösungen anderer Programmierer zu referenzieren.
  1. YouTube-Videos
  • Schauen Sie Erklärvideos für Python-Anfänger an und lernen Sie, indem Sie mitmachen.

Kleine Projekte erstellen

Durch das Erstellen praktischer Projekte können Sie die Anwendungsfähigkeit der eingebauten Funktionen verbessern.

Projektbeispiele

  1. Einfacher Taschenrechner
  • Erstellen Sie ein Programm, das mit input() Zahlen erfasst und Operationen wie +, -, *, / durchführt.
  1. String-Zähler
  • Ein Programm, das die Länge des eingegebenen Strings misst und die verwendeten Zeichen zählt.
  1. Sortierung von Zahlen
  • Ein Programm, das Zahlen in einer Liste mit sorted() sortiert und sowohl aufsteigend als auch absteigend anzeigt.

Zusammenfassung

Um eingebauten Funktionen in Python effizient zu lernen, ist es wichtig, mit häufig verwendeten Funktionen zu beginnen und die offizielle Dokumentation sowie Online-Ressourcen aktiv zu nutzen. Darüber hinaus werden Sie durch das tatsächliche Schreiben von Programmen die Verwendung der Funktionen natürlich internalisieren. Im nächsten Abschnitt fassen wir die bisher vorgestellten Inhalte zusammen und geben Ratschläge, die für zukünftiges Lernen nützlich sind.

5. Zusammenfassung

Die eingebauten Funktionen von Python sind unverzichtbare Tools, um die Effizienz von Programmen zu steigern und die Lesbarkeit zu verbessern. In diesem Artikel haben wir von den grundlegenden Konzepten der eingebauten Funktionen über ihre spezifische Verwendung bis hin zu effizienten Lernmethoden detailliert erklärt.

Die wichtigsten Punkte dieses Artikels

  1. Übersicht und Merkmale der eingebauten Funktionen
  • Funktionen, die ab der Installation von Python verfügbar sind und keine zusätzlichen Module erfordern.
  • Praktische Tools, um Prozesse zu vereinfachen und die Code-Menge zu reduzieren.
  1. Klassifikation der eingebauten Funktionen
  • Funktionen für numerische Operationen: abs(), round(), max() usw., nützlich für die Verarbeitung von Zahlen.
  • Funktionen für Sequenzoperationen: len(), sorted(), zip() usw., zur Verwendung bei Listen oder String-Operationen.
  • Funktionen für Typkonvertierungen: int(), str(), float() usw., notwendig für die Konvertierung von Datentypen.
  • Sonstige nützliche Funktionen: print(), input(), help() usw., zur Ausführung und zum Debugging von Programmen.
  1. Effiziente Lernmethoden
  • Beginnen Sie mit häufig verwendeten Funktionen und nutzen Sie die offizielle Dokumentation oder Online-Ressourcen.
  • Erstellen Sie kleine Aufgaben oder Projekte und wenden Sie die eingebauten Funktionen praktisch an, um das Verständnis zu vertiefen.

Tipps für das weitere Lernen

Nachdem Sie die eingebauten Funktionen von Python durchgegangen sind, können Sie durch den Übergang zu den folgenden Themen fortgeschrittene Programmierfähigkeiten erwerben.

Benutzerdefinierte Funktionen

Um spezifische Verarbeitungen zu realisieren, die mit eingebauten Funktionen nicht möglich sind, lernen Sie, wie man eigene Funktionen definiert.

def greet(name):
    return f"Hallo, {name}!"

print(greet("Taro"))

Nutzung der Standardbibliothek

Die Standardbibliothek von Python enthält zahlreiche Funktionen, die nützlicher sind als die eingebauten Funktionen.math oder datetime und ähnliche Bibliotheken zu nutzen, ermöglicht eine breitere Palette an Programmierungen.

Nutzung externer Bibliotheken

Durch das Lernen externer Bibliotheken wie NumPy oder Pandas, die für Datenanalyse und maschinelles Lernen nützlich sind, können Sie praktische Anwendungen erstellen.

Objektorientierte Programmierung (OOP)

Durch das Lernen der objektorientierten Funktionen von Python erwerben Sie Fähigkeiten, um komplexere und strukturiertere Programme zu erstellen.

Was man mit der Nutzung eingebauter Funktionen erreichen kann

Wenn Sie die eingebauten Funktionen von Python beherrschen, können Sie nicht nur Programme ausführen, sondern erzielen auch folgende Effekte.

  1. Steigerung der Entwicklungsgeschwindigkeit
    Viele Verarbeitungen können einfach realisiert werden, sodass Programme effizient entwickelt werden können.
  2. Verbesserung der Code-Lesbarkeit
    Durch die Nutzung eingebauter Funktionen können Sie Code schreiben, der intuitiv verständlich ist.
  3. Steigerung der Zuverlässigkeit
    Durch die Verwendung ausreichend getesteter eingebauter Funktionen können Bugs reduziert und zuverlässige Programme aufgebaut werden.

Zum Abschluss

Durch die Nutzung eingebauter Funktionen können Sie die „Kürze“ und „Effizienz“ von Python maximal ausnutzen. Probieren Sie bitte, den Inhalt dieses Artikels in tatsächlichen Programmen anzuwenden. Wenn Sie sich daran gewöhnt haben, werden Sie die Kraft der eingebauten Funktionen noch stärker spüren.

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