1 Einführung in Python [toc]

• Python ist eine leicht zu lernende, objektorientierte Programmiersprache.
• Plattformunabhängig: Windows, Unix und Mac
• Interpretierte Sprache (Script-Sprache)
• Es existieren viele Module

2 Beispiel: Taschenrechner [toc]

• Dank der Readline-Bibliothek kann man den Interpreter sehr bequem interaktiv benutzen.
• Beispiel: Verwendung von Python als Taschenrechner.
  Aufgabe: Wenn ich ein 56k Modem habe, wie lange dauert es eine 8MB Datei herunterzuladen?
• Code:

  ==guettli@sonne:~$ python
  Python 2.1.3 (#1, Apr 20 2002, 10:14:34)
  [GCC 2.95.4 20011002 (Debian prerelease)] on linux2
  Type "copyright", "credits" or "license" for more information.
  >>> bps=56000 # Bit pro Sekunde
  >>> byte_pm=(bps/8)*60
  >>> byte_pm
  420000
  >>> datei=8*10**6 # acht mal zehn hoch sechs
  >>> dauer=datei/byte_pm
  >>> dauer
  19
  
  --> Es dauert rund 19 Minuten
     

3 Datentypen [toc]

3.1 Übersicht [toc]

• Integer: i=1
• Float: f=0.1
• String: s="hallo"
• Liste: l=[1, 2, 3] #veränderbar
• Tuple: t=(1, 2, 3) #unveränderbar
• Dictionary/Hash: d={1: "eins", 2: "zwei", 3: "drei"}

3.2 Zeichenketten [toc]

• Strings (Zeichenketten) sind eine Folge von Zeichen. Man muss sich nicht um die Terminierung von Zeichenketten, wie z.B. in C kümmern.
• Zeichenketten können in einfachen oder doppelten Anführungszeichen geschrieben werden. Mehrzeilige Zeichenketten sind durch dreifache Anführungszeichen möglich:

  s1='Beispiel'
  
  s2='Er sagte "Hallo" zu mir'
  
  s3="er ist der 20'te"
  
  s4="""Mehrere Zeilen
  Zeile 2
  Zeile 3
  """
  
  s5='''Ebenfalls mehrere
  Zeilen
  '''
     

• Die Formatierung wie mit printf in C ist möglich:

      s="Sonne"
      m="Mond"
      t="Sterne"
      satz="%s, %s und %s" % (s, m, t)
      --> Sonne, Mond und Sterne
  
      #Erstes Zeichen
      s[0]
  
      #Letztes Zeichen
      s[-1]
  
      #Zugriff auf Teile der Liste
      s[1:4]
  
      #Länge
      len(s)
  
      # Formatieren von Gleitkommazahlen:
      f=0.123456
      s="%06.2f" % f
      # Ergebnis: 000.12
  
      #Längere Zeichenketten:
      table="""
       <table border="1">
        <tr>
         <td>%s</td> ....
        </tr>
       </table> """ % (variable)
  
     

• Zeichenketten können, sollten aber nicht, mit dem Plus Operator verbunden werden. Es ist effizienter mit einer Liste zu arbeiten:

      s=[]
      for i in range(10):
          s.append(str(i))
      s=''.join(s)
      assert(s=="0123456789")
     

• Die in C üblichen Sonderzeichen sind vorhanden:

      \n == Newline (Zeilenumbruch)
      \r == Carriage Return
      \t == Tabulator
      \\ == Backslash
     

  Möchte man das Interpretieren der Escape Sequenzen unterbinden, kann dies durch ein vorangestelltes 'r' geschehen.

      s =  'a\nb'  # --> \n wird zu einem Newline
      s = r'a\nb'  # --> \n wird *nicht* zu einem Newline
     

• Zeichenketten können auch getrennt werden, um z.B. den Quellcode nicht breiter als 80 Zeichen zu machen. Die Variablensubstitution funktioniert trotzdem:

     print("Text ......Wert1 = %s "
           "Wert2 = %s "
           "Wert3 = %s " % (
           wert1, wert2, wert3))
     

3.3 Listen [toc]

• Strings und Tuples sind "immutable", d.h. sie können nicht nicht verändert werden. Listen sind im Gegensatz dazu veränderbar.
• Es können beliebig Listeneinträge hinzugefügt oder entfernt werden. Die Länge muss nicht wie in vielen anderen Programmiersprachen vorher definiert werden.
• Der erste Eintrag in einer Liste wird mit einer Null angesprochen.
• Code:

      mylist=["Das", "Wetter"]
      mylist.append("schön")
      mylist[1]="Leben"
      mylist.insert(2, "ist")
      print mylist  # Das Ergebnis?
     

• Listen von Listen

  mylist[1]=[3, 4]

3.4 Dictionaries (Hash-Tables) [toc]

• Dictionaries sind ein wichtiger Datentyp, der die tägliche Arbeit vereinfacht. Dictionaries bestehen aus einen Schlüssel (Key) und einem zugeordneten Wert (Value). Hier ein Beispiel, wie man Telefonnummern verwalten kann. Die Keys sind Zeichenketten (die Namen) und die Values sind die Telefonnummern.
• Code:

      mydict={}
      mydict["hans"]="030/312783"
      mydict["bernd"]="0921/76499"
      mydict["susi"]="0371/233444"
  
      print "Hans: ", mydict["hans"]
      print "Das Telefonbuch: ", mydict
  
      #Alle Einträge ausgeben:
      for (key, item) in mydict.items():
          print "Key: %s Value: %s" % (key, item)
  
  
      # Weitere Funktionen
      mydict.keys()              # Alle Schlüssel
      mydict.values()            # Alle Werte
      mydict.has_key(mykey)      # Ist dieser Schlüssel vorhanden
      mydict.get(mykey, default) # Wert von "mykey", falls nicht vorhanden, "default"
  
     

4 Flusssteuerung [toc]

• #!/usr/bin/env python
  # -*- coding: iso-8859-1 -*-
  
  import sys
  print("Bitte Zahl eingeben:")
  input=sys.stdin.readline()
  input=input.strip() # Newline (\n) am Ende der Eingabe entfernen
  i=int(input)
  if i<0:
      print "%s ist kleiner als Null." %i
  elif i==0:
      print "%s ist gleich Null." % i
  else:
      print "%s ist größer als Null." % i
  

• Die Blockstruktur wird durch das Einrücken mit vier Leerzeichen gekennzeichnet (Tabs sollten nicht verwendet werden):

      for x in [1, 2, 3, 4]:
          print x
  
      for x in range(6):
          if x==1:
              # Überspringe diese Zahl
              continue
          if x==4:
              # Beende die Schleife
              break
          print x
     

5 Funktionen [toc]

• Funktionen werden durch das Schlüsselwort "def" definiert:

      def plus(a, b):
          return a+b
  
      print plus(5, 7)
      --> 12
     

• Paramter werden Call-By-Reference übergeben. Das heißt die Parameter können innerhalb der Funktion geändert werden. Außnahme: Integer, Float, Zeichenketten und Tuppel sind unveränderbar.

      def fuelleListe(liste):
          liste.append("eins")
          liste.append("zwei")
          liste.append("drei")
  
      liste=[]
      fuelleListe(liste)
      print liste
      --> ["eins", "zwei", "drei"]
     

• Default Argumente:

      def printEtwas(etwas="Gurkensalat"):
          print etwas
  
      printEtwas()
      --> Gurkensalat
      printEtwas("Tomatensuppe")
      --> Tomatensuppe
     

• Keyword Arguments: Argumente die per Schlüsselwort gesetzt werden sind sehr nützlich, da man sich bei Funktionen mit vielen Parametern schlecht die Reihenfolge merken kann:

      def berechneWiderstand(volt, ampere):
          return float(volt)/ampere
  
      print berechneWiderstand(volt=12, ampere=4)
      print berechneWiderstand(ampere=4, volt=12)
     

6 Python-Datei [toc]

  python myscript.py
 

 ./myscript.py
 

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: iso-8859-1 -*-

# Python Imports
import os
import sys

def usage():
    print """Usage: %s
....
""" % (
        os.path.basename(sys.argv[0]))

def main():
    if len(sys.argv)==1:
        usage()
        sys.exit()

if __name__=="__main__":
    main()

7 Dateien [toc]

• Arbeiten mit Dateien ist einfach:
• Code:

      fd=open("beispiel.txt")
      inhalt=fd.read() # Lese die gesamte Datei
      fd.close()
      print inhalt
     

  Oder zeilenweise:

      fd=open("beispiel.txt")
      for line in fd:
          print line
     

8 Klassen [toc]

• Klassen sind Datenstrukturen, die aus Methoden und Attributen bestehen. Methoden sind Funktionen einer Klasse, und Attribute sind Daten einer Klasse. Ein Beispiel: klasse-auto.py
• Python unterstützt auch Vererbung, sowie Mehrfachvererbung und Exceptions.

9 Standardbibliotheken [toc]

9.1 Module importieren [toc]

import sys
sys.argv[0] # Scriptname

from types import * # Globaler Namensraum wird mit überschrieben. Selten verwenden!
assert type(myvar) == IntType

from xml import sax
sax.parse(...)

9.2 Paketauswahl [toc]

• re: Python unterstützt reguläre Ausdrücke (Regular Expressions).
• sys: Sys enthält unter anderem:

      sys.exit()  sofortiges Beenden des Programms
      sys.stdin, sys.stdout, sys.stderr
      sys.argv    Liste der Argumente beim Programmaufruf. Der Scriptname steht in sys.argv[0]
     

• pickle: Pickle (Serialisieren) bedeutet, dass man Datenstrukturen zu einer Bytefolge konvertiert. Diese Bytes können dann in einer Datei gespeichert werden. Für kleine Programme kann man somit der Einsatz einer Datenbank vermieden werden.

     import pickle
  
     dict={}
     dict["hans"]="0815"
     dict["gerd"]="007"
     fd=open("datei.pickle", "w")
  
     #Speichern der Daten
     pickle.dump(dict, fd)
     fd.close()
  
     # Die Pickle-Datei ist reines ASCII
     

  Laden des Dictionaries aus der Datei:

      import pickle
  
      fd=open("datei.pickle")
      dict=pickle.load(fd)
      fd.close()
      print dict
     

• math: Mathematische Funktionen: sin(), cos() ...
• os: Betriebsystem-Funktionen:

  os.popen() (Pipe-Open: Ausführen von Kommandos)

  os.system(), os.chdir(), os.getcwd(), os.nice(), os.kill(), os.environ["PATH"]

• urllib: Öffnen von Dateien per http://... oder ftp://...
• cgi
• cgitb: Falls in einer Webanwendung ein Fehler auftritt, kann man mit cgitb eine HTML Seite erzeugen lassen, die sehr viele Informationen enthält die zur Fehlersuche hilfreich sind (lila Seiten). Man kann sich auch einen eigenen "Handler" schreiben, der einem die Fehlermeldung automatisch per E-Mail zuschickt: cgitb.html
• poplib, imaplib, smtplib
• email: Emails im MIME-Format bearbeiten.
• html, sgml, xml
• Kryptography: md5, sha
• tkinter: Graphisch Benutzeroberflächen mittels TK

10 Externe Bibliotheken [toc]

• pyGTK: Python Anbindung an die GUI-Bibliothek GTK.
• ZODB: Objektorientierte Datenbank. Vortrag
• Quixote: Webserverunbabhängige Schnittstelle zwischen CGI und Python: Quixote
• DB-API: Anbindung an relationale Datenbanken: MySQL, Postgres, Oracle, ...
• epydoc: Erstellt API-Dokumentation anhand von Kommentaren im Quelltext. Ausgabeformate sind HTML oder Latex.

11 Weiteres [toc]

• Beispiel-Sammlung, für Um- und Einsteiger: beispiele.py.

12 Externe Links [toc]

• Offizielle Seite: http://www.python.org/
• Englischsprachige Newsgroup: comp.lang.python (Anfängerfragen werden gerne beantwortet)
• Deutschsprachige Newsgroup (Seit Ende Februar 2005): de.comp.lang.python
• Deutschsprache Mailingliste: python-de
• Deutschsprachiges Forum: python.sandtner.org
• Deutsche Version der FAQ.
• Kategorie im Web Directory: Python
• Buchtip: Python, das Einsteigerseminar, bhv Verlag. [Per google]
• Umfangreiche Beispiel-Sammlung: Python Cookbook
• PerlPhrasebook: Beispiel Code in Perl und Python. Gut geeignet um beide Sprachen zu vergleichen.
• Dieser und andere Vorträge: www.thomas-guettler.de/vortraege.html

13 Nachteile von Python [toc]

• Für Programmierer die vorher mit Visual Basic, Delphi oder Visual C++ gearbeitet haben, ist der Einstieg in Python ernüchtern: Die mitgelieferte Entwicklungsumgebung IDLE ist nicht geeignet um grafische Benutzeroberflächen "zusammenzuklicken". Außerdem gibt es keine Intelli-Sense (automatische Namenserweiterung).
  
  Auf den zweiten Blick ist es jedoch eine logische Trennung von unabhängigen Teilen: Der Quelltext kann mit jedem beliebigen Editor erstellt werden (Xemacs, vim, Ultra-Edit, Kate usw.) und grafisch Benutzeroberflächen können mit dem jeder beliebigen GUI-Bibliothek erstellt werden (gtk, tk, qt usw.).
• Wenn man mit der Syntax von Python und der umfangreichen Standardbibliothek vertraut ist, möchte man meist keine weitere Programmiersprache mehr lernen.

14 Persönliche Einschätzung zur Programmiersprache Python [toc]

• Die Programmiersprache Python bietet sehr viele Bibliotheken. Die Module aus der Standardbibliothek werden gut gepflegt.
• Man bekommt bei Fehlern immer einen Stacktrace mit Zeilennummer des Fehlers. In "C" muss man dafür extra den Debugger starten.
• Segmentation Faults sind nicht möglich --> Programmentwicklung ist schneller als in C oder C++.
• Die Entwicklungsgeschwindigkeit ist heutzutage wichtiger als die Ausführungsgeschwindigkeit zur Laufzeit. Zeitkritische Abschnitte können in C oder C++ geschrieben werden.
• Sehr schön ist, dass man keine Makefiles mehr braucht. Die vorkompilierten PYC-Dateien (Bytecode) werden automatisch neu erstellt, falls sich die zugehörige PY-Datei geändert hat.
• Python verfügt über eine einfache Entwicklungsumgebung: IDLE. Das ist ein Vorteil für den Unterricht und Schulungen, da nicht zusätzlich ein Editor installiert werden muss.
• Die Python Newsgroups sind sehr anfängerfreundlich. Jeder Python Programmierer sollte hin und wieder hineinschauen. Man lernt immer dazu.
• Python lässt sich auch sehr gut in vorhandene Anwendungen einbetten. So wird z.B. die nächste Version von Paint Shop Pro den Python Interpreter intergriert haben. Einige Nokia Handies lassen sich mit Python Programmieren.
• Die Programmiersprache ist stabil. Änderungen die nicht abwärtskompatibel sind, sind nicht zu erwarten (Vgl. Perl5 nach Perl6).

15 Hinweise zur Python Programmierung [toc]

• "from foo import *" sollte vermieden werden. Eine Ausnahme ist das Modul "types".
• Wenn aus verschiedenen Quellen Module benutzt werden ist es übersichtlich, wenn man die Import-Anweisungen zusammenfasst:

     #Python Imports
     import os
     import re
  
     #Gtk Imports
     import gtk
  
     #My Imports
     import myPackage
    

• Mit Assertions kann man überprüfen, ob die gerade zu bearbeiten Daten konsistent sind: Wenn eine Variable z.B. nur Integerwerte enthalten sollte: assert type(var)==IntType. Guter, robuster Quelltext enthält viele Assertions.

16 FAQ [toc]

• Was bedeutet "from MyClass.MyClass import MyClass"?
  Obige Zeile sieht für Neulinge unverständlich aus. Das Rätsel lässt sich jedoch leicht lösen: Das erste MyClass ist meist ein Verzeichnis. In diesem Verzeichnis steht eine Datei namens MyClass. In der Datei existiert eine Klasse MyClass, die mit der obigen Anweisung importiert wird.
• Kann man Python für Web-Anwendungen einsetzen?
  Natürlich! Viele Web-Hoster bieten inzwischen Python an. Es gibt mehrere Möglichkeiten um Python, wie bei PHP, in HTML-Text zu schreiben. Ich bevorzuge es jedoch, das komplette HTML in Python zu erstellen, bzw. eine HTML-Vorlage an den entsprechenden Stellen mit Variablen zu füllen. Beispiel für einen einfachen CGI-Server (kein Apache, bzw. Webserver, nötig): Webserver.py.
  
  Ich bin kein Freund von Programm-Logik in HTML-Quelltext wie es z.B. bei PHP gemacht wird.
  • Wenn die erstellte HTML-Seite hauptsächlich aus einem festen HTML-Teil besteht, speichere ich die Seite als HTML-Datei und ersetze mittels string.replace() bestimmte Inhalte durch zur Laufzeit erstellte Zeichenketten. Beispiel: Uhrzeit in einer HTML-Seite anzeigen.
  • Besteht die Seite hauptsächlich aus Programm-Logik, gehe ich wie in der Beispiel-Datei vor: beispiele.py (Siehe Ein-Mal-Eins als HTML-Tabelle)
• Wie kann man Bild-Dateien mit Python bearbeiten?
  Es gibt dafür mindestens drei Möglichkeiten:
  1. PIL: Python Bibliothek für Bildbearbeitung
  2. Python Anbindung an ImageMagick
  3. Aufruf von ImageMagick per popen() oder os.system(). Hier ein Beispiel um mit 'convert' von ImageMagick Bilder zu skalieren:

         cmd="convert -geometry %sx%s '%s' '%s'" % (
             x, y, filename, new_filename)
         ret=os.system(cmd)
         if ret!=0:
             print "Error while executing: '%s'" % cmd
        

• Was sind *.pyc Dateien?
  Wird eine Python foo.py Datei mittels "import foo" importiert, wird der Quelltext zu Bytecode compiliert und als foo.pyc abgespeichert. Wird der Quelltext nicht geändert, verwendet der Interpreter beim Zweitenmal den vorkompilierten Bytecode. Dieser Mechanismus ist ähnlich wie bei dem Unix-Werkzeug "make": die pyc-Datei wird wieder erstellt, wenn sich die py-Datei geändert hat.
• Wie funktioniert der Debugger von Python?
  Ich weiß es nicht. Meist findet man den Fehler mit wenigen Print-Anweisungen.
• Welchen Editor sollte man benutzen?
  Man kann jeden beliebigen Texteditor nutzen: (X)Emacs, vim, Kate, IDLE, ...
• Wo finde ich eine Übersicht der Funktionen, Module und Klassen?
  docs.python.org --> Library Reference --> Index (rechts oben)
• Fehlermeldung: TypeError: 'str' object is not callable
  Es wurde warscheinlich das Prozentzeichen zwischen Zeichenkette und den Argumenten vergessen, und der Interpreter denkt, man möchte eine Zeichenkette als Funktion aufrufen
  

      print "Der Name lautet: %s %s" % (vorname, nachname)
      meine_funktion (vorname, nachname)
     

17 About [toc]