Praktische Übungen - Selbstlernkurs Python

In diesem Kapitel üben Sie alle gelernten Unix-Befehle in praxisnahen Szenarien. Die Übungen orientieren sich an typischen Aufgaben in der Bibliotheks- und Informationspraxis.

Übung 1: Python-Projektstruktur erstellen¶

💪 Aufgabe: Bibliotheks-Datenverarbeitungsprojekt

Erstellen Sie eine vollständige Projektstruktur für ein Python-Projekt zur Verarbeitung von Bibliotheksdaten:

bibliotheks-tools/
├── README.md
├── requirements.txt
├── src/
│   ├── katalog.py
│   ├── statistik.py
│   └── export.py
├── data/
│   ├── input/
│   └── output/
├── tests/
│   └── test_katalog.py
└── docs/
    └── anleitung.md

Schritte:

Erstellen Sie die Verzeichnisstruktur mit einem einzigen mkdir-Befehl
Erstellen Sie alle Dateien mit touch
Listen Sie die Struktur mit ls -R auf
Fügen Sie in README.md eine Zeile ein: “# Bibliotheks-Tools”
Überprüfen Sie mit cat README.md

$ mkdir -p bibliotheks-tools/{src,data/{input,output},tests,docs}
$ cd bibliotheks-tools
$ touch README.md requirements.txt
$ touch src/katalog.py src/statistik.py src/export.py
$ touch tests/test_katalog.py
$ touch docs/anleitung.md
$ ls -R
.:
data  docs  README.md  requirements.txt  src  tests

./data:
input  output

./data/input:

./data/output:

./docs:
anleitung.md

./src:
export.py  katalog.py  statistik.py

./tests:
test_katalog.py
$ echo "# Bibliotheks-Tools" > README.md
$ cat README.md
# Bibliotheks-Tools

Übung 2: Ausführbares Datenverarbeitungs-Skript¶

💪 Aufgabe: CSV-Verarbeitung ausführbar machen

Erstellen Sie ein ausführbares Python-Skript zur Verarbeitung von CSV-Daten:

Schritte:

Erstellen Sie eine Datei verarbeite_katalog.py mit folgendem Inhalt:

#! /usr/bin/env python3

import csv
import sys

def main():
    print("Katalogdaten-Verarbeitung")
    print(f"Python-Version: {sys.version}")
    print("Bereit zur Verarbeitung...")

if __name__ == "__main__":
    main()

Überprüfen Sie die Dateiberechtigungen
Versuchen Sie, das Skript mit ./verarbeite_katalog.py auszuführen
Machen Sie es ausführbar
Führen Sie es erneut aus
Erstellen Sie eine Backup-Kopie mit dem Namen verarbeite_katalog.py.backup

$ cat > verarbeite_katalog.py << 'EOF'
#! /usr/bin/env python3

import csv
import sys

def main():
    print("Katalogdaten-Verarbeitung")
    print(f"Python-Version: {sys.version}")
    print("Bereit zur Verarbeitung...")

if __name__ == "__main__":
    main()
EOF
$ ls -l verarbeite_katalog.py
-rw-r--r--  1 user users  234 Okt 17 14:00 verarbeite_katalog.py
$ ./verarbeite_katalog.py
bash: ./verarbeite_katalog.py: Permission denied
$ chmod +x verarbeite_katalog.py
$ ls -l verarbeite_katalog.py
-rwxr-xr-x  1 user users  234 Okt 17 14:00 verarbeite_katalog.py
$ ./verarbeite_katalog.py
Katalogdaten-Verarbeitung
Python-Version: 3.13.7 (main, Aug 14 2025, 11:12:11) [Clang 17.0.0]
Bereit zur Verarbeitung...
$ cp verarbeite_katalog.py verarbeite_katalog.py.backup
$ ls
verarbeite_katalog.py  verarbeite_katalog.py.backup

Übung 3: Dateien organisieren und filtern¶

💪 Aufgabe: Metadaten-Dateien sortieren

Sie haben verschiedene Metadaten-Dateien und möchten diese organisieren.

Vorbereitung: Erstellen Sie zuerst Testdateien:

$ mkdir metadaten-projekt
$ cd metadaten-projekt
$ touch katalog_2023.xml katalog_2024.xml katalog_2025.xml
$ touch statistik_2023.csv statistik_2024.csv
$ touch export_alt.txt export_neu.txt
$ touch README.md dokumentation.md

Aufgaben:

Listen Sie nur die XML-Dateien auf
Listen Sie nur die Dateien aus 2024 auf
Verschieben Sie alle XML-Dateien in ein Unterverzeichnis xml/
Verschieben Sie alle CSV-Dateien in ein Unterverzeichnis csv/
Löschen Sie alle Dateien, die “alt” im Namen haben
Zählen Sie, wie viele Dateien übrig sind

$ ls *.xml
katalog_2023.xml  katalog_2024.xml  katalog_2025.xml
$ ls *2024*
katalog_2024.xml  statistik_2024.csv
$ mkdir xml
$ mv *.xml xml/
$ mkdir csv
$ mv *.csv csv/
$ rm *alt*
$ ls
csv  dokumentation.md  export_neu.txt  README.md  xml
$ find . -type f | wc -l
6

Erklärung: 3 XML + 2 CSV + 1 export_neu.txt + 2 Markdown = 8 Dateien insgesamt, aber ls zählt nur die 4 sichtbaren im Hauptverzeichnis.

Mit find finden wir alle Dateien (inkl. Unterverzeichnisse):

$ find . -type f
./xml/katalog_2023.xml
./xml/katalog_2024.xml
./xml/katalog_2025.xml
./csv/statistik_2023.csv
./csv/statistik_2024.csv
./export_neu.txt
./README.md
./dokumentation.md

Übung 4: Log-Dateien analysieren¶

💪 Aufgabe: Bibliothekssystem-Logs auswerten

Erstellen Sie eine Beispiel-Log-Datei und analysieren Sie diese:

Vorbereitung:

$ cat > system.log << 'EOF'
2025-10-17 10:00:01 INFO Nutzer alice hat sich angemeldet
2025-10-17 10:05:23 INFO Suche nach "Python"
2025-10-17 10:08:45 WARNING Langsame Datenbankabfrage (3.2s)
2025-10-17 10:12:10 INFO Nutzer bob hat sich angemeldet
2025-10-17 10:15:33 ERROR Verbindung zur Datenbank fehlgeschlagen
2025-10-17 10:16:01 INFO Verbindung wiederhergestellt
2025-10-17 10:20:45 INFO Suche nach "Bibliothek"
2025-10-17 10:25:12 ERROR Datei nicht gefunden: katalog.xml
2025-10-17 10:30:00 WARNING Arbeitsspeicher bei 85%
2025-10-17 10:35:15 INFO Nutzer alice hat sich abgemeldet
EOF

Aufgaben:

Zeigen Sie nur die Zeilen mit ERROR
Zeigen Sie nur die Zeilen mit ERROR oder WARNING
Zählen Sie, wie viele ERROR-Meldungen es gibt
Speichern Sie alle ERROR-Meldungen in einer Datei errors.log
Zeigen Sie die letzten 3 Log-Einträge
Finden Sie alle Zeilen, in denen Nutzer*innen erwähnt werden
Erstellen Sie eine Liste aller Nutzer*innen (alice, bob)

$ grep "ERROR" system.log
2025-10-17 10:15:33 ERROR Verbindung zur Datenbank fehlgeschlagen
2025-10-17 10:25:12 ERROR Datei nicht gefunden: katalog.xml

$ grep -E "ERROR|WARNING" system.log
2025-10-17 10:08:45 WARNING Langsame Datenbankabfrage (3.2s)
2025-10-17 10:15:33 ERROR Verbindung zur Datenbank fehlgeschlagen
2025-10-17 10:25:12 ERROR Datei nicht gefunden: katalog.xml
2025-10-17 10:30:00 WARNING Arbeitsspeicher bei 85%

$ grep -c "ERROR" system.log
2

$ grep "ERROR" system.log > errors.log
$ cat errors.log
2025-10-17 10:15:33 ERROR Verbindung zur Datenbank fehlgeschlagen
2025-10-17 10:25:12 ERROR Datei nicht gefunden: katalog.xml

$ tail -n 3 system.log
2025-10-17 10:30:00 WARNING Arbeitsspeicher bei 85%
2025-10-17 10:35:15 INFO Nutzer alice hat sich abgemeldet

$ grep "Nutzer" system.log
2025-10-17 10:00:01 INFO Nutzer alice hat sich angemeldet
2025-10-17 10:12:10 INFO Nutzer bob hat sich angemeldet
2025-10-17 10:35:15 INFO Nutzer alice hat sich abgemeldet

$ grep "Nutzer" system.log | grep -o "Nutzer [a-z]*" | cut -d' ' -f2 | sort | uniq
alice
bob

Alternative für die letzte Aufgabe:

$ grep -oP "Nutzer \K[a-z]+" system.log | sort | uniq
alice
bob

Übung 5: Kombinierte Datenverarbeitung¶

💪 Aufgabe: Bibliotheks-Statistiken

Erstellen Sie eine einfache Ausleih-Statistik-Datei und werten Sie diese aus:

Vorbereitung:

$ cat > ausleihen.csv << 'EOF'
nutzer,buch,datum
alice,Python Basics,2025-10-01
bob,Git Handbuch,2025-10-02
alice,Unix Guide,2025-10-03
charlie,Python Basics,2025-10-04
alice,Excel Tipps,2025-10-05
bob,Python Basics,2025-10-06
alice,Python Advanced,2025-10-07
EOF

Aufgaben:

Zeigen Sie die ersten 3 Zeilen der Datei
Zählen Sie, wie viele Zeilen (ohne Überschrift) die Datei hat
Finden Sie alle Ausleihen von “alice”
Finden Sie alle Bücher, die “Python” im Titel haben
Erstellen Sie eine sortierte Liste aller Nutzer*innen (ohne Duplikate)
Zählen Sie, wie oft jede*r Nutzer*in geliehen hat
Finden Sie das beliebteste Buch

$ head -n 3 ausleihen.csv
nutzer,buch,datum
alice,Python Basics,2025-10-01
bob,Git Handbuch,2025-10-02

$ tail -n +2 ausleihen.csv | wc -l
6

$ grep "alice" ausleihen.csv
alice,Python Basics,2025-10-01
alice,Unix Guide,2025-10-03
alice,Excel Tipps,2025-10-05
alice,Python Advanced,2025-10-07

$ grep "Python" ausleihen.csv
alice,Python Basics,2025-10-01
charlie,Python Basics,2025-10-04
bob,Python Basics,2025-10-06
alice,Python Advanced,2025-10-07

$ tail -n +2 ausleihen.csv | cut -d',' -f1 | sort | uniq
alice
bob
charlie

$ tail -n +2 ausleihen.csv | cut -d',' -f1 | sort | uniq -c | sort -nr
   4 alice
   2 bob
   1 charlie

$ tail -n +2 ausleihen.csv | cut -d',' -f2 | sort | uniq -c | sort -nr | head -1
   3 Python Basics

Interpretation: “Python Basics” wurde 3 Mal ausgeliehen und ist damit das beliebteste Buch.

Übung 6: Aufräumen und Backup¶

💪 Aufgabe: Projekt-Wartung

Typische Wartungsaufgaben für ein Python-Projekt:

Vorbereitung: Erstellen Sie ein Projekt mit verschiedenen Dateien:

$ mkdir wartung-projekt
$ cd wartung-projekt
$ touch main.py utils.py test.py
$ touch data.csv data.csv.backup results.txt
$ touch .gitignore README.md
$ mkdir __pycache__
$ touch __pycache__/main.cpython-313.pyc
$ touch temp_file.txt debug.log

Aufgaben:

Listen Sie alle Dateien (inklusive versteckter) auf
Finden Sie alle Python-Dateien
Erstellen Sie ein Backup-Verzeichnis und kopieren Sie alle .py-Dateien dorthin
Löschen Sie alle .pyc-Dateien und das __pycache__-Verzeichnis
Löschen Sie alle Dateien, die mit “temp” oder “debug” beginnen
Erstellen Sie eine Liste aller verbleibenden Dateien in dateien.txt

$ ls -la
total 16
drwxr-xr-x  4 user users 4096 Okt 17 15:00 .
drwxr-xr-x 10 user users 4096 Okt 17 14:55 ..
drwxr-xr-x  2 user users 4096 Okt 17 15:00 __pycache__
-rw-r--r--  1 user users    0 Okt 17 15:00 data.csv
-rw-r--r--  1 user users    0 Okt 17 15:00 data.csv.backup
-rw-r--r--  1 user users    0 Okt 17 15:00 debug.log
-rw-r--r--  1 user users    0 Okt 17 15:00 .gitignore
-rw-r--r--  1 user users    0 Okt 17 15:00 main.py
-rw-r--r--  1 user users    0 Okt 17 15:00 README.md
-rw-r--r--  1 user users    0 Okt 17 15:00 results.txt
-rw-r--r--  1 user users    0 Okt 17 15:00 temp_file.txt
-rw-r--r--  1 user users    0 Okt 17 15:00 test.py
-rw-r--r--  1 user users    0 Okt 17 15:00 utils.py

$ ls *.py
main.py  test.py  utils.py

$ mkdir backup
$ cp *.py backup/
$ ls backup/
main.py  test.py  utils.py

$ rm -r __pycache__

$ rm temp* debug*

$ ls > dateien.txt
$ cat dateien.txt
backup
data.csv
data.csv.backup
dateien.txt
main.py
README.md
results.txt
test.py
utils.py

Alternative: Alle Dateien ohne versteckte und ohne Verzeichnisse:

$ find . -maxdepth 1 -type f ! -name ".*" > dateien.txt

Zusammenfassung¶

Diese Übungen haben alle wichtigen Unix-Befehle kombiniert:

Verzeichnisse und Dateien erstellen (mkdir, touch)
Navigieren (cd, pwd, ls)
Dateien kopieren, verschieben, löschen (cp, mv, rm)
Berechtigungen setzen (chmod)
Wildcards nutzen (*, ?, [])
Text suchen (grep)
Ausgaben umleiten (>, >>)
Pipes verwenden (|)
Daten verarbeiten (sort, uniq, cut, wc)

Mit diesen Fähigkeiten sind Sie gut gerüstet für die Arbeit mit Python-Projekten auf Unix-Systemen!

4.7 Praktische Übungen

Übung 1: Python-Projektstruktur erstellen¶

Übung 2: Ausführbares Datenverarbeitungs-Skript¶

Übung 3: Dateien organisieren und filtern¶

Übung 4: Log-Dateien analysieren¶

Übung 5: Kombinierte Datenverarbeitung¶

Übung 6: Aufräumen und Backup¶

Zusammenfassung¶