Perlkurs WS 14/15 - Einführung

Transkript

1 Perlkurs WS 14/15 - Einführung 1

2 Kontaktpersonen und Website Verantwortliche: Dr. Matthias Schlesner 1, Dr. Carl Herrmann 1, Dr. Tobias Bauer 1, 1, Dr. Marc Zapatka 2, 1 Abteilung Theoretische Informatik/ 2 Molekulare Genetik Im Neuenheimer Feld 580 (TP3) Hier werden die Folien, Übungen und Musterlösungen zur Verfügung gestellt: 2

3 Termine Kurs: , 14 Uhr 18 Uhr 10 Einheiten, jede zweimal hintereinander, d.h. 2 Gruppen alternierend: Gruppe A Woche 1 und 3 Mo-Mi-Fr Gruppe B Woche 1 und 3 Di-Do Gruppe A Woche 2 und 4 Di-Do Gruppe B Woche 2 und 4 Mo-Mi-Fr Klausur: Genauer Termin wird noch festgelegt, vorraussichtlich der 11. Dezember (zwischen 14 Uhr und 16 Uhr). Dauer der Klausur: 30 Minuten 3

4 Übungen Kursablauf 14:00-15:00 Einführung 15:00-18:00 praktische Übung Wer an einem Termin nicht kann, entweder den alternativen wahrnehmen oder Stoff selbständig erarbeiten Eigenverantwortliches Lösen von Übungsaufgaben auf Papier zur Klausurvorbereitung, Musterlösungen werden bereitgestellt 4

5 Kursinhalte 1) Einführung, ) Datentypen Tobias Bauer, ) Operatoren, Subroutinen Tobias Bauer, ) Schleifen Matthias Schlesner, ) Dateiverarbeitung Marc Zapatka, ) Reguläre Ausdrücke I, ) Reguläre Ausdrücke II Carl Herrmann, ) Referenzen Matthias Schlesner, ) Objektorientierte Programmierung, BioPerl Carl Herrmann, ) Übungstag Matthias Schlesner,

6 Einführung in die Kommandozeile 6

7 UNIX basierte Systeme/ Kommandozeile Stabil Unabhängig von GUIs Die Kommandozeile (shell) ist dein Freund Viele nützliche Kommandos eingebaut Verzeichnisse verwalten Große Dateien anschauen und darin suchen Kommandos miteinander verknüpfen 7

8 Nützliche Shortcuts Markierter Text kann mit Klick auf die mittlere Maustaste (Rad) eingefügt werden Strg+C (Ctrl+C) zum Abbrechen von Programmen Tabulatortaste für Autovervollständigung Schon einmal eingegebene Kommandos wiederholen, ohne sie neu eingeben zu müssen Pfeiltasten history enthält die 1000 zuletzt eingegebenen Befehle 8

9 Pfade und Verzeichnisse Absoluter Pfad geht vom Stammverzeichnis (/) aus Namen sind abhängig davon, wie der Einhängepunkt (mount point) genannt wurde: /data/tmphome/user/mydata /home/user/mydata ~/mydata pwd gibt den Namen des Verzeichnisses aus, in dem man aktuell ist cd [Verzeichnis] wechselt in das als Argument übergebene Verzeichnis ohne Argument: wechselt in das home-verzeichnis (~) cd.. wechselt in das nächsthöhere Verzeichnis cd../.. wechselt zwei Verzeichnisse höher, etc. 9

10 Dateien und Verzeichnisse mkdir [Verzeichnis] erzeugt ein Verzeichnis mit dem als Argument übergebenen Verzeichnisnamen mkdir /home/mydir oder mkdir ~/mydir rm [Datei(en)] löscht die als Argument übergebene Datei(en) rmdir [Verzeichnis] löscht ein leeres Verzeichnis rm -r [Verzeichnis] löscht nicht-leeres Verzeichnis: rekursives Löschen aller Dateien im Verzeichnis (gefährlich!) 10

11 Auflisten ls [Verzeichnis] listet den Inhalt des Verzeichnisses auf ohne Argument: Inhalt des Verzeichnisses, in dem man aktuell ist sehr viele Optionen, einige ausgewählte: -a Alle Einträge im Verzeichnis, auch die geheimen -l Liste mit Benutzer- und Gruppenrechten, Dateigrößen und Datum ausgeben -h Größenangaben in menschenlesbarem (human readable) Format. z.b. 23M -t Sortiert nach dem Zeitpunkt (time) der letzten Änderung -S Sortiert nach der Dateigröße (size) -R rekursiv, d.h. alle Unterordner werden durchgegangen 11

12 Dateirechte ls -al /home/hutter/test -rw-r--r-- 1 hutter B Oct tumor.vcf -rwxr-xr-x 1 hutter B Sep 3 20:49 tabixcaller.pl drwxr-xr-x 16 hutter B Oct 31 15:30 Teaching Rechtebits: Besitzer (user) Gruppe (group) Andere (others) r lesender Zugriff erlaubt w schreibender Zugriff erlaubt x Datei ausführbar (z.b. ein Skript) bzw. Verzeichnis lesbar Fehlende Rechte: Permission denied Ändern der Dateirechte: chmod chmod a+rx script.pl oder chmod ugo+rx script.pl chmod go-rwx mysecretdata.txt 12

13 Inhalte einer Datei (plain text) interaktiv anzeigen less [Datei] durch Dateien blättern : RETURN oder => eine Zeile weiter SPACE oder Bild => eine Bildschirmseite weiter => eine Zeile zurück b oder Bild => eine Bildschirmseite zurück q => beenden /muster => nach muster suchen, n zum nächsten Vorkommen von muster springen 13

14 Anfang und Ende einer Datei (plain text) anzeigen head [-n <Zeilen>] [Datei]... gibt die ersten n Zeilen einer oder mehrerer Dateien auf der Standardausgabe aus tail [-n <Zeilen>] [Datei]... gibt die letzten n Zeilen einer oder mehrerer Dateien auf der Standardausgabe aus eignet sich gut zum Verfolgen von Log- Dateien: mit der Option -f (follow) werden neue Einträge ausgegeben, z.b.: tail -f /var/log/messages 14

15 Bytes, Zeichen, Worte, Zeilen zählen wc [Option] [Datei] -c Anzahl der Bytes -m Anzahl der Zeichen -l Anzahl der Zeilen -L Länge der längsten Zeile -w Anzahl der Wörter Ohne Option: Ausgabe der Anzahl der Zeilen,Wörter, Bytes 15

16 Dateien kopieren und umbenennen cp [Option] [Quelle] [Ziel] kopiert eine oder mehrere Dateien und Verzeichnisse -r kopiert Dateien und Unterverzeichnisse samt Inhalt rekursiv cp /data/datei1.txt ~/ cp /data/datei1.txt ~/Kopie.txt mv [Option] [Quelle] [Ziel] benennt Datei um, wenn sie auf demselben Dateisystem liegt mv Kopie.txt Original.txt mv Kopie.txt../../backups wenn die Datei auf einem anderen Dateisystem liegt, wird sie dorthin kopiert und anschließend die Originaldatei gelöscht mv /data/datei1.txt /tmp Optionen für beide Kommandos: -b erzeugt Sicherheitskopien von Dateien, die sonst überschrieben würden (backup) -i verlangt vor Überschreiben einer existierende Zieldateien eine Bestätigung 16

17 Dateien verlinken Um das Kopieren zu ersparen, wenn man eine Datei unter einem anderen Namen/Pfad ansprechen will: symbolic link ln -s [Quelle] ([Ziel]) ln -s /tmp/datei1.txt ~/testdir/kopie.txt ls -al testdir/ total 24 drwxr-xr-x 2 hutter B Nov 9 16:28. drwxr-x hutter B Nov 9 16:26.. lrwxrwxrwx 1 hutter B Nov 9 16:28 Kopie.txt -> /tmp/datei1.txt 17

18 Dateien durchsuchen grep [Option]... Muster [Datei] durchsucht Dateien nach einem Muster und gibt alle Zeilen aus, in denen das Muster enthalten ist Das Muster kann ein regulärer Ausdruck sein -c gibt die Anzahl der Trefferzeilen aus -i ignoriert die Groß- und Kleinschreibung -v gibt alle Zeilen aus, die das Suchmuster nicht enthalten -n gibt zu den Zeilen die Zeilennummern aus -l gibt nur die Dateinamen mit den Treffern zurück -L gibt nur die Dateinamen ohne Treffer zurück 18

19 Dateien ausgeben und verknüpfen cat [Option] [Datei]... cat [Datei] Inhalt der Datei wird in der Standardausgabe ausgegeben cat -n [Datei] vor jeder Zeile wird die Zeilennummer ausgegeben cat -T [Datei] Tabs werden als ^I angezeigt cat Datei1 Datei2 > Alles fügt beide Dateien zur Datei Alles zusammen cat Datei1 >> Datei2 hängt Datei1 an Datei2 an 19

20 Ein-/ Ausgabeumlenkung (Redirection) Das Umleiten der Standardausgabe in eine Datei mit > bzw. >> funktioniert für alle Kommandos, z.b.: grep hallo meinedatei.txt > Zeilen_mit_hallo.txt Bei Programmen, die Benutzereingaben erwarten, kann diese durch redirection ersetzt werden: Eingabewerte in Datei speichern, jede Eingabe in neue Zeile, Aufruf dann: I_read_from_stdin < myinput.txt I_read_from_stdin < myinput.txt > output 20

21 Pipes Mit der Pipe (Pipeline) wird die Ausgabe eines Prozesses in die Eingabe eines anderen Prozesses geleitet: kommando1 kommando2 Beispiele: ls -alhr /usr/bin/ less ls ~ wc -l history grep ssh cat /etc/passwd grep root cat myinput.txt I_read_from_stdin cat -n > numbered_output 21

22 Perl Erste Schritte 22

23 Perl Practical Extraction and Report Language Interpretierte Programmiersprache: Jeder Befehl wird on the fly übersetzt Schreibfehler führen oft zu unerwartetem Verhalten und nicht zu Kompilierungsfehlern Beliebt bei Biologen, meist gehasst von Softwareentwicklern Relativ leicht zu erlernen Alternative zu manuellem Arbeiten mit Tabellen in Excel Automatische Ausführung von sich wiederholenden einfachen Aufgaben schnelle Implementierung von nicht rechenintensiven Algorithmen Viele Probleme sind schon gelöst und Code kann wiederverwendet werden (Bioperl) 23

24 Perl Stärken und Schwächen Stärken: Skriptsprache: schnelles Entwickeln und Testen von Programmen Einfaches Programmieren und viele nützliche Funktionen sofort verfügbar => frühe Erfolgserlebnisse Ideal für Filehandling und Textbearbeitung (Parsen) Umfangreiche Sammlung von Funktionen und Paketen Aufruf von Unix-Kommandos aus einen Perlskript möglich 24 Schwächen: Philosophie der Variablentypen ist anders als bei anderen Programmiersprachen Spaghetticode zu schreiben ist einfacher als bei anderen Programmiersprachen größere Programme zu erstellen und zu warten ist schwierig für rechenintensive Algorithmen zu langsam Numerik ungenau

25 Ablauf der Programmierung Definition des Problems (Welche Eingabe, Ausgabe?) Planung der Lösung (Pseudocode) Schreiben des Programms 1. Ausführen 2. Fehlersuche 3. Modifizieren Wiederhole Schritte 1-3 bis das Programm richtig funktioniert Ausführen des fertigen Programms 25

26 Das erste Perl Programm Zeile 1: Anweisung, wo sich der Perl-Interpreter befindet, wenn man das Programm direkt in eine ausführbare Datei verwandelt. Alle anderen Zeilen, die mit # anfangen, werden als Kommentare ignoriert Zeile 2: Kommando, Hello World auf dem Bildschirm auszugeben \n = Zeilenumbruch 26

27 Programm ausführen 27 Speichern unter hello.pl ENTWEDER Programm ausführen: perl hello.pl ODER Datei unter UNIX ausführbar machen: chmod a+rx hello.pl und dann wie ein normales Programm aufrufen: myfolder/hello.pl bzw../hello.pl wenn das Skript im aktuellen Verzeichnis liegt und von dort aufgerufen wird (./ dient als Pfadangabe: link zum inode des Verzeichnisses)

28 Parametrisiertes Programm #!/usr/bin/perl use strict; use warnings; # calculate square root of a number to be provided by user print "please input number!\n "; # read number from input my $number = <STDIN>; # remove newline character chomp $number; my $sqrt = $number**0.5; print "square root of $number is $sqrt\n "; exit; 27

29 Material Unix and Perl Primer for Biologists Offizielle Perl Seite ActivePerl: Windows Distribution von Perl CPAN: Archive von Perl Modulen Perl Dokumentation Perl Bücher Text-Editor für Windows 28