10. Krótka wycieczka po Bibliotece Standardowej¶
10.1. Interfejs Systemu Operacyjnego¶
Moduł os
udostępnia wiele funkcji do interakcji z systemem operacyjnym:
>>> import os
>>> os.getcwd() # Return the current working directory
'C:\\Python310'
>>> os.chdir('/server/accesslogs') # Change current working directory
>>> os.system('mkdir today') # Run the command mkdir in the system shell
0
Upewnij się, że używasz stylu import os
, a nie from os import *
. W tym drugim przypadku funkcja os.open()
przesłoni wbudowaną funkcję open()
, która działa w skrajnie inny sposób.
Wbudowane funkcje dir()
i help()
, są przydatne jako interaktywne pomoce do pracy z dużymi modułami, takimi jak 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>
Do codziennego zarządzania plikami i katalogami, moduł shutil
zapewnia interfejs wyższego poziomu, który jest łatwiejszy w użyciu:
>>> import shutil
>>> shutil.copyfile('data.db', 'archive.db')
'archive.db'
>>> shutil.move('/build/executables', 'installdir')
'installdir'
10.2. Symbole wieloznaczne plików¶
Moduł glob
udostępnia funkcję do tworzenia list plików korzystając z wyszukiwania na symbolach wieloznacznych:
>>> import glob
>>> glob.glob('*.py')
['primes.py', 'random.py', 'quote.py']
10.3. Argumenty linii polecenia¶
Common utility scripts often need to process command line arguments. These
arguments are stored in the sys
module’s argv attribute as a list. For
instance the following output results from running python demo.py one two
three
at the command line:
>>> import sys
>>> print(sys.argv)
['demo.py', 'one', 'two', 'three']
Moduł argparse
zapewnia bardziej wyrafinowane mechanizmy do przetwarzania argumentów wiersza poleceń. Poniższy skrypt wyodrębnia jedną lub więcej nazw plików i opcjonalną liczbę linii do wyświetlenia:
import argparse
parser = argparse.ArgumentParser(
prog='top',
description='Show top lines from each file')
parser.add_argument('filenames', nargs='+')
parser.add_argument('-l', '--lines', type=int, default=10)
args = parser.parse_args()
print(args)
Po uruchomieniu w wierszu poleceń python top.py --lines=5 alpha.txt beta.txt
, skrypt ustawia args.lines
na 5
i args.filenames
na ['alpha.txt', 'beta.txt']
.
10.4. Przekierowanie wyjścia błędu i zakończenie programu¶
Moduł sys
ma również atrybuty dla stdin, stdout i stderr (standardowe wejście, standardowe wyjście i standardowe wyjście błędu). To ostatnie jest przydatne do emitowania ostrzeżeń i komunikatów o błędach, aby były widoczne nawet wtedy, gdy stdout został przekierowany:
>>> sys.stderr.write('Warning, log file not found starting a new one\n')
Warning, log file not found starting a new one
Najbardziej bezpośrednim sposobem na zakończenie skryptu jest użycie sys.exit()
.
10.5. Dopasowywanie wzorców w napisach¶
Moduł re
zapewnia narzędzia wyrażeń regularnych do zaawansowanego przetwarzania napisów. W przypadku złożonych operacji dopasowywania i manipulacji na ciągach znaków, wyrażenia regularne pozwalają na zwięzłe, zoptymalizowane rozwiązania:
>>> 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'
Gdy potrzebne są tylko proste funkcje, preferowane są funkcje standardowe napisów, ponieważ są łatwiejsze do odczytania i debugowania:
>>> 'tea for too'.replace('too', 'two')
'tea for two'
10.6. Funkcje matematyczne¶
The math
module gives access to the underlying C library functions for
floating point math:
>>> import math
>>> math.cos(math.pi / 4)
0.70710678118654757
>>> math.log(1024, 2)
10.0
Moduł random
dostarcza narzędzi do dokonywania wyborów losowych:
>>> 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
Moduł statistics
oblicza podstawowe wskaźniki statystyczne (średnią, medianę, wariancję itp.) z danych liczbowych:
>>> 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
Projekt SciPy <https://scipy.org> posiada wiele innych modułów służących do obliczeń numerycznych.
10.7. Dostęp do internetu¶
Istnieje wiele modułów umożliwiających dostęp do Internetu i przetwarzanie protokołów internetowych. Dwa z najprostszych to urllib.request
do pobierania danych z adresów URL i smtplib
do wysyłania poczty:
>>> from urllib.request import urlopen
>>> with urlopen('http://worldtimeapi.org/api/timezone/etc/UTC.txt') as response:
... for line in response:
... line = line.decode() # Convert bytes to a str
... if line.startswith('datetime'):
... print(line.rstrip()) # Remove trailing newline
...
datetime: 2022-01-01T01:36:47.689215+00:00
>>> 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()
(Zauważ, że drugi przykład wymaga serwera pocztowego działającego lokalnie pod adresem localhost).
10.8. Daty i czas¶
Moduł datetime
dostarcza klasy do manipulowania datami i godzinami zarówno w prosty, jak i złożony sposób. Podczas gdy obsługiwana jest arytmetyka daty i czasu, implementacja koncentruje się na wydajnym wyodrębnianiu danych w celu formatowania i manipulacji. Moduł obsługuje również obiekty uwzględniające strefę czasową
>>> # 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. Kompresja Danych¶
Popularne formaty archiwizacji i kompresji danych są bezpośrednio obsługiwane przez moduły, w tym: zlib
, gzip
, bz2
, lzma
, zipfile
i 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. Mierzenie wydajności¶
Niektórzy użytkownicy Python są głęboko zainteresowani poznaniem względnej wydajności różnych podejść do tego samego problemu. Python zapewnia narzędzie pomiarowe, które natychmiast odpowiada na te pytania.
Na przykład kuszące może być użycie funkcji pakowania i rozpakowywania krotka zamiast tradycyjnego podejścia do zamiany argument. Moduł timeit
szybko pokazuje skromną przewagę wydajności:
>>> 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
W przeciwieństwie do dokładnego poziomu szczegółowości timeit
, moduły profile
i pstats
zapewniają narzędzia do identyfikacji sekcji krytycznych czasowo w większych blok kodu.
10.11. Kontrola jakości¶
Jednym z podejść do tworzenia wysokiej jakości oprogramowania jest pisanie testów dla każdej funkcj w trakcie jego tworzenia i częste uruchamianie tych testów podczas rozwoju.
Moduł doctest
zapewnia narzędzie do skanowania strony moduł i sprawdzania poprawności testów osadzonych w dokumentacji programu. Konstrukcja testu jest tak prosta, jak wycięcie i wklejenie typowego wywołania wraz z jego wynikami do docstring. Poprawia to dokumentację poprzez dostarczenie użytkownikowi przykładu i pozwala doctestowi moduł upewnić się, że kod pozostaje prawda zgodny z dokumentacją:
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
Moduł unittest
nie jest tak łatwy w użytku jak moduł doctest
, ale pozwala na przechowywanie bardziej kompleksowego zestawu testów w osobnym pliku:
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. Dostarczone z bateriami¶
Python trzyma się filozofii „dostarczone z bateriami”. Można to najłatwiej ujrzeć w zaawansowanych możliwościach jego większych pakietów. Dla przykładu:
Moduły
xmlrpc.client
ixmlrpc.server
sprawiają, że implementacja zdalnych wywołań procedur staje się niemal trywialnym zadaniem. Pomimo nazw moduł», nie jest wymagana bezpośrednia znajomość lub obsługa XML.Pakiet
email
jest biblioteką do zarządzania wiadomościami e-mail, w tym MIME i innymi dokumentami wiadomości opartymi na RFC 2822. W przeciwieństwie dosmtplib
ipoplib
, które faktycznie wysyłają i odbierają wiadomości, pakiet e-mail posiada kompletny zestaw narzędzi do tworzenia lub dekodowania złożonych struktur wiadomości (w tym załączników) oraz do implementacji internetowych protokołów kodowania i nagłówków.Pakiet
json
zapewnia solidne wsparcie dla analizowania tego popularnego formatu wymiany danych. Pakietcsv
moduł obsługuje bezpośredni odczyt i zapis plików w formacie Comma-Separated Value (.csv), powszechnie obsługiwanym przez bazy danych i arkusze kalkulacyjne. Przetwarzanie XML jest obsługiwane przez pakietyxml.etree.ElementTree
,xml.dom
ixml.sax
. Razem te moduły i pakiety znacznie upraszczają wymianę danych między Python aplikacja i innymi narzędziami.Moduł
sqlite3
jest opakowaniem dla biblioteki bazy danych SQLite, zapewniając trwałą bazę danych, która może być aktualizowana i dostępna przy użyciu nieco niestandardowej składni SQL.Internacjonalizacja jest wspierana przez kilka moduł, w tym
gettext
,locale
icodecs
.