A.2 Übersicht Python Installation - mkappus1/DatenmanagementMTHS24 GitHub Wiki

1. Einführung

In diesem Kapitel erhalten Sie eine Einführung in die Programmiersprache Python und erfahren, wie Sie sie auf Ihrem Computer installieren. Wir lernen auch, wie man Programme in Python ausführt. Schliesslich stellen wir Jupyter Notebook vor, eine Webanwendung, mit der Sie Dokumente erstellen und anzeigen können, die sowohl Text als auch Python-Code enthalten, der innerhalb desselben Dokuments ausgeführt werden kann.

Die folgenden Dateien sind für dieses Kapitel verfügbar:

Ganz unten auf der Seite finden Sie Links zu weiteren, externen Anleitungen für die Installation von Python

1.2 Die verschiedenen Versionen von Python

Derzeit gibt es zwei Hauptversionen von Python, die Versionen 2 und 3. Diese beiden Versionen sind nicht miteinander kompatibel, da es eine Reihe von wichtigen Änderungen gibt. Beide Versionen können jedoch problemlos parallel auf demselben Computer koexistieren. Die Version 2 wird noch beibehalten, da es eine grosse Anzahl von Bibliotheken gibt, die noch nicht auf die Version 3 portiert wurden. Wenn Sie beide Versionen von Python auf Ihrem Computer installiert haben, müssen Sie wissen, wie Sie die eine und die andere Version ausführen. Dies wird in den Unterabschnitten 1.4 und 1.5 behandelt.

Hier werden wir durchgängig die Version 3 von Python verwenden, da sie die modernste Version ist und die Version 2 in nicht allzu ferner Zukunft vollständig ersetzen wird. Ausserdem sind viele Erweiterungen für die Sprachverarbeitung, wie z.B. das Natural Language Toolkit bereits für die Version 3 von Python verfügbar.

1.3 Installation von Python

Bevor wir Python installieren, müssen wir überprüfen, ob es bereits auf unserem System installiert ist. Wenn Sie mit Windows arbeiten, ist es sehr unwahrscheinlich, dass Sie den Python-Interpreter installiert haben. Wenn Sie hingegen mit Linux oder Mac arbeiten, ist es fast sicher, dass Sie einen Python-Interpreter installiert haben. Sie müssen überprüfen, ob es sich um Version 2 oder Version 3 handelt oder ob Sie beide Versionen installiert haben.

Um zu überprüfen, ob Sie Python installiert haben, öffnen Sie ein Terminal (unter Mac oder Linux) oder eine Eingabeaufforderung (cmd unter Windows) und geben Sie Folgendes ein

python

Drücken Sie Enter.

Nun gibt es die folgenden beiden Möglichkeiten:

  1. Wenn Sie Python nicht installiert haben, erhalten Sie eine Meldung wie: Python wird nicht als Programmname erkannt (oder eine ähnliche Meldung unter Windows) oder Python: Befehl nicht gefunden (oder eine ähnliche Meldung unter Linux oder Mac).

  2. Wenn Sie den Python-Interpreter installiert haben und es sich um Version 2 handelt, rufen Sie den interaktiven Interpreter auf (siehe Abschnitt 1.4. Der interaktive Interpreter) und Sie erhalten eine Meldung wie die folgende:

Python 2.7.6 (Standard, 22. Juni 2015, 17:58:13) 

[GCC 4.8.2] auf linux

Geben Sie „help“, „copyright“, „credits“ oder „license“ ein, um weitere Informationen zu erhalten.

>>>

(zum Beenden des interaktiven Interpreters geben Sie exit() und Enter ein)

Beachten Sie, dass die erste Zeile die Python-Version angibt (im Beispiel 2.7.6). Da es sich um die Version 2 handelt, ist sie nicht geeignet, um die Programme in diesem Buch auszuführen. Die Tatsache, dass wir einen Interpreter der Version 2 haben, bedeutet nicht, dass wir nicht auch einen Interpreter der Version 3 installiert haben. Um dies zu überprüfen, geben wir im Terminal oder in der Eingabeaufforderung Folgendes ein

python3

Wenn Sie nun die Meldung Python wird nicht als Programmname erkannt (oder eine ähnliche Meldung unter Windows) oder Python: Befehl nicht gefunden (oder eine ähnliche Meldung unter Linux oder Mac) erhalten, bedeutet dies, dass Sie Python Version 3 nicht auf Ihrem System installiert haben. Wenn stattdessen angezeigt wird:

Python 3.4.3 (Standard, 14. Oktober 2015, 20:28:29) 

[GCC 4.8.4] auf linux

Geben Sie „help“, „copyright“, „credits“ oder „license“ ein, um weitere Informationen zu erhalten.

>>>

sehen wir, dass wir sowohl Version 3 als auch Version 2 auf dem System installiert haben. Denken Sie also daran, dass Sie python3 eingeben müssen, um den interaktiven Interpreter der Version 3 auszuführen (den wir für die Programme in diesem Buch benötigen). Wenn wir nur die Version 3 von Python haben, erscheint bei der Eingabe von python und Enter direkt der interaktive Interpreter der Version 3, und um ihn auszuführen, müssen wir nur python eingeben.

Wenn Sie keinen Interpreter der Version 3 haben, müssen Sie ihn wie unten beschrieben installieren:

Die Webseite, auf der Sie alle notwendigen Informationen über die Programmiersprache Python finden, den Interpreter herunterladen können usw., ist www.python.org. Sobald wir auf dieser Seite sind, gehen wir auf Download (oder direkt auf den Link www.python.org/downloads/. Als erstes werden Sie aufgefordert, Version 3 oder 2 zu wählen. Wählen Sie Version 3 (die neueste verfügbare Version). Pyhton lässt sich wie jedes andere Programm installieren. Wichtig ist, dass Sie in einem der ersten Bildschirme des Installationsassistenten unbedingt die Option Python 3.X zum Pfad hinzufügen aktivieren müssen, wie in der folgenden Abbildung gezeigt.

Screenshot des Splashschreen von Python 3, in dem gezeigt wird, wie man Python zu,m "Pafd" in Windows hinzufügt

1.4 Der interaktive Interpreter

Es gibt zwei Möglichkeiten, ein Python-Programm auszuführen. Wir können entweder Codezeilen in den interaktiven Interpreter schreiben und für jede Zeile eine Antwort erhalten (daher wird diese Art der Ausführung als interaktive Sitzung bezeichnet), oder wir können den Code eines Programms in eine Textdatei schreiben und diese ausführen (wie im nächsten Abschnitt beschrieben).

Der interaktive Interpreter ist sehr nützlich, um Befehle oder kleine Programme zu testen, bevor sie in einen Texteditor geschrieben werden. Das folgende Beispiel zeigt, wie der Interpreter die Befehle ausführt, die wir ihm geben.

Python 3.4.3 (Standard, 14. Oktober 2015, 20:28:29) 

[GCC 4.8.4] wo linux

Geben Sie „help“, „copyright“, „credits“ oder „license“ ein, um weitere Informationen zu erhalten.

>>> print(„Hallo“)

Hallo

>>> a=2

>>> b=3

>>> print(a+b)

5

Darüber hinaus kann der interaktive Interpreter uns Informationen über Befehle, Funktionen, Klassen und Variablentypen geben. Wenn wir zum Beispiel help(„print“) in den interaktiven Interpreter eingeben, erscheint die folgende Information:

Help on built-in function print in module builtins:

print(...)

    print(wert, ..., sep=' ', end='\n', file=sys.stdout, flush=False)

    Gibt die Werte in einen Stream oder standardmäßig in sys.stdout aus.

    Optionale Schlüsselwortargumente:

    file: ein dateiähnliches Objekt (Stream); Standardwert ist die aktuelle sys.stdout.

    sep: Zeichenkette, die zwischen den Werten eingefügt wird, standardmäßig ein Leerzeichen.

    end: Zeichenkette, die nach dem letzten Wert angehängt wird, standardmäßig ein Zeilenumbruch.

    flush: ob der Stream zwangsweise geleert werden soll.

(END)

Dies kann ein schneller und jederzeit verfügbarer Weg sein, um auf die Python-Dokumentation zuzugreifen.

1.5. Ausführen von Python-Programmen

Die Verwendung des interaktiven Interpreters empfiehlt sich nur zum Testen von Befehlen oder kleinen Codestücken oder zum Nachschlagen von Informationen über Befehle, Funktionen, Klassen und Variablentypen. Wenn Sie komplexere Programme schreiben, ist es viel besser, diese in einer Textdatei mit einem guten Texteditor zu schreiben (siehe nächster Abschnitt). Wenn unser Programm zum Beispiel test1.py heisst (obwohl es nicht unbedingt erforderlich ist, wird empfohlen, dass Python-Programme die Endung .py haben), öffnen Sie einfach eine Eingabeaufforderung (oder ein Terminal), um das Programm auszuführen, und geben Sie Folgendes ein

python test1.py

oder

python3 test1.py

(je nachdem, welche Version(en) von Python Sie auf Ihrem System installiert haben, wie in Abschnitt 1.2 erläutert. Im Rest dieses Kurses werden wir in den Beispielen in der Regel python schreiben).

Es ist wichtig zu beachten, dass sich das Programm in dem Verzeichnis befinden muss, in dem Sie sich gerade befinden. Wenn dies nicht der Fall ist, haben Sie zwei Möglichkeiten:

  • Wechseln Sie mit den entsprechenden Befehlen von MS-DOS (unter Windows) oder UNIX (unter Linux und Mac) in das entsprechende Verzeichnis.
  • Geben Sie den vollständigen Pfad zu dem Verzeichnis an, in dem sich das Programm befindet. Wenn sich das Programm zum Beispiel im Ordner examples auf dem Laufwerk C: befindet, müssen wir Folgendes eingeben:

python C:\ejemplos\prueba1.py

Wenn wir auf Linux oder Mac arbeiten und der Benutzername Maria und das Verzeichnis examples ist, müssen wir schreiben

python /home/Maria/examples/test1.py

Sie können das Programm test1.py herunterladen oder den folgenden Code mit einem geeigneten Texteditor in eine Datei schreiben und unter dem Namen test1.py abspeichern.

print(„Hallo“)
a=2
b=3
print(a+b)

Die Ausgabe im Terminal/der Kommandozeile sollte dann folgerndermassen aussehen: grafik

Exkurs: Was macht das Programm?

Hier noch einmal der Quellcode des Programms test1.py:

print(„Hallo“)
a=2
b=3
print(a+b)
  • Der Befehl print hat in Zeile 1zur Folge, dass das was zwischen den Klammern steht ausgegeben wird und zwar - wenn nicht anders angegeben - auf dem Bildschirm
  • In der Zeile a=2 wird eine Variable a erstellt und mit dem Wert 2 belegt.
  • In der Zeile b=3 wird eine Variable b erstellt und mit dem Wert 3 belegt.
  • In der veirten zeile wird wieder der print_Befehl aufgerufen. In der Klammer werden der Wert der Variablen a (hier 2, weil oben so zugewiesen) und der Wert der Variablen b (hier 3, weil oben zu zugewiesen) addiert und dann wird das Ergebnis (5) über den print-befehl auf dem Bildschirm ausgegeben.

1.6. Einen guten Texteditor verwenden

Um unsere Programme zu schreiben, verwenden wir Texteditoren. Es ist wichtig, einen Texteditor nicht mit einem Textverarbeitungsprogramm zu verwechseln. Ein Texteditor ist ein Programm, mit dem man Textdateien erstellen und bearbeiten kann. Mit einem Textverarbeitungsprogramm hingegen können Sie Dokumente mit verschiedenen Schriftarten erstellen und Funktionen wie das Erstellen von Tabellen, das Einfügen von Bildern usw. nutzen. Beispiele für Textverarbeitungsprogramme sind Microsoft Word und Libre/Open Office.

Wir sollten die Verwendung von zu einfachen Texteditoren vermeiden und vor allem niemals Windows Notepad zum Schreiben unserer Python-Programme verwenden. Die folgenden Freeware-Editoren sind wahrscheinlich die empfehlenswertesten:

* Für Windows:
    * Notepad++ (https://notepad-plus-plus.org/) 
    * Geany (https://www.geany.org)
* Für Linux:
    * Geany (https://www.geany.org)
* Für Mac:
    * Der Standard-Editor, Edit, ist eine gute Wahl. 
    * Geany (https://www.geany.org)

1.7 Jupyter Notebook -- Wird in diesem Kurs nicht verwendet

Jupyter Notebook ist eine Webanwendung, mit der Sie Dokumente erstellen und austauschen können, die sowohl Text (in einem sehr Wiki-ähnlichen Format) als auch Programmiercode (in unserem Fall Python) enthalten. Mit dieser Webanwendung kann der in das Dokument eingefügte Code direkt ausgeführt und die Ergebnisse beobachtet werden.

Alle Kapitel in diesem Buch werden von einem Jupyter-Dokument begleitet, das einen Überblick über den Inhalt gibt und die direkte Ausführung der Programme ermöglicht. Ein weiterer sehr interessanter Aspekt ist die Tatsache, dass diese Dateien editierbar sind, so dass kleine Änderungen am Code vorgenommen werden können oder die Informationen im Text erweitert werden können.

Die Installation von Jupyter ist ganz einfach, Sie müssen nur Folgendes tun

pip install jupyter

in einer Eingabeaufforderung oder einem Terminal-Bildschirm. Denken Sie daran, dass Sie, wenn Sie python3 eingeben müssen, um auf die Python-Version 3 zuzugreifen, pip3 anstelle von pip eingeben müssen. Um Anwendungen installieren zu können, müssen Sie diesen Befehl als Administrator verwenden. Unter Windows suchen Sie das Programm cmd und bevor Sie es ausführen, markieren Sie es mit der Maus und klicken Sie mit der rechten Maustaste darauf, es erscheint ein Menü und Sie wählen Als Administrator ausführen. Unter Linux und Mac geben Sie vor dem Befehl sudo ein.

Um Jupyter zu starten, indem Sie eine Datei öffnen (die Sie im Dateibereich dieses Kapitels herunterladen können), können Sie Folgendes tun:

jupyter notebook cap1.ipynb

1.8. Google Colab -- wird in diesem Kurs nicht verwendet

Google Colaboratory ist eine kostenlose Umgebung, die die Ausführung von Jupyter-Notebooks direkt über einen Webbrowser ermöglicht. Auf diese Weise verfügen wir über eine Umgebung, in der wir die Notebooks in diesem Buch ausführen können, ohne etwas auf dem Computer installieren zu müssen. Google Colaboratory kann über den Link https://colab.research.google.com/ aufgerufen werden.

Um die Notebooks in diesem Buch direkt auszuführen, können Sie den Link verwenden, der am Anfang jedes Kapitels angegeben ist. Um beispielsweise auf das Notebook zu diesem Kapitel zuzugreifen, können Sie auf den Link klicken:

https://colab.research.google.com/github/aoliverg/python/blob/master/notebooks/cap1-cat.ipynb

Möglicherweise sehen Sie eine Meldung wie die folgende:

colab-warning.png

In diesem Fall klicken Sie einfach auf die Schaltfläche RUN ANYWAY.

Weitere Quellen für Anleitungen: