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:
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:
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.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) wird ansonsten mit dem folgenden Paket installiert [2]:
python3
Befehl zum Installieren der Pakete:
sudo apt-get install python3
Oder mit apturl installieren, Link: apt://python3
Bestimmte Python3 Versionen¶
Um eine bestimmte Python3 Version zu installieren, geht man wie folgt vor:
sudo apt install python3.x
Zum Beispiel:
sudo apt install python3.9
Jedoch sind nicht in jeder Ubuntu Version auch alle Python-Versionen enthalten.
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
Befehl zum Installieren der Pakete:
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)
Befehl zum Installieren der Pakete:
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).
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 starten .desktop Datei¶
Ein nach /opt installiertes Programm starten. Möchte man ein in Python 3 geschriebenes Programm über eine .desktop Datei starten, gibt man folgenden Befehl an:
1 2 | Exec=python3 programm.py Path=/opt/programm/ |
:
Programme erstellen¶
Um Programme mit Python zu erstellen, gibt es prinzipiell drei Wege:
Die interaktive Python-Konsole - der Code wird bei der Eingabe sofort ausgeführt. Dies wird im Folgenden kurz besprochen.
Editoren und Kommandozeile - der Code wird in einem Editor erstellt und über die Kommandozeile ausgeführt
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. Mithelp(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)
Befehl zum Installieren der Pakete:
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)
Befehl zum Installieren der Pakete:
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)
Befehl zum Installieren der Pakete:
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¶
Offizielles Python-Tutorial 🇬🇧 - sehr empfehlenswert für den Einstieg in Python
Python Basics 🇬🇧 - für Python 3
Python Tutorial to Learn Step by Step 🇬🇧 - für Python 3
Think Python - How to Think Like a Computer Scientist 2nd Edition 🇬🇧 für Python 3 - auch im PDF-Format ⮷
Python Tutorial Basics to Advanced 🇬🇧 - für Python 3
Links¶
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
pycodestyle - Python-Code auf PEP8-Konformität testen
pip - die aktuell bevorzugte Methode, Pakete aus dem "Python Package Index" zu installieren, zu deinstallieren und zu aktualisieren
venv - mehrere (virtuelle) Python-Umgebungen parallel installieren
Django - Framework zum Entwickeln von Internetapplikationen
Bottle - WSGI-basierte Webanwendungen mit Python erstellen
Flask - Alternative zu Bottle
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
Requests - Artikel zum Python-Modul, mit dem sich HTTP-Requests senden und empfangen lassen
spezielle Python Editoren / IDEs¶
Extern¶
Python FAQ 🇬🇧 - Häufig gestellte Fragen und Antworten
einfache Entwicklungsumgebung 🇬🇧 mit praktischem "step-by-step" Debugging, Objektinspektor, für Schulen geeignet
Python-Forum 🇩🇪 - sehr gute Anlaufstelle für alle Probleme rund um Python