8 Module und Pakete importieren

Der Funktionsumfang von Python kann erheblich durch das Importieren von Modulen und Paketen erweitert werden. Module und Pakete sind Bibliotheken, die Funktionsdefinitionen enthalten.

Definition 8.1: Module und Pakete

Module: Module sind Dateien, die Funktionsdefinitionen enthalten.; Module werden durch das Schlüsselwort import und ihren Namen importiert, bspw. import glob.
Pakete: Pakete sind Sammlungen von Modulen.; In Paketen enthaltene Module werden durch das Schlüsselwort import mit der Schreibeweise paket.modul importiert, bspw. import matplotlib.pyplot.

Module und Pakete werden mit dem Schlüsselwort import in Python geladen. Beispielsweise kann das für die Erzeugung (pseudo-)zufälliger Zahlen zuständige Modul random mit dem Befehl import random eingebunden werden. Anschließend stehen die Funktionen des Moduls unter dem Modulnamen in der Schreibweise modul.funktion() zur Verfügung.

import random

print(random.randint(1, 10)) # Zufällige Ganzzahl zwischen 1 und 10

Das Paket Matplotlib bringt viele Funktionen zur grafischen Darstellung von Daten mit. Das Modul matplotlib.pyplot stellt eine Schnittstelle zu den enthaltenen Funktionen dar.

import matplotlib.pyplot

zufallsdaten = [] # leere Liste anlegen
for i in range(10):
    zufallszahl = random.randint(1, 10)
    zufallsdaten.append(zufallszahl)

matplotlib.pyplot.plot(zufallsdaten)

Darstellung von zehn Zufallszahlen ohne inhaltliche Bedeutung — Grafik mit dem Modul pyplot aus dem Paket matplotlib

Hinweis 8.1: Namensraum direkt einbinden

In Python ist es auch möglich, Funktionen direkt in den Namensraum von Python zu importieren, sodass diese ohne die Schreibweise modul.funktion() aufgerufen werden können. Dies ist mit dem Schlüsselwort from möglich.

from random import randint
print(f"Die Funktion randint steht nun direkt zur Verfügung: {randint(1, 100)}")

Die Funktion randint steht nun direkt zur Verfügung: 62

Durch from modulname import * ist es sogar möglich, alle Funktionen aus einem Modul in den Namensraum von Python zu importieren. Im Allgemeinen sollte das direkte Importieren von Funktionen oder eines ganzen Moduls in den Namensraum von Python jedoch unterlassen werden. Einerseits wird damit eine Namensraumkollision riskiert, beispielsweise gibt es die Funktion sum() in der Pythonbasis, in NumPy und in Pandas. Andererseits wird der Programmcode dadurch weniger nachvollziehbar, da nicht mehr überall ersichtlich ist, aus welchem Modul eine verwendete Funktion stammt.

8.1 import as

Um lange Modulnamen zu vereinfachen, kann beim Importieren das Schlüsselwort as verwendet werden, um dem Modul einen neuen Namen zuzuweisen.

import matplotlib.pyplot as plt

plt.plot(zufallsdaten)

Für häufig verwendete Module haben sich bestimmte Kürzel etabliert. In den Bausteinen werden häufig die folgenden Pakete und Kürzel genutzt:

Modul	Kürzel	Befehl
NumPy	np	import numpy as np
Pandas	pd	import pandas as pd
matplotlib.pyplot	plt	import matplotlib.pyplot as plt

8.2 Kleine Modulübersicht

Da es nicht möglich ist, auf alle diese Module einzugehen, werden im folgenden nur einige wenige Module aufgelistet, welche für die Zielgruppe dieses Skripts interessant sein könnten. Hinweis: Die Eigennamen einiger Module weisen eine Groß- und Kleinschreibung auf, bspw. das Modul NumPy. Beim Importieren der Module werden die Modulnamen jedoch klein geschrieben. In der folgenden Liste wird auf die Groß- und Kleinschreibung daher verzichtet.

math: mathematische Funktionen und Konstanten
scipy: wissenschaftliche Funktionen
sys: Interaktion mit dem Python-Interpreter
os: Interaktion mit dem Betriebssystem
glob: Durchsuchen von Dateisystempfaden
multiprocessing / threading: Parallelprogramierung mit Prozessen / Threads
matplotlib: Visualisierung von Daten und Erstellen von Abbildungen
numpy: numerische Operationen und Funktionen
pandas: Daten einlesen und auswerten
time: Zeitfunktionen

(Arnold (2023))

Arnold, Simone. 2023. „Datenanalyse mit Python. Funktionen Module Dateien.“ Fachhochschule Dortmund.