Python: Die Standardbibliothek im Überblick

Kurz: Python wird oft mit dem Satz batteries included beschrieben: Ohne etwas zu installieren, stehen dir viele Module zur Verfügung. Dieses Kapitel zeigt die nützlichsten.

Teil des Kurses Python

Kapitel 32 von 44 im Kurs Python. Mit Fortschritt, Quiz und Zertifikat auf der Lernseite.

Python wird oft mit dem Satz batteries included beschrieben: Ohne etwas zu installieren, stehen dir viele Module zur Verfügung. Dieses Kapitel zeigt die nützlichsten. Du musst nicht alle auswendig kennen, aber du solltest wissen, dass es sie gibt.

Überblick

Modul	Wofür
math, statistics, random	Mathematik, Statistik, Zufall
datetime, time, calendar	Datum, Uhrzeit, Zeiträume
os, pathlib, shutil	Dateien und Ordner, Betriebssystem
sys	Programm und Interpreter (Argumente, Pfade)
json, csv	Datenformate
re	reguläre Ausdrücke
collections	Counter, defaultdict, deque, namedtuple
itertools, functools	Werkzeuge für Iteratoren und Funktionen
argparse	Kommandozeilen-Argumente
logging	Protokollierung
unittest	Tests
urllib, http, socket	Netzwerk
sqlite3	eine Datenbank in einer Datei
subprocess	andere Programme starten
threading, asyncio	Nebenläufigkeit

collections

from collections import Counter, defaultdict, deque, namedtuple
 
# Counter zählt
print(Counter("mississippi"))
print(Counter("a b a c a b".split()).most_common(2))
 
# defaultdict legt fehlende Schlüssel selbst an
gruppen = defaultdict(list)
for wort in ["Apfel", "Ananas", "Birne", "Banane", "Kirsche"]:
    gruppen[wort[0]].append(wort)
print(dict(gruppen))
 
# deque: schnelle Warteschlange
q = deque([1, 2, 3])
q.append(4)
q.appendleft(0)
print(q.popleft(), list(q))
 
# namedtuple: Tupel mit Feldnamen
Punkt = namedtuple("Punkt", ["x", "y"])
p = Punkt(3, 4)
print(p.x, p.y, p)

Ausgabe:

Counter({'i': 4, 's': 4, 'p': 2, 'm': 1})
[('a', 3), ('b', 2)]
{'A': ['Apfel', 'Ananas'], 'B': ['Birne', 'Banane'], 'K': ['Kirsche']}
0 [1, 2, 3, 4]
3 4 Punkt(x=3, y=4)

statistics

import statistics as st
werte = [2, 4, 4, 4, 5, 5, 7, 9]
print(st.mean(werte))
print(st.median(werte))
print(st.mode(werte))
print(round(st.stdev(werte), 3))

Ausgabe:

5
4.5
4
2.138

os und sys

import os, sys
 
print(type(os.getcwd()))            # aktuelles Arbeitsverzeichnis
print(os.path.join("ordner", "datei.txt"))
print(os.path.splitext("bild.png"))
print(sys.version_info >= (3, 8))
print(len(sys.argv))                # Argumente: [Skriptname, ...]

Ausgabe:

<class 'str'>
ordner/datei.txt
('bild', '.png')
True
1

textwrap, string und pprint

import textwrap, string, pprint
 
print(textwrap.fill("Python bringt viele nützliche Module mit.", width=20))
print(string.ascii_lowercase[:5], string.digits)
pprint.pprint({"name": "Mia", "hobbys": ["Lesen", "Rad", "Kochen"], "alter": 17}, width=30)

Ausgabe:

Python bringt viele
nützliche Module
mit.
abcde 0123456789
{'alter': 17,
 'hobbys': ['Lesen',
            'Rad',
            'Kochen'],
 'name': 'Mia'}

sqlite3: eine kleine Datenbank

Das Modul sqlite3 legt eine vollständige SQL-Datenbank in einer Datei (oder im Speicher) an:

import sqlite3
 
db = sqlite3.connect(":memory:")
db.execute("CREATE TABLE tiere (name TEXT, beine INTEGER)")
db.executemany("INSERT INTO tiere VALUES (?, ?)", [("Hund", 4), ("Vogel", 2), ("Spinne", 8)])
for zeile in db.execute("SELECT name FROM tiere WHERE beine > 3 ORDER BY name"):
    print(zeile[0])
db.close()

Ausgabe:

Hund
Spinne

Hilfe zu Modulen

Was ein Modul oder eine Funktion kann, erfährst du in der interaktiven Konsole mit help() oder auf docs.python.org:

import math
print(math.hypot.__doc__.splitlines()[0])

Ausgabe:

hypot(*coordinates) -> value

Merke

• Die Standardbibliothek deckt viel ab: Mathe, Zeit, Dateien, Daten, Netzwerk, Tests
• collections hat Counter, defaultdict, deque und namedtuple
• statistics für Mittelwert, Median, Standardabweichung
• sqlite3 bringt eine eingebaute SQL-Datenbank
• Schaue erst in die Standardbibliothek, bevor du etwas selbst baust oder installierst

Übungsaufgabe

Zähle mit collections.Counter, welche drei Buchstaben in einem Satz deiner Wahl am häufigsten vorkommen.

Quiz zur Selbstkontrolle

Welches Modul zählt Elemente bequem mit Counter?

• collections (richtig)
• statistics
• itertools
• random

Was bietet das Modul sqlite3?

• Eine SQL-Datenbank, die ohne Server in einer Datei läuft (richtig)
• Zugriff auf Webserver
• Ein Zeichenprogramm
• Verschlüsselung

Wo findest du die offizielle Dokumentation der Standardbibliothek?

• docs.python.org (richtig)
• python.com/docs
• pypi.org
• stackoverflow.com

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