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Python

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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 Programme, wie z.B. das Software-Center, benutzt. Python ist, neben C, die offizielle Entwicklersprache von Canonical für Ubuntu.

Python Code ist (eine installierte Python-Version vorausgesetzt) direkt ausführbar, d.h. man muss 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, erzwingt aber keine objektorientierte Programmierung. 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 ist bei einer Ubuntu-Installation bereits enthalten, da auch Systemkomponenten Python benötigen. Das Paket

  • python

Befehl zum Installieren der Pakete:

sudo apt-get install python 

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

enthält die grundlegenden Pakete der vom System aktuell verwendeten Version. In Ubuntu 10.04 Lucid Lynx liegt Python standardmäßig in der Version 2.6 vor. Seit 11.04 Natty Narwhal kommt Version 2.7 zum Einsatz.

Die Dokumentation ist online verfügbar. In Ubuntu gibt es sie auch als Paket zum Offline-Lesen:

  • python-doc

Befehl zum Installieren der Pakete:

sudo apt-get install python-doc 

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

Sie ist unter file:///usr/share/doc/python-doc/html/index.html zu finden.

Möchte man Python 3 (siehe Python 2 vs. 3 weiter unten) installieren, so muss man das Paket

  • python3

Befehl zum Installieren der Pakete:

sudo apt-get install python3 

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

installieren. Ein Parallelinstallation zu Python 2 ist unter Ubuntu / Linux ohne Probleme möglich. Das Paket mit der Dokumentation ist entsprechend

  • python3-doc

Befehl zum Installieren der Pakete:

sudo apt-get install python3-doc 

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

Python und Apache

Zur Nutzung in Kombination mit dem Webserver Apache muss noch folgendes Paket installiert werden:

  • libapache2-mod-wsgi

Befehl zum Installieren der Pakete:

sudo apt-get install libapache2-mod-wsgi 

Oder mit apturl installieren, Link: apt://libapache2-mod-wsgi

Nach der Installation muss das Modul aktiviert werden:

sudo a2enmod wsgi 

Dann muss die Datei /etc/apache2/sites-available/default mit Root-Rechten geöffnet und bearbeitet [4] werden. Dort findet man ziemlich am Anfang:

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3
<Directory /var/www>
...
</Directory>

Dort ergänzt man folgendes (Pfade nach Bedarf anpassen):

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WSGIScriptAlias /alias /var/www/test/python/wsgi.py
WSGIPythonPath /var/www/test/python

<Directory /var/www>
<Files wsgi.py>
Order deny,allow
Allow from all
</Files>
</Directory>

Damit steht wsgi.py unter der URL http://SERVER-IP_ODER_NAME/alias zur Verfügung.

Python 2 vs. 3

Seit Anfang 2009 ist Python 3 verfügbar. In Python 3 hat es keine "grundlegenden" Veränderungen der Sprache gegeben, allerdings wurden viele kleine "Unzulänglichkeiten" und "Ungereimtheiten" von Python 2.x beseitigt. Dies bedingt aber, dass Python 3 Code nicht unter 2.x läuft - und umgekehrt. Die Veränderungen betreffen auch schon Anfänger bei ihren ersten Programmen. So ist print unter Python 2 ein Statement und somit ist folgender Code korrekt:

1
print 'hello, world!'

Unter Python 3 führt der Code zu einem Syntaxfehler, da print nun eine eingebaute Funktion ist und dementsprechend benutzt werden muss:

1
print('hello, world!')

Auch die Funktion für die Standardeingabe hat sich verändert: Unter Python 2 gibt es einmal raw_input die den Text von der Standardeingabe einliest und zurückgibt, als auch eine zweite Funktion input die ebenfalls den Text von der Standardeingabe einliest ihn aber auch sogleich als Python Code interpretiert und ausführt. Unter Python 3 dagegen heißt die erste Funktion input und das Verhalten der zweiten kann man durch eval(input()) erreichen. Das kann besonders Anfänger verwirren wenn sie Python 2 und Python 3 Literatur miteinander vermischen.

Eine Übersicht über alle Neuerungen in Python 3 findet man hier 🇬🇧.

Mit dem im Juli 2010 erschienen Python 2.7 ist die letzte Version der 2.x Serie erschienen. Dies soll noch über einen längeren Zeitraum unterstützt werden, Details findet man in den Release Notes 🇬🇧. Außerdem sind weitere Änderung der Version 3 nach 2.7 zurück portiert worden, um einen "sanften" Übergang zu erhalten.

Das größte "Problem" von Python 3 ist, dass eine Reihe von Modulen und auch "große" Anwendungen noch nicht auf Python 3 portiert worden sind, weshalb Python 2.x noch vielerorts - inklusive Ubuntu - im Einsatz ist. Die Frage, ob man lieber in Python 2 oder 3 programmieren wird auf der Seite Python 2 or 3 🇬🇧 im Python-Wiki ausführlich sowie im folgenden Abschnitt kurz erläutert.

Welche Version nehmen?

Diese Frage ist relativ einfach zu beantworten:

Python 3 ist ohne Frage die Zukunft von Python. Ist man ein Neuling in Python und hat nicht vor, in nächster Zeit an einem Programm mitzuarbeiten, das noch unter Python 2 läuft, sollte man Python 3 lernen. Sind alle benötigten Zusatzmodule bereits für Python 3 verfügbar, so ist dies ebenfalls die erste Wahl. Fehlen noch notwendige Module, sollte man weiterhin auf Python 2 setzen. Beim Programmieren kann man dann natürlich darauf achten, dass man möglichst wenig Python 2 spezifische Sprachkonstrukte verwendet bzw. diese sich leicht nach Python 3 portieren lassen. Dabei kann auch das Programm 2to3 helfen.

2to3

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 Python 3 Tauglichkeit testen bzw. auf Wunsch auch automatisch konvertieren.

Die Benutzung ist dabei recht simpel. Im einfachsten Fall ruft man 2to3 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 in der Zeile 3, Position 7, das print Statement aus Python 2 durch die print-Funktion aus Python 3 ersetzen soll. Ruft man 2to3 mit der Option -w auf, sie 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 🇬🇧.

Programme erstellen

Um Programme mit Python zu erstellen, gibt es drei Wege, welche im Folgenden kurz besprochen werden. Dies ist die Arbeit mit

  • der interaktiven Pythonkonsole - der Code wird bei der Eingabe sofort ausgeführt

  • Editoren und Konsole - der Code wird in einem Editor erstellt und über die Konsole ausgeführt

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

Die interaktive Konsole

Die Arbeitsweise einer Konsole ist ähnlich der Shell [3] 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 gestartet durch [3]

python 

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

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4
Python 2.7.1+ (r271:86832, Apr 11 2011, 18:05:24) 
[GCC 4.5.2] on linux2
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>>

"Hallo Welt" in Python

Der Standardweg, um Python-Programme zu erstellen, geht über einen Editor. Editoren bieten viele Hilfen wie Syntaxhervorhebung, automatische Einrückung und Funktionen zu verkleinern. Daher gibt es auch eine riesige Zahl von Programmen, es kann also jeder einen Editor seiner Wahl finden.

Es wird der Quelltext im bevorzugten Editor [4] erstellt und als *.py abgespeichert.

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#!/usr/bin/env python
# Mein Hallo-Welt-Programm fuer Python 2
print 'Hallo Welt!'

Für Python 3 sieht das Programm minimal anders aus:

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

Als Beispiel sei der Quellcode unter ~/hallowelt.py abgespeichert.

Nun öffnet man das Terminal [3] und wechselt in das Verzeichnis der Quelldatei. In diesem Ordner kann man sodann durch eine einzige Befehlszeile den Code ausführen

python hallowelt.py 

Macht man die hallowelt.py Datei noch ausführbar[5], dann kann man das Programm auch per

./hallowelt.py 

starten.

Nützliche Befehle

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

>>> dir() 

Es wird eine Auflistung aller der Konsole bekannten Variablen ausgegeben

>>> import os
>>> help(os) 

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.

Anpassungen

Die interaktive Konsole lässt sich anpassen, indem man eine Datei verwendet, die bei jedem interaktiven Start ausgeführt wird (ähnlich zur bashrc-Datei der Bash). Dazu muss in der Shell die Umgebungsvariable PYTHONSTARTUP auf den gewünschten Dateinamen gesetzt werden (hier .pythonrc im Homeverzeichnis): [3]

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. [4]

Nun muss man nur noch die Datei ~/.pythonrc mit einem Editor erstellen und die gewünschten Python-Befehle eintragen. [4] Beispielsweise könnte man oft benötigte Module importieren lassen:

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2
import os
import sys

Code-Completion

Es ist sehr praktisch, auch in der interaktiven Konsole eine automatische Vervollständigung des Codes zu nutzen. Dazu wird, wie z.B. auch bei der Bash, readline genutzt. Allerdings wird in der interaktiven Python-Konsole Tab ⇆ normalerweise für Einrückungen mit dem Tabulator-Zeichen genutzt. Für die automatische Vervollständigung ist hier das Drücken von Esc gefolgt von Tab ⇆ vorgesehen (genau genommen: Meta-tab).

Man kann allerdings auch eine andere Taste bzw. Tastenkombination für die Code-Completion nutzen. Dazu bearbeitet man die in der Umgebungsvariablen PYTHONSTARTUP angegebene Datei mit einem Editor und fügt folgendes ein: [4]

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try:
    import readline
except ImportError:
    print("Module readline not available.")
else:
    import rlcompleter
    readline.parse_and_bind("TASTE: complete")  # TASTE ersetzen

Statt TASTE muss man dabei die gewünschte Taste bzw. Tastenkombination angeben, bspw. C-o bzw. Control-o für die normalerweise ungenutzte Tastenkombination Strg + O . Wenn man tab für Tab ⇆ angibt, bleibt für das echte Tabulatorzeichen trotzdem immer noch Strg + I .

Mehr Informationen findet man in der Manpage von readline und der Beschreibung im Python-Tutorial 🇩🇪.

Weiterführende Literatur

Es gibt eine Vielzahl freier, sehr guter und im Internet verfügbarer Einführungen und Tutorials für Python. Einige davon sind unter Python#Tutorials zu finden. Allgemein empfiehlt es sich für jeden Anfänger in Python einen Blick in den offiziellen BeginnersGuide zu werfen um zu entscheiden wie er mit Python starten will.

Tutorials

Python 3

Python 2

Intern

  • pep8 - Python-Code auf PEP8 Konformität testen

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

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

  • Bottle - WSGI-basierte Webanwendungen mit Python erstellen

  • couchdb-python - CouchDB Anbindung für Python

  • Pygame - Sammlung von Pythonmodulen zur Spieleprogrammierung

  • Python Setuptools - die ältere Methode, Python Pakete aus dem Python Package Index installieren

  • Quickly - GTK-basierte Anwendungen in Python für Ubuntu erstellen und veröffentlichen

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

  • SQLAlchemy - sehr leistungsfähig Datenbank-Anbindung und Objekt-relationaler Mapper für Python

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

Extern

Diese Revision wurde am 2. Oktober 2014 21:45 von noisefloor erstellt.
Die folgenden Schlagworte wurden dem Artikel zugewiesen: Programmierung, Python