Beitragsbild: mit KI erstellt (Symbolbild)
Python ist in vielen MINT-Berufen die erste Programmiersprache, mit der man in Berührung kommt: in der Messdatenauswertung, in der Simulation, in der Automatisierung von Auswerteschritten. Der Grund ist die Struktur der Sprache – Codeblöcke werden durch Einrückung gebildet, Variablentypen müssen nicht deklariert werden, und die Standardbibliothek deckt viele Aufgaben ohne Zusatzinstallation ab. Dieser Beitrag beschreibt den Aufbau eines Python-Programms, die wichtigsten Datentypen, Funktionen und die Steuerung des Programmflusses.
Aufbau eines Python-Programms
Ein Python-Skript wird von oben nach unten abgearbeitet. Die übliche Reihenfolge ist: Importe zuerst, dann Funktions- und Klassendefinitionen, dann der ausführende Teil. Diese Trennung ist keine Formalie – sie entscheidet darüber, ob sich ein Skript später als Modul in ein anderes Programm einbinden lässt.
Einrückung statt Klammern
Der auffälligste Unterschied zu C, Java oder JavaScript: Python kennt keine geschweiften Klammern für Blöcke und kein Semikolon am Zeilenende. Ein Doppelpunkt eröffnet den Block, die Einrückung der folgenden Zeilen bestimmt seine Ausdehnung. Der Stilleitfaden PEP 8 empfiehlt dafür vier Leerzeichen je Ebene und rät davon ab, Tabulatoren und Leerzeichen zu mischen – der Interpreter bricht sonst mit einem IndentationError ab.
| Python | Sprachen mit Klammernsyntax |
|---|---|
if bedingung: |
if (bedingung) { |
for element in sequenz: |
for (i = 0; i < n; i++) { |
def funktion(a, b): |
function funktion(a, b) { |
Wie sich bedingte Anweisungen im Detail verhalten, zeigt eine ausführliche Erläuterung zu if-Anweisungen in Python. Vergleichbare Regelwerke gibt es auch außerhalb von Python, etwa die Syntaxregeln der Kommandosprache von IBM SPSS Statistics – der Aufbau ist dort ein anderer, das Prinzip formal festgelegter Regeln dasselbe.
Installation und Prüfung der Umgebung
Python besteht aus dem Interpreter und der Standardbibliothek. Der Interpreter führt den Code aus, die Standardbibliothek liefert Module für Dateizugriff, Mathematik, Datum und Zeit, Netzwerkzugriff und Textverarbeitung mit. Beides wird gemeinsam von python.org bezogen; die offizielle Dokumentation beschreibt derzeit die Version 3.14 (Stand: docs.python.org, September 2026).
- Installationsprogramm von python.org herunterladen und ausführen
- Bei der Installation die Option zum Eintrag in die PATH-Variable aktivieren
- Im Terminal
python --versionbeziehungsweisepython3 --versionaufrufen - Für Projekte eine virtuelle Umgebung anlegen:
python -m venv .venv
Der letzte Punkt wird von Einsteigern oft übersprungen und später zum Problem: Eine virtuelle Umgebung trennt die Pakete eines Projekts von der Systeminstallation, sodass unterschiedliche Projekte unterschiedliche Paketversionen nutzen können. Wer in einer Entwicklungsumgebung arbeitet, wählt den Python-Interpreter dort explizit aus.
Variablen und Datentypen
Variablen werden ohne Typangabe zugewiesen; der Typ ergibt sich aus dem Wert und kann sich zur Laufzeit ändern. Diese dynamische Typisierung beschleunigt das Schreiben, verlagert aber Fehler in die Laufzeit – ein Grund, warum in größeren Projekten optionale Typangaben (type hints) verwendet werden.
| Datentyp | Beschreibung | Beispiel |
|---|---|---|
int |
Ganze Zahl, beliebig groß | 42 |
float |
Gleitkommazahl | 3.14 |
str |
Zeichenkette, unveränderbar | "Hallo Welt" |
bool |
Wahrheitswert | True |
tuple |
Unveränderbare Sequenz | (1, 2, 3) |
list |
Veränderbare Sequenz | [1, 2, 3] |
dict |
Zuordnung von Schlüsseln zu Werten | {"n": 3} |
Der Unterschied zwischen tuple und list ist in der Praxis relevant: Ein Tupel lässt sich nach der Erzeugung nicht mehr verändern und kann deshalb als Schlüssel in einem Dictionary dienen, eine Liste nicht. Für Messreihen mit fester Struktur – etwa Koordinatenpaare – ist das Tupel die passende Wahl.
Funktionen definieren und aufrufen
Eine Funktion beginnt mit def, gefolgt von Name, Parameterliste in runden Klammern und Doppelpunkt. Der eingerückte Block darunter ist der Funktionskörper. Mit return gibt die Funktion einen Wert zurück; fehlt die Anweisung, liefert sie None.
| Zeile | Bedeutung |
|---|---|
def flaeche(laenge, breite=1.0): |
Definition mit einem Pflichtparameter und einem Standardwert |
return laenge * breite |
Eingerückter Körper, gibt das Ergebnis zurück |
flaeche(3.0, 2.5) |
Aufruf mit zwei Argumenten, Ergebnis 7.5 |
flaeche(3.0) |
Aufruf ohne zweites Argument, Standardwert greift |
flaeche(breite=2.0, laenge=4.0) |
Aufruf mit benannten Argumenten, Reihenfolge egal |
Für Textausgaben sind f-Strings der heute übliche Weg: print(f"Fläche: {flaeche(3.0, 2.5)} m²") setzt den Ausdruck in den geschweiften Klammern direkt in die Zeichenkette ein. Die ältere Verkettung mit dem Pluszeichen funktioniert weiterhin, erzwingt aber die manuelle Umwandlung von Zahlen in Zeichenketten.
Ein wiederkehrender Fehler: Als Standardwert darf kein veränderbares Objekt verwendet werden. def f(werte=[]) erzeugt die Liste einmal bei der Definition, nicht bei jedem Aufruf – Änderungen bleiben zwischen den Aufrufen erhalten. Üblich ist stattdessen def f(werte=None) mit einer Prüfung im Funktionskörper.
Schleifen, Bedingungen und Fehlerbehandlung
Der Programmfluss wird über Schleifen und bedingte Anweisungen gesteuert. Auch hier gilt: Doppelpunkt eröffnet, Einrückung begrenzt.
| Konstrukt | Zweck | Beispiel |
|---|---|---|
for |
Durchlaufen iterierbarer Objekte | for i in range(10): print(i) |
while |
Ausführung, solange eine Bedingung gilt | while x < 5: x += 1 |
if |
Ausführung bei erfüllter Bedingung | if t > 30: print("heiß") |
elif |
Weitere Bedingung prüfen | elif t < 5: print("kalt") |
else |
Fall, wenn keine Bedingung zutrifft | else: print("mild") |
try/except |
Fehler abfangen statt Abbruch | except FileNotFoundError: |
range(10) liefert die Werte 0 bis 9, nicht 1 bis 10 – der Endwert ist ausgeschlossen. Bei der Fehlerbehandlung sollte immer der konkrete Ausnahmetyp genannt werden. Ein bloßes except: fängt auch Tastaturunterbrechungen und Programmierfehler ab und verdeckt damit genau die Fehler, die sichtbar sein sollten. Zum Öffnen von Dateien gehört zudem der with-Block, der die Datei zuverlässig schließt, auch wenn im Inneren ein Fehler auftritt.
Bibliotheken und Einsatzgebiete
Der praktische Nutzen von Python entsteht durch die Bibliotheken. Für den Einstieg genügt die Standardbibliothek; für Fachaufgaben kommen Pakete aus dem Python Package Index hinzu.
| Anwendungsbereich | Gängige Bibliotheken |
|---|---|
| Webentwicklung | Django, Flask, FastAPI |
| Datenanalyse | NumPy, pandas, Matplotlib |
| Maschinelles Lernen | scikit-learn, PyTorch, TensorFlow |
| Automatisierung und Dateiarbeit | os, pathlib, csv, Requests |
| Naturwissenschaftliches Rechnen | SciPy, SymPy, Astropy |
Rechenintensive Teile lassen sich in C oder C++ auslagern und über Erweiterungsmodule anbinden – NumPy und SciPy sind genau so aufgebaut. Für die meisten Auswertungsaufgaben genügt es allerdings, statt eigener Schleifen die vektorisierten Operationen von NumPy zu verwenden; der Geschwindigkeitsgewinn ist dort meist größer als bei einer eigenen C-Erweiterung.
Wie es nach den Grundlagen weitergeht
Nach Datentypen, Funktionen und Kontrollstrukturen folgen üblicherweise Module und Pakete, objektorientierte Programmierung mit Klassen sowie das Testen mit unittest oder pytest. Als Nachschlagewerk eignet sich das offizielle Python-Tutorial; es ist die Referenz, an der sich alle anderen Materialien messen lassen.
Wer Python für Beruf oder Studium vertieft, findet die passenden Bildungswege im Überblick zum berufsbegleitenden Studium im MINT-Bereich und in der Übersicht zu MINT-Studiengängen per Fernstudium, die Informatik und Data Science als Schwerpunkt anbieten. Wer noch am Anfang der Ausbildung steht, kann das duale MINT-Studium prüfen, das Praxisphasen im Betrieb einschließt. Kurse und Zertifikate lassen sich häufig fördern oder steuerlich geltend machen – die Wege dazu beschreibt der Beitrag zu Fortbildungskosten und Förderprogrammen.
Häufig gestellte Fragen
Warum arbeitet Python mit Einrückungen statt mit Klammern?
Die Einrückung ist Teil der Syntax und ersetzt geschweifte Klammern. Damit entspricht die optische Struktur des Codes zwingend seiner logischen Struktur. PEP 8 empfiehlt vier Leerzeichen je Ebene; Tabulatoren und Leerzeichen zu mischen führt zu einem Fehler.
Welche Python-Version sollte ich installieren?
Die jeweils aktuelle stabile Version aus der 3er-Reihe von python.org; die offizielle Dokumentation beschreibt Stand September 2026 die Version 3.14. Python 2 wird seit 2020 nicht mehr gepflegt und sollte für neue Projekte nicht mehr verwendet werden.
Was ist der Unterschied zwischen Parameter und Argument?
Der Parameter steht in der Funktionsdefinition und benennt, welche Werte erwartet werden. Das Argument ist der konkrete Wert, der beim Aufruf übergeben wird. Argumente können positionsabhängig oder benannt übergeben werden.
Wozu dient eine virtuelle Umgebung?
Sie trennt die installierten Pakete eines Projekts von der Systeminstallation. So lassen sich in verschiedenen Projekten unterschiedliche Versionen derselben Bibliothek nutzen, ohne dass sie sich gegenseitig überschreiben. Angelegt wird sie mit python -m venv .venv.
Warum sollte man except: ohne Typangabe vermeiden?
Ein solcher Block fängt jede Ausnahme ab, auch Tippfehler im Code und Programmabbrüche durch den Nutzer. Fehler bleiben dadurch unbemerkt. Besser ist es, den erwarteten Ausnahmetyp anzugeben, etwa except FileNotFoundError:.