10. Pequeño paseo por la Biblioteca Estándar

10.1. Interfaz al sistema operativo

El módulo os provee docenas de funciones para interactuar con el sistema operativo:

>>> import os
>>> os.getcwd()      # Return the current working directory
'C:\\Python35'
>>> os.chdir('/server/accesslogs')   # Change current working directory
>>> os.system('mkdir today')   # Run the command mkdir in the system shell
0

Asegurate de usar el estilo import os en lugar de from os import *. Esto evitará que os.open() oculte a la función integrada open(), que trabaja bastante diferente.

Las funciones integradas dir() y help() son útiles como ayudas interactivas para trabajar con módulos grandes como os:

>>> import os
>>> dir(os)
<returns a list of all module functions>
>>> help(os)
<returns an extensive manual page created from the module's docstrings>

Para tareas diarias de administración de archivos y directorios, el módulo shutil provee una interfaz de más alto nivel que es más fácil de usar:

>>> import shutil
>>> shutil.copyfile('data.db', 'archive.db')
'archive.db'
>>> shutil.move('/build/executables', 'installdir')
'installdir'

10.2. Comodines de archivos

El módulo glob provee una función para hacer listas de archivos a partir de búsquedas con comodines en directorios:

>>> import glob
>>> glob.glob('*.py')
['primes.py', 'random.py', 'quote.py']

10.3. Argumentos de linea de órdenes

Los programas frecuentemente necesitan procesar argumentos de linea de órdenes. Estos argumentos se almacenan en el atributo argv del módulo sys como una lista. Por ejemplo, la siguiente salida resulta de ejecutar python demo.py uno dos tres en la línea de órdenes:

>>> import sys
>>> print(sys.argv)
['demo.py', 'one', 'two', 'three']

El módulo getopt procesa sys.argv usando las convenciones de la función de Unix getopt(). El módulo argparse provee un procesamiento más flexible de la linea de órdenes.

10.4. Redirección de la salida de error y finalización del programa

El módulo sys también tiene atributos para stdin, stdout, y stderr. Este último es útil para emitir mensajes de alerta y error para que se vean incluso cuando se haya redireccionado stdout:

>>> sys.stderr.write('Warning, log file not found starting a new one\n')
Warning, log file not found starting a new one

La forma más directa de terminar un programa es usar sys.exit().

10.5. Coincidencia en patrones de cadenas

El módulo re provee herramientas de expresiones regulares para un procesamiento avanzado de cadenas. Para manipulación y coincidencias complejas, las expresiones regulares ofrecen soluciones concisas y optimizadas:

>>> import re
>>> re.findall(r'\bf[a-z]*', 'which foot or hand fell fastest')
['foot', 'fell', 'fastest']
>>> re.sub(r'(\b[a-z]+) \1', r'\1', 'cat in the the hat')
'cat in the hat'

Cuando se necesita algo más sencillo solamente, se prefieren los métodos de las cadenas porque son más fáciles de leer y depurar.

>>> 'tea for too'.replace('too', 'two')
'tea for two'

10.6. Matemática

El módulo math permite el acceso a las funciones de la biblioteca C subyacente para la matemática de punto flotante:

>>> import math
>>> math.cos(math.pi / 4)
0.70710678118654757
>>> math.log(1024, 2)
10.0

El módulo random provee herramientas para realizar selecciones al azar:

>>> import random
>>> random.choice(['apple', 'pear', 'banana'])
'apple'
>>> random.sample(range(100), 10)   # sampling without replacement
[30, 83, 16, 4, 8, 81, 41, 50, 18, 33]
>>> random.random()    # random float
0.17970987693706186
>>> random.randrange(6)    # random integer chosen from range(6)
4

El módulo statistics calcula propiedades de estadística básica (la media, mediana, varianza, etc) de datos númericos:

>>> import statistics
>>> data = [2.75, 1.75, 1.25, 0.25, 0.5, 1.25, 3.5]
>>> statistics.mean(data)
1.6071428571428572
>>> statistics.median(data)
1.25
>>> statistics.variance(data)
1.3720238095238095

El proyecto SciPy <https://scipy.org> tiene muchos otros módulos para cálculos numéricos.

10.7. Acceso a Internet

Hay varios módulos para acceder a internet y procesar sus protocolos. Dos de los más simples son urllib.request para traer data de URLs y smtplib para mandar correos:

>>> from urllib.request import urlopen
>>> with urlopen('http://tycho.usno.navy.mil/cgi-bin/timer.pl') as response:
...     for line in response:
...         line = line.decode('utf-8')  # Decoding the binary data to text.
...         if 'EST' in line or 'EDT' in line:  # look for Eastern Time
...             print(line)

<BR>Nov. 25, 09:43:32 PM EST

>>> import smtplib
>>> server = smtplib.SMTP('localhost')
>>> server.sendmail('soothsayer@example.org', 'jcaesar@example.org',
... """To: jcaesar@example.org
... From: soothsayer@example.org
...
... Beware the Ides of March.
... """)
>>> server.quit()

(Notá que el segundo ejemplo necesita un servidor de correo corriendo en la máquina local)

10.8. Fechas y tiempos

El módulo datetime ofrece clases para manejar fechas y tiempos tanto de manera simple como compleja. Aunque soporta aritmética sobre fechas y tiempos, el foco de la implementación es en la extracción eficiente de partes para manejarlas o formatear la salida. El módulo también soporta objetos que son conscientes de la zona horaria.

>>> # dates are easily constructed and formatted
>>> from datetime import date
>>> now = date.today()
>>> now
datetime.date(2003, 12, 2)
>>> now.strftime("%m-%d-%y. %d %b %Y is a %A on the %d day of %B.")
'12-02-03. 02 Dec 2003 is a Tuesday on the 02 day of December.'

>>> # dates support calendar arithmetic
>>> birthday = date(1964, 7, 31)
>>> age = now - birthday
>>> age.days
14368

10.9. Compresión de datos

Los formatos para archivar y comprimir datos se soportan directamente con los módulos: zlib, gzip, bz2, lzma, zipfile y tarfile.

>>> import zlib
>>> s = b'witch which has which witches wrist watch'
>>> len(s)
41
>>> t = zlib.compress(s)
>>> len(t)
37
>>> zlib.decompress(t)
b'witch which has which witches wrist watch'
>>> zlib.crc32(s)
226805979

10.10. Medición de rendimiento

Algunos usuarios de Python desarrollan un profundo interés en saber el rendimiento relativo de las diferentes soluciones al mismo problema. Python provee una herramienta de medición que responde esas preguntas inmediatamente.

Por ejemplo, puede ser tentador usar la característica de empaquetamiento y desempaquetamiento de las tuplas en lugar de la solución tradicional para intercambiar argumentos. El módulo timeit muestra rapidamente una modesta ventaja de rendimiento:

>>> from timeit import Timer
>>> Timer('t=a; a=b; b=t', 'a=1; b=2').timeit()
0.57535828626024577
>>> Timer('a,b = b,a', 'a=1; b=2').timeit()
0.54962537085770791

En contraste con el fino nivel de granularidad del módulo timeit, los módulos profile y pstats proveen herramientas para identificar secciones críticas de tiempo en bloques de código más grandes.

10.11. Control de calidad

Una forma para desarrollar software de alta calidad es escribir pruebas para cada función mientras se la desarrolla, y correr esas pruebas frecuentemente durante el proceso de desarrollo.

El módulo doctest provee una herramienta para revisar un módulo y validar las pruebas integradas en las cadenas de documentación (o docstring) del programa. La construcción de las pruebas es tan sencillo como cortar y pegar una ejecución típica junto con sus resultados en los docstrings. Esto mejora la documentación al proveer al usuario un ejemplo y permite que el módulo doctest se asegure que el código permanece fiel a la documentación:

def average(values):
    """Computes the arithmetic mean of a list of numbers.

    >>> print(average([20, 30, 70]))
    40.0
    """
    return sum(values) / len(values)

import doctest
doctest.testmod()   # automatically validate the embedded tests

El módulo unittest necesita más esfuerzo que el módulo doctest, pero permite que se mantenga en un archivo separado un conjunto más comprensivo de pruebas:

import unittest

class TestStatisticalFunctions(unittest.TestCase):

    def test_average(self):
        self.assertEqual(average([20, 30, 70]), 40.0)
        self.assertEqual(round(average([1, 5, 7]), 1), 4.3)
        with self.assertRaises(ZeroDivisionError):
            average([])
        with self.assertRaises(TypeError):
            average(20, 30, 70)

unittest.main()  # Calling from the command line invokes all tests

10.12. Las pilas incluidas

Python tiene una filosofía de «pilas incluidas». Esto se ve mejor en las capacidades robustas y sofisticadas de sus paquetes más grandes. Por ejemplo:

• The xmlrpc.client and xmlrpc.server modules make implementing remote procedure calls into an almost trivial task. Despite the modules names, no direct knowledge or handling of XML is needed.
• The email package is a library for managing email messages, including MIME and other RFC 2822-based message documents. Unlike smtplib and poplib which actually send and receive messages, the email package has a complete toolset for building or decoding complex message structures (including attachments) and for implementing internet encoding and header protocols.
• The json package provides robust support for parsing this popular data interchange format. The csv module supports direct reading and writing of files in Comma-Separated Value format, commonly supported by databases and spreadsheets. XML processing is supported by the xml.etree.ElementTree, xml.dom and xml.sax packages. Together, these modules and packages greatly simplify data interchange between Python applications and other tools.
• The sqlite3 module is a wrapper for the SQLite database library, providing a persistent database that can be updated and accessed using slightly nonstandard SQL syntax.
• Internationalization is supported by a number of modules including gettext, locale, and the codecs package.