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:\\Python312'
   >>> 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)
   <zwraca listę wszystkich funkcji modułu>
   >>> help(os)
   <zwraca pełną instrukcję utworzoną z dokumentacji modułu>

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
===============================

Typowe skrypty narzędziowe często wymagają przetwarzania argumentów
wiersza poleceń. Te argumenty są przechowywane w atrybucie *argv*
modułu "sys" jako lista.  Na przykład, weźmy następujący plik
"demo.py":

   # Plik demo.py
   import sys
   print(sys.argv)

Oto wynik uruchomienia "python demo.py one two three" w wierszu
poleceń:

   ['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='Wypisz początkowe linie każdego z plików')
   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('Ostrzeżenie, nie odnaleziono pliku rejestru, tworzę nowy plik\n')
   Ostrzeżenie, nie odnaleziono pliku rejestru, tworzę nowy plik

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]*', 'która stopa lub ręka upadła najszybciej')
   ['stopa', 'upadła', 'najszybciej']
   >>> re.sub(r'(\b[a-z]+) \1', r'\1', 'kot w kapeluszu')
   'kot w kapeluszu'

Gdy potrzebne są tylko proste funkcje, preferowane są funkcje
standardowe napisów, ponieważ są łatwiejsze do odczytania i
debugowania:

   >>> 'herbata dla dwa'.replace('dwa', 'dwojga')
   'herbata dla dwojga'


10.6. Funkcje matematyczne
==========================

Moduł "math" zapewnia dostęp do funkcji bazujących na standardzie
języka C dla obliczeń zmiennoprzecinkowych:

   >>> 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
   >>> dane = [2.75, 1.75, 1.25, 0.25, 0.5, 1.25, 3.5]
   >>> statistics.mean(dane)
   1.6071428571428572
   >>> statistics.median(dane)
   1.25
   >>> statistics.variance(dane)
   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() # Konwersja bajtów na str
   ...         if line.startswith('datetime'):
   ...             print(line.rstrip()) # Usunięcie końcowego znaku nowej linii
   ...
   datetime: 2022-01-01T01:36:47.689215+00:00

   >>> import smtplib
   >>> server = smtplib.SMTP('localhost')
   >>> server.sendmail('przepowiadacz@example.org', 'jcezar@example.org',
   ... """To: jcezar@example.org
   ... From: przepowiadacz@example.org
   ...
   ... Strzeż się Idów Marcowych.
   ... """)
   >>> 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

   >>> # daty są łatwo konstruowane i formatowane
   >>> from datetime import date
   >>> teraz = date.today()
   >>> teraz
   datetime.date(2024, 11, 25)
   >>> teraz.strftime("%m-%d-%y. %d %b %Y jest %A w %d dniu %B.")
   '11-25-24. 25 Listopada 2024 to Poniedziałek dnia 25 Listopada .

   >>> # daty obsługują arytmetykę kalendarza
   >>> urodziny = date(1964, 7, 31)
   >>> wiek = teraz - birthday
   >>> wiek.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'ktora czarownica ma zegarek na nadgarstku czarownicy'
   >>> len(s)
   52
   >>> t = zlib.compress(s)
   >>> len(t)
   49
   >>> zlib.decompress(t)
   b'która czarownica ma zegarek na nadgarstku czarownicy'
   >>> zlib.crc32(s)
   2301872819


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 średnia(values):
       """Oblicza średnią arytmetyczną listy liczb.

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

   import doctest
   doctest.testmod() # automatycznie waliduje wbudowane testy

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 TestFunkcjiStatystycznych(unittest.TestCase):

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

   unittest.main() # Wywołanie z wiersza poleceń uruchamia wszystkie testy


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" i "xmlrpc.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 do "smtplib" i "poplib", 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.  Pakiet "csv" 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 pakiety
  "xml.etree.ElementTree", "xml.dom" i "xml.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" i "codecs".
