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Python

Dieser Artikel wurde für die folgenden Ubuntu-Versionen getestet:

Dieser Artikel ist größtenteils für alle Ubuntu-Versionen gültig.

Zum Verständnis dieses Artikels sind folgende Seiten hilfreich:

Wiki/Icons/python.png Python ist eine interpretierte, objektorientierte höhere Programmiersprache mit dynamischer Typisierung und Bindung. Sie wurde Anfang der 1990er-Jahre von Guido van Rossum entwickelt. Heute ist Python auf vielen Plattformen 🇬🇧 (z.B. Linux, Unix, OS X, Windows) verfügbar und wird unter Ubuntu für viele zentrale Aufgaben benutzt. Python ist, neben C, die offizielle Entwicklersprache von Canonical für Ubuntu.

Genau genommen bezeichnet "Python" nur die Programmiersprache an sich, es gibt verschiedene Implementierungen 🇬🇧. Üblicherweise wird die Referenzimplementierung namens CPython als Python bezeichnet. CPython ist auch die Python-Implementierung, welche Ubuntu (und alle anderen Linux-Distributionen) standardmäßig mitbringt. Eine alternative (und schneller) Implementierung ist z.B. PyPy. Wenn im Folgenden von "Python" die Rede ist, dann ist damit aber die CPython-Implementierung gemeint.

Python-Code ist, eine installierte Python-Version vorausgesetzt, direkt ausführbar, d.h. man muss ihn nicht manuell kompilieren. Im Hintergrund wird dabei der Code zuerst in einen plattformunabhängigen Bytecode übersetzt, welcher dann von einem Interpreter ausgeführt wird. Dies geschieht für den Benutzer unsichtbar im Hintergrund.

Seit Beginn seiner Entwicklung folgt Python zwei grundlegenden Prinzipien:

  1. Einfachheit: Die Syntax von Python ist einfach und verständlich, so dass sich auch Ein- und Umsteiger schnell zurecht finden. Um die Übersichtlichkeit zu erhöhen, erfolgt die Strukturierung von Anweisungsblöcken nicht mit ; oder Klammern, sondern durch Einrückung.

  2. Freiheit: Objektorientierung wird in Python vollständig unterstützt, es wird aber keine objektorientierte Programmierung erzwungen. Python unterstützt zusätzlich verschiedene Programmierstile, wie imperatives, strukturelles, funktionelles oder aspektorientiertes Programmieren. Zusätzlich verfügt Python neben den eingebauten Funktionen und Typen über eine umfangreiche Standardbibliothek mit Paketen zu den verschiedensten Problemstellungen. Sie reichen von der XML- und HTML-Verarbeitung bis hin zu Funktionen, welche bei der Bearbeitung wissenschaftlicher Probleme helfen. Dies bedeutet bei der Erstellung eines Quellcodes häufig eine erhebliche Zeitersparnis.

Installation

Python 3 ist in einer Ubuntu-Standardinstallation bereits enthalten, da auch Systemkomponenten Python als Voraussetzung benötigen. Welche Version installiert ist, zeigt der folgende Befehl im Terminal [1]:

python3 -V 

Python 3 (bei Ubuntu 20.04 Version 3.8, bei Ubuntu 18.04 Version 3.6, bei Ubuntu 16.04 Version 3.5) wird ansonsten mit dem folgenden Paket installiert [2]:

  • python3

Paketliste zum Kopieren:

sudo apt-get install python3 

Oder mit apturl installieren, Link: apt://python3

Python3 als als python aufrufen

Standardmäßig wird der Python3 Interpreter als python3 aufgerufen, siehe unten. Ab Ubuntu 20.04 besteht die Möglichkeit, dass der Aufruf von python Python3 startet. Dazu muss das Paket

  • python-is-python3

Paketliste zum Kopieren:

sudo apt-get install python-is-python3 

Oder mit apturl installieren, Link: apt://python-is-python3

installiert werden.

manuelle Installation

Wer eine andere Python 3.x Version als die aus den Paketquellen benötigt, kann diese konfliktfrei manuell installieren. Das Vorgehen ist im Artikel Python/manuelle Installation beschrieben.

Dokumentation

Die Dokumentation für Python ist zwar komplett online verfügbar, kann aber auch als Paket zum Offline-Lesen installiert werden:

  • python3-doc (Dokumentation zu Python 3)

Paketliste zum Kopieren:

sudo apt-get install python3-doc 

Oder mit apturl installieren, Link: apt://python3-doc

Die Dokumentation ist anschließend unter /usr/share/doc/python3.x/html/index.html zu finden.

Programme starten

Möchte man ein in Python 3 geschriebenes Programm starten, gibt man folgenden Befehl ein:

python3 PROGRAMMNAME.py 

Die installierte Python 3 Version wird automatisch gewählt (also 3.8 für Ubuntu 20.04, 3.6 für Ubuntu 18.04, 3.5 für Ubuntu 16.04).

Ist im Python-Programm ein Shebang wie "#!/usr/bin/env python3" vorhanden und das Programm als ausführbar deklariert[4], dann lässt es sich auch direkt ausführen oder per Doppelklick im Dateimanager starten:

PROGRAMMNAME.py 

Programme erstellen

Um Programme mit Python zu erstellen, gibt es prinzipiell drei Wege:

  1. Die interaktive Python-Konsole - der Code wird bei der Eingabe sofort ausgeführt. Dies wird im Folgenden kurz besprochen.

  2. Editoren und Kommandozeile - der Code wird in einem Editor erstellt und über die Kommandozeile ausgeführt

  3. Entwicklungsumgebungen - alle Bestandteile, um ein Programm zu erstellen, sind in einer Umgebung zusammengefasst

Die interaktive Konsole

Die Arbeitsweise der Konsole ist ähnlich der Shell für Linux. Sie ist vor allem zum Testen von kleineren Abschnitten des Quelltextes nützlich, da die eingegebenen Befehle sofort ausgeführt werden. Für Einsteiger gibt es eine besonders benutzerfreundliche (bzw. einsteigerfreundliche) Variante namens bpython.

Start

Die interaktive Konsole wird durch den folgenden Befehl gestartet:

python3 

Es erscheint zuerst eine kurze Meldung zur Python-Version, dann kommt der interaktive Prompt >>>, wo man nun Befehle eingeben kann:

Python 3.6.9 (default, Nov  7 2019, 10:44:02) 
[GCC 8.3.0] on linux
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>>

"Hallo Welt" in Python

Der Standardweg, um Python-Programme zu erstellen, erfolgt über einen Editor[3]. Manche Editoren bieten praktische Hilfen wie eine Syntaxhervorhebung oder eine automatische Einrückung. Beispiel: Es wird der Quelltext im bevorzugten Editor erstellt und als ~/hallowelt.py im Homeverzeichnis abgespeichert:

1
2
3
#!/usr/bin/env python3
# Kommentar: Mein Hallo-Welt-Programm fuer Python 3
print('Hallo Welt!')

Jetzt kann man das Miniprogramm wie weiter oben beschrieben starten.

Nützliche Befehle

Um in der Konsole zu arbeiten, gibt es einige sehr hilfreiche Befehle von Python. Sie werden an einem kurzen Beispiel erklärt.

  • Es wird eine Auflistung aller der Konsole bekannten Variablen ausgegeben:

    >>> dir() 
  • Es wird das Modul os importiert. Somit erhält man viele Möglichkeiten, um Informationen über das System zu erhalten. Mit help(os) wird eine kommentierte Übersicht aller im Modul enthaltenen Klassen und Methoden ausgegeben:

    1
    2
    >>> import os
    >>> help(os)
    

Anpassungen

Die interaktive Konsole lässt sich anpassen, indem man eine Datei verwendet, die bei jedem interaktiven Start ausgeführt wird (ähnlich zur Datei bashrc der Bash). Dazu muss in der Shell die Umgebungsvariable PYTHONSTARTUP auf den gewünschten Dateinamen gesetzt werden (hier ~/.pythonrc im Homeverzeichnis):

export PYTHONSTARTUP=~/.pythonrc 

Damit man den export-Befehl nicht in jeder neu geöffneten Konsole wieder manuell ausführen muss, trägt man ihn am besten am Ende der bashrc-Datei ein [3]. Nun muss man nur noch die Datei ~/.pythonrc mit einem Editor erstellen und die gewünschten Python-Befehle eintragen. Beispielsweise könnte man oft benötigte Module importieren lassen:

1
2
import os
import sys

Python 2

In den Ubuntu-Paketquellen ist auch Python 2 enthalten, in allen Ubuntu-Version in der Version 2.7, welches die letzte Python-2-Version ist. Der Support von Python 2 wurde am 1.1.2020 durch die Entwickler von Python komplett eingestellt. Da bei Ubuntu 18.04 LTS Python 2 in den main-Quellen ist, will sich Canonical (zusammen mit Debian) bis zum Supportende von 18.04 im April 2023 selber um Sicherheitspatches kümmern, sofern notwendig. Seit Ubuntu 19.10 ist das Python 2 Paket in den "universe" Quellen.

Für eigene Programmierprojekte sollte aber kein Python 2 eingesetzt werden sondern ausschließlich Python 3, welches auch durch die Entwickler von Python unterstützt wird.

Wer nichtsdestotrotz Python 2 installieren möchte, benötigt das Paket

  • python2 (universe, ab Focal)

Paketliste zum Kopieren:

sudo apt-get install python2 

Oder mit apturl installieren, Link: apt://python2

bzw. für Ubuntu 19.10 und davor

  • python (ab Eoan 19.10 in universe)

Paketliste zum Kopieren:

sudo apt-get install python 

Oder mit apturl installieren, Link: apt://python

Eine Parallelinstallation von Python 2 und 3 ist problemlos und konfliktfrei möglich. Der Python-2-Interpreter ist über den Befehl python aufrufbar.

Bis einschießlich Ubuntu 19.10 ruft der Befehl python den Python 2 Interpreter auf. Ab Ubuntu 20.04 muss man den Befehl python2 für Python 2 nutzen.

Wer unter Focal und neuer weiterhin Python 2 über den Befehl python starten möchte, der muss zusätzlich das Paket

  • python-is-python2 (universe)

Paketliste zum Kopieren:

sudo apt-get install python-is-python2 

Oder mit apturl installieren, Link: apt://python-is-python2

installieren.

2to3 - Programm von Python 2 nach Python 3 konvertieren

Seit der Python-Version 2.5 ist das Kommandozeilenprogramm 2to3 in der Standardinstallation von Python 2 enthalten. Mit dessen Hilfe lassen sich Python-2-Programme sehr einfach auf ihre Python-3-Tauglichkeit testen bzw. auf Wunsch auch automatisch konvertieren.

Die Benutzung ist dabei recht simpel. Im einfachsten Fall ruft man das Programm nur mit dem Namen eines Pythonskripts als Parameter auf:

2to3 mein_programm.py 

und erhält als Ausgabe Vorschläge, was zu ändern ist, wie z.B.:

RefactoringTool: Skipping implicit fixer: buffer
RefactoringTool: Skipping implicit fixer: idioms
RefactoringTool: Skipping implicit fixer: set_literal
RefactoringTool: Skipping implicit fixer: ws_comma
RefactoringTool: Refactored test_static.py
--- mein_programm.py (original)
+++ mein_programm.py (refactored)
@@ -3,7 +3,7 @@
 
 from bottle import route, static_file, template, run, debug
 
-print 'Starte Programm...'
+print('Starte Programm...')
 
 @route('/test')
 def test():

In diesem Beispiel wird vorgeschlagen, dass man das print-Statement aus Python 2 durch die print-Funktion aus Python 3 ersetzen soll. Ruft man 2to3 mit der Option -w auf, so werden die Änderungen direkt in der Datei durchgeführt, die alte Datei wird mit der Endung .bak als Sicherung angelegt.

Weitere Hinweise zu 2to3 findet man in der Python-Dokumentation 🇬🇧.

historisches Python

Die älteste verfügbare Python-Version ist 0.9.1, welche auf Mitte 1991 zurück datiert. Wer diese unter Ubuntu ausprobieren möchte, kann sie als snap-Paket installieren:

sudo snap install python0 --classic 

Die interaktive Shell kann über python0 aufrufen.

Weitere Informationen zur Historie von Python ist z.B. im englischsprachigen Wikipedia-Artikel History_of_Python zu finden.

Weiterführende Literatur

Es gibt eine Vielzahl freier, sehr guter und im Internet verfügbarer Einführungen und Tutorials für Python. Einige davon sind im nächsten Abschnitt zu finden. Allgemein empfiehlt es sich für jeden Anfänger, einen Blick in den offiziellen Beginners Guide 🇬🇧 zu werfen.

Tutorials

Intern

  • Nuitka - ein Compiler für Python-Programme

  • PyPy - Python-Implementierung, welche einen Just-in-Time-Compiler einsetzt und dadurch sehr schnell ist

  • Anaconda - Python-Distribution

  • bpython - erweiterte Python-Konsole

  • pep8 - Python-Code auf PEP8-Konformität testen

  • pip - die aktuell bevorzugte Methode, Pakete aus dem "Python Package Index" zu installieren, zu deinstallieren und zu aktualisieren

  • virtualenv - mehrere (virtuelle) Python-Umgebungen parallel installieren

  • Django - Framework zum Entwickeln von Internetapplikationen

  • Bottle - WSGI-basierte Webanwendungen mit Python erstellen

  • couchdb-python - CouchDB-Anbindung für Python

  • Pygame - Sammlung von Python-Modulen zur Spieleprogrammierung

  • Python Setuptools - ältere Methode, um Python-Pakete aus dem "Python Package Index" zu installieren

  • ReportLab - PDF-Dateien aus Python-Skripten heraus erzeugen

  • SQLAlchemy - sehr leistungsfähige Datenbank-Anbindung für Python

  • Sphinx - System zur Generierung von (Programm-)Dokumentationen mit direkter Anbindung an Python

  • numpy - Modul, welches eine Klasse zur Handhabung von großen Datenmengen sowie Methoden zum wissenschaftlichen Rechnen bereitstellt

spezielle Python Editoren / IDEs

  • Mu - einsteigerfreundlicher Editor mit verschiedenen Modi, auch zur Programmierung von Microcontrollern mit MicroPython

  • Thonny - einsteigerfreundliche IDE speziell für Python

Extern

Diese Revision wurde am 30. Mai 2020 10:10 von noisefloor erstellt.
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