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Sams teach yourself Python programming for Raspberry Pi in 24 hours

Author: Richard Blum; Christine Bresnahan
Publisher: Indianapolis, Indiana : Sams, [2016] ©2016
Edition/Format:   eBook : Document : English : Second editionView all editions and formats
Rating:

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Details

Genre/Form: Electronic books
Material Type: Document, Internet resource
Document Type: Internet Resource, Computer File
All Authors / Contributors: Richard Blum; Christine Bresnahan
ISBN: 9780134389585 0134389581 0672337649 9780672337642
OCLC Number: 933610265
Notes: Includes index.
Description: 1 online resource (1 volume) : illustrations
Contents: Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Programming with Python . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Who Should Read This Book? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Conventions Used in This Book . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3Part I: Python Programming on the Raspberry PiHOUR 1: Setting Up the Raspberry Pi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5Obtaining a Raspberry Pi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5Acquiring a Raspberry Pi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8Determining the Necessary Peripherals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10Nice Additional Peripherals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15Deciding How to Purchase Peripherals . . . . . . . . . . . . . . . . . 18Getting Your Raspberry Pi Working . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18Troubleshooting Your Raspberry Pi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26Q&A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26Workshop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27HOUR 2: Understanding the Raspbian Linux Distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . 29Learning About Linux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29Interacting with the Raspbian Command Line . . . . . . . . . . . .. . . . 30Interacting with the Raspbian GUI . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 35The LXDE Graphical Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43Q&A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44Workshop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44HOUR 3: Setting Up a Programming Environment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47Exploring Python . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47Checking Your Python Environment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48Installing Python and Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50Learning About the Python Interpreter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52Learning About the Python Interactive Shell . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 53Learning About the Python Development Environment . . . . . . . . . . . . . 57Creating and Running Python Scripts . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 63Knowing Which Tool to Use and When . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 68Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69Q&A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69Workshop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70Part II: Python FundamentalsHOUR 4: Understanding Python Basics . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 73Producing Python Script Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73Formatting Scripts for Readability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80Understanding Python Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83Assigning Value to Python Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85Learning About Python Data Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89Allowing Python Script Input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96Q&A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97Workshop . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97HOUR 5: Using Arithmetic in Your Programs . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 99Working with Math Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99Calculating with Fractions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105Using Complex Number Math . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107Getting Fancy with the math Module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108Using the NumPy Math Libraries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114Q&A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115Workshop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115HOUR 6: Controlling Your Program . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117Working with the if Statement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117Grouping Multiple Statements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . 119Adding Other Options with the else Statement . . . . . . . . . . . . . .. . . 121Adding More Options Using the elif Statement . . . . . . . . . . .. . . . 123Comparing Values in Python . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126Checking Complex Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130Negating a Condition Check . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132Q&A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132Workshop . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133HOUR 7: Learning About Loops . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137Performing Repetitive Tasks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137Using the for Loop for Iteration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137Using the while Loop for Iteration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148Creating Nested Loops . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156Q&A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156Workshop . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . 157Part III: Advanced PythonHOUR 8: Using Lists and Tuples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159Introducing Tuples . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 159Introducing Lists . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164Using Multidimensional Lists to Store Data . . . . . . . . . . . . . . . 171Working with Lists and Tuples in Your Scripts . . . . . . . . . . . . 172Creating Lists by Using List Comprehensions . . . . . .. . . . . . 173Working with Ranges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175Q&A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175Workshop . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . 176HOUR 9: Dictionaries and Sets . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 179Understanding Python Dictionary Terms . . . . . . . . . . . .. . . 179Exploring Dictionary Basics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180Programming with Dictionaries . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 186Understanding Python Sets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192Exploring Set Basics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193Obtaining Information from a Set . . . . . . . . . . .. . . . . . . . 194Modifying a Set . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197Programming with Sets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203Q&A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203Workshop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203HOUR 10: Working with Strings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207The Basics of Using Strings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207Using Functions to Manipulate Strings . . . . . . . . . . . . . . . 210Formatting Strings for Output . . . . . . . . . . 217Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223Q&A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223Workshop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223HOUR 11: Using Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225Understanding Linux File Structures . . . . . . . . . . . . .. . . . 225Managing Files and Directories via Python . . . . . . . . . . 227Opening a File . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229Reading a File . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 233Closing a File . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239Writing to a File . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 240Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246Q&A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246Workshop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 247HOUR 12: Creating Functions . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . 249Utilizing Python Functions in Your Programs . . . . . . . . . . . . 249Returning a Value . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253Passing Values to Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254Handling Variables in a Function . . . . . . . . . . . . . . . . 260Using Lists with Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263Using Recursion with Functions . . . . . . . . . . . . . . . . 264Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265Q&A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . 265Workshop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . 266HOUR 13: Working with Modules . . . . . . . . . . . . . . . . . 269Introducing Module Concepts . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . 269Exploring Standard Modules . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 271Learning About Python Modules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273Creating Custom Modules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287Q&A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 288Workshop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288HOUR 14: Exploring the World of Object-Oriented Programming . . . . . . . . 291Understanding the Basics of Object-Oriented Programming . . . . . . . . . 291Defining Class Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294Sharing Your Code with Class Modules . . . . . . . . . . . . 302Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304Q&A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305Workshop . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 305HOUR 15: Employing Inheritance . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307Learning About the Class Problem. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . 307Understanding Subclasses and Inheritance . . . . . . . . . . . . . 308Using Inheritance in Python . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 310Using Inheritance in Python Scripts . . . . . . . . . . . . . . . . 316Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328Q&A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328Workshop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328HOUR 16: Regular Expressions . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . 331What Are Regular Expressions? . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 331Working with Regular Expressions in Python. . . . . . . . . . . .. . . . . . 333The match() Function . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 333The search() Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334The findall() and finditer() Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334Defining Basic Patterns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . 335Using Advanced Regular Expressions Features . . . . . . . . . . . . . . 343Working with Regular Expressions in Your Python Scripts . . . . . . . . 346Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 348Q&A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 348Workshop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349HOUR 17: Exception Handling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351Understanding Exceptions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351Handling Exceptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356Handling Multiple Exceptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 358Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . 370Q&A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371Workshop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371Part IV: Graphical ProgrammingHOUR 18: GUI Programming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 373Programming for a GUI Environment . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . 373Examining Python GUI Packages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375Using the tkinter Package . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 376Exploring the tkinter Widgets . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . 384Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395Q&A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395Workshop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395HOUR 19: Game Programming . . . . . . . . . . . . . . . . . 397Understanding Game Programming . . . . . . . . .. . .. . . 397Learning About Game Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 398Setting Up the PyGame Library . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399Using PyGame . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400Learning More About PyGame . . . . . . . . . . . . .. . . 409Dealing with PyGame Action . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 414Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 423Q&A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 424Workshop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . 424Part V: Business ProgrammingHOUR 20: Using the Network . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 427Finding the Python Network Modules . . . . . . . . .. . . . . . . 427Working with Email Servers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 428Working with Web Servers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 436Linking Programs Using Socket Programming . . . . . . . . . . . . 442Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 449Q&A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 449Workshop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 450HOUR 21: Using Databases in Your Programming . . . . . . . . . . . . 453Working with the MySQL Database . . . . . . . . . . . . . . . 453Using the PostgreSQL Database . . . . . . . . . . . .. . . . . . 464Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 472Q&A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 472Workshop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . 473HOUR 22: Web Programming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 475Running a Web Server on the Pi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 475Programming with the Common Gateway Interface . . . . . . . . . . . . 478Expanding Your Python Webpages . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . 481Processing Forms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 488Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493Q&A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 494Workshop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 494Part VI: Raspberry Pi Python ProjectsHOUR 23: Creating Basic Pi/Python Projects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 497Thinking About Basic Pi/Python Projects . . . . . . . . . . . . . . . . 497Displaying HD Images via Python . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 497Playing Music . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 517Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 530Q&A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 530Workshop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 530HOUR 24: Working with Advanced Pi/Python Projects . . . . . . . . . . . . 533Exploring the GPIO Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 533Using the RPi.GPIO Module . . . . . . . . . .. . . . . 539Controlling GPIO Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 541Detecting GPIO Input . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . 546Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 553Q&A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 553Workshop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 554AppendixesAPPENDIX A: Loading the Raspbian Operating System onto an SD Card . . . . . . . . . 557Downloading NOOBS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . 558Verifying NOOBS Checksum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 559Unpacking the NOOBS Zip File . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 561Formatting the MicroSD Card . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . 562Copying NOOBS to a MicroSD Card . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 566APPENDIX B: Raspberry Pi Models Synopsis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 567Raspberry Pi 2 Model B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 567Raspberry Pi 1 Model B+ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 568Raspberry Pi 1 Model A+ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 569Older Raspberry Pi Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 570Index .............................................................................................. 573
Other Titles: Python programming for Raspberry Pi in 24 hours
Responsibility: Richard Blum and Christine Bresnahan.

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