Importieren von Modulen in Python 3: Ein umfassender Leitfaden

Einführung

Die meisten von uns sind vertraut mit Python als Programmiersprache. Eines der großartigen Dinge an Python 3 ist die Vielzahl von integrierten Funktionen, die es bietet. Sie erhalten Zugriff auf diese Funktionen, wenn Sie Python 3 verwenden, um verschiedene Arten von Code zu schreiben. Bevor wir beginnen, werfen Sie einen Blick auf unser Tutorial über die Installation von Python 3 und das Einrichten einer lokalen Programmierumgebung auf Ubuntu 16.04. Werfen wir nun einen Blick auf einige der hilfreichen Funktionen von Python:

• print(): Diese Funktion ermöglicht es Ihnen, Ausdrücke auszugeben.
• abs(): Mit dieser Funktion können Sie den absoluten Wert einer beliebigen Zahl ermitteln.
• int(): Diese ermöglicht es Ihnen, jeden beliebigen Datentyp in eine Ganzzahl (Integer) umzuwandeln.
• len(): Sie zeigt Ihnen die Länge einer beliebigen Sequenz oder Sammlung.

Sind integrierte Funktionen ausreichend?

Leider reichen diese integrierten Funktionen allein nicht aus. Beim Programmieren in Python 3 werden Sie feststellen, dass Sie mehr Funktionalität benötigen. Sie möchten sich nicht nur auf die Standardfunktionen des Programms beschränken. Hier kommen Module ins Spiel.

Was sind Module?

Module ermöglichen es Ihnen, anspruchsvollere Programme zu erstellen. Sie erweitern Ihre Möglichkeiten und geben Ihnen mehr Spielraum zum Arbeiten. Module bestehen in der Regel aus Python-.py-Dateien. Jede dieser Dateien enthält Teile von Python-Code. Sie können jede Python-Datei als Modul referenzieren. Mit diesen Modulen können Sie alle möglichen Dinge tun. Sie können beispielsweise Funktionen, Klassen sowie Variablen definieren. Sie können diese in anderen Python-.py-Dateien oder über den Befehlszeileninterpreter referenzieren.

Nehmen wir an, Sie haben eine Python-Datei namens hello.py. Der Modulname dieser Datei lautet hello. Sie können dieses Modul ganz einfach in andere Python-Dateien importieren. Sie können es auch im Python-Befehlszeileninterpreter verwenden. Der Import von Modulen in verschiedenen Dateien erfolgt über die import-Anweisung. Wenn Sie ein Modul importieren, führen Sie im Grunde den Code innerhalb des Moduls aus. Sie machen die Definitionen im Modul für die aktuelle Datei nutzbar.

In dieser umfassenden Anleitung werden wir behandeln, wie Sie Module in Python 3 überprüfen und installieren können. Wir werden auch darüber sprechen, wie Sie Ihre Module importieren und ihnen Aliase zuweisen.

Wie überprüft man Module?

Wie bereits erwähnt, gibt es in Python 3 einige integrierte Module. Diese sind in der Python-Standardbibliothek zu finden. Diese Bibliothek enthält mehrere Standardmodule, die einige grundlegende Systemfunktionen und -lösungen ausführen. Dies ist eine Standardfunktion, die Sie erhalten, wenn Sie Python installieren.

Wenn Sie überprüfen müssen, ob diese Module einsatzbereit sind, müssen Sie einen Befehl eingeben. Sie müssen entweder die lokale Python 3-Programmierumgebung oder die serverbasierte Programmierumgebung aufrufen. Dann müssen Sie den Python-Interpreter in Ihrer Befehlszeile starten. Das sieht dann ungefähr so aus:

Jetzt können Sie die import-Anweisung ausführen. Dies bestätigt, dass das Modul bei Bedarf aufgerufen werden kann. Nehmen wir an, Sie führen den Befehl mit dem math-Modul aus:

Das math-Modul ist ein integriertes Modul in Python. Das bedeutet, dass der Interpreter die Aufgabe ohne Rückmeldung abschließt. Er kehrt zur Eingabeaufforderung zurück. Sie können das Modul sofort und ohne weitere Schritte verwenden.

Wie installiert man Module?

Nehmen wir andererseits an, Sie möchten ein Modul ausführen, das nicht installiert ist. In unserem Beispiel betrachten wir die 2D-Plotting-Bibliothek matplotlib. So würden Sie die import-Anweisung mit einem solchen Modul ausführen:

Wenn Sie das Modul nicht installiert haben, erhalten Sie eine Fehlermeldung wie diese:

Damit es funktioniert, müssen Sie zuerst den Python-Interpreter deaktivieren. Das können Sie tun mit STRG + D. Als Nächstes müssen Sie matplotlib mit pip:

Jetzt können Sie matplotlib erfolgreich im Interpreter mit dem Befehl import matplotlib importieren. Dieses Mal wird kein Fehler zurückgegeben.

Wie importiert man Module?

Lassen Sie uns untersuchen, wie man Module importiert. Um ihre Funktionen zu nutzen, müssen Sie das Modul mit der import-Anweisung importieren. Eine Anweisung besteht aus dem import-Schlüsselwort gepaart mit dem Modulnamen. Der Modulname befindet sich normalerweise ganz oben im Code einer Python-Datei.

Wenn Sie sich beispielsweise eine Python-Datei namens my_rand_int.py ansehen, importieren Sie das Modul random, um Zufallszahlen zu generieren:

Sie müssen sich in Punktschreibweise auf die Funktion beziehen. Das würde in etwa so aussehen: [Modul].[Funktion]. Das bedeutet im Grunde, dass Sie das Modul als separaten Namensraum in der aktuellen Datei verwenden können.

Fahren wir mit dem Modul fort und schauen uns einige Funktionen an:

• random.randint(): Diese Funktion gibt eine zufällige Ganzzahl zurück.
• random.randrange(): Diese Funktion gibt ein zufälliges Element aus einem bestimmten Bereich zurück. Sehen wir uns an, wie Sie eine for-Schleife erstellen können. Wir werden eine der Funktionen für das random-Modul in unserem aktuellen Programm aufrufen, das my_rand_int.py:

Das Programm importiert das Modul und geht dann in eine for-Schleife über. Wie Sie sehen können, arbeitet die Schleife mit 10 Elementen. Das Programm gibt eine zufällige Ganzzahl im inklusiven Bereich von 1 bis 25 aus. Das bedeutet, dass die Ganzzahlen 1 und 25 die Parameter von random.randint().

Wenn Sie das Programm nun mit python my_rand_int.py ausführen, erhalten Sie 10 zufällige Ganzzahlen in der Ausgabe wie folgt:

Da wir das random-Modul verwendet haben, erhalten Sie jedes Mal neue Ganzzahlen. Sie werden jedoch weder über noch unter 25 liegen. Manchmal können Sie auch mehrere import-Anweisungen gleichzeitig verwenden, wie folgt:

Wir werden unser zusätzliches Modul verwenden, indem wir pi aus math zum Programm hinzufügen. Wir werden auch die Anzahl der zufälligen Ganzzahlen verringern:

Jetzt sieht unsere Ausgabe so aus:

Wir haben fünf zufällige Ganzzahlen und den ungefähren Wert von Pi.

Wie verwendet man from….import?

Abgesehen von import, ist eine weitere Anweisung, die Sie kennen sollten, from … import. Dies ist nützlich, wenn Sie sich nicht über die Punktschreibweise auf Ihre Funktionen beziehen möchten. Auf diese Weise können Sie die Funktionen beim Namen rufen und Referenzen direkt angeben. In diesem Beispiel importieren wir die randint()-Funktion aus dem random-Modul:

Wir geben die Funktion, die wir aufrufen möchten, direkt an. Selbst in unserem Programm müssen wir nur den Namen der Funktion ohne die Punktschreibweise erwähnen:

Die Ausgabe ist dieselbe wie oben. Der Unterschied besteht darin, dass Sie die Punktschreibweise nun komplett vermeiden können.

Wie man Aliase für Module verwendet?

Sie sollten auch mit dem as Schlüsselwort vertraut sein. Mit diesem Schlüsselwort können Sie die Modulnamen und deren Funktionen ändern. Dies kann erforderlich sein, wenn Sie ein bestehendes oder neu importiertes Modul haben, das denselben Namen verwendet. Die Anweisung für das Aliasing von Modulen sieht wie folgt aus:

In unserem Beispiel werden wir den Namen des math-Moduls ändern. Wir werden es abkürzen und in m ändern. Das Programm wird so aussehen:

Wie Sie sehen können, anstatt uns auf pi als math.pi zu beziehen, rufen wir es m.pi.

auf. Bestimmte Module haben offizielle Aliase. Dies liegt daran, dass es sehr üblich ist, Aliase anstelle ihrer tatsächlichen Namen zu verwenden. Nehmen Sie das matplotlib.pyplot-Modul als Beispiel. In der offiziellen Dokumentation lautet sein Alias plt. Sie würden den Alias wie folgt erstellen:

Fazit

Die Möglichkeit, Module hinzuzufügen und zu importieren, erweitert die Welt der Python-Programmierung erheblich. Sie ermöglicht es Ihnen, über die integrierten Funktionen hinauszugehen. Sie können gleichzeitig die Standard-Python-Module sowie die Module verwenden, die Sie mit pip installieren. Stellen Sie sicher, dass Sie diese Funktion nutzen, wenn Sie etwas Komplexeres oder Anspruchsvolleres erstellen. Sie erleichtert Ihnen die Arbeit, lässt Raum für Kreativität und hilft beim Erstellen robuster Programme.

Schließlich finden Sie hier einige weitere Ressourcen aus unserem Blog, die Ihnen helfen werden, Python weiter zu nutzen:

• • NASDAQ-Minutendaten mit Python
  • Twitter-Daten extrahieren mit Python
  • Schleifen in Python 3: Verwendung von Break-, Continue- und Pass-Anweisungen
  • Python 3: Ein Leitfaden zur Konvertierung von Datentypen

Viel Spaß beim Programmieren!