10. Um breve passeio pela biblioteca padrão

10.1. Interface com o sistema operacional

O módulo os fornece dúzias de funções para interagir com o sistema operacional:

>>> import os
>>> os.getcwd()      # Return the current working directory
'C:\\Python26'
>>> os.chdir('/server/accesslogs')   # Change current working directory
>>> os.system('mkdir today')   # Run the command mkdir in the system shell
0

Certifique-se de usar a forma import os ao invés de from os import *. Isso evitará que os.open() oculte a função open() que opera de forma muito diferente.

As funções embutidas dir() e help() são úteis como um sistema de ajuda interativa para lidar com 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 tarefas de gerenciamento cotidiano de arquivos e diretórios, o módulo shutil fornece uma interface de alto nível que é mais simples de usar:

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

10.2. Caracteres curinga

O módulo glob fornece uma função para criar listas de arquivos a partir de buscas em diretórios usando caracteres curinga:

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

10.3. Argumentos de linha de comando

Scripts geralmente precisam processar argumentos passados na linha de comando. Esses argumentos são armazenados como uma lista no atributo argv do módulo sys. Por exemplo, teríamos a seguinte saída executando python demo.py one two three na linha de comando:

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

The getopt module processes sys.argv using the conventions of the Unix getopt() function. More powerful and flexible command line processing is provided by the argparse module.

10.4. Redirecionamento de erros e encerramento do programa

O módulo sys também possui atributos para stdin, stdout e stderr. O último é usado para emitir avisos e mensagens de erros visíveis mesmo quando stdout foi redirecionado:

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

A forma mais direta de encerrar um script é usando sys.exit().

10.5. Reconhecimento de padrões em strings

O módulo re fornece ferramentas para lidar com processamento de strings através de expressões regulares. Para reconhecimento de padrões complexos, expressões regulares oferecem uma solução sucinta e eficiente:

>>> 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'

Quando as exigências são simples, métodos de strings são preferíveis por serem mais fáceis de ler e depurar:

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

10.6. Matemática

O módulo math oferece acesso às funções da biblioteca C para matemática de ponto flutuante:

>>> import math
>>> math.cos(math.pi / 4.0)
0.70710678118654757
>>> math.log(1024, 2)
10.0

O módulo random fornece ferramentas para gerar seleções aleatórias:

>>> import random
>>> random.choice(['apple', 'pear', 'banana'])
'apple'
>>> random.sample(xrange(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

10.7. Acesso à internet

There are a number of modules for accessing the internet and processing internet protocols. Two of the simplest are urllib2 for retrieving data from URLs and smtplib for sending mail:

>>> import urllib2
>>> for line in urllib2.urlopen('http://tycho.usno.navy.mil/cgi-bin/timer.pl'):
...     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()

(Note que o segundo exemplo precisa de um servidor de email rodando em localhost.)

10.8. Data e hora

O módulo datetime fornece classes para manipulação de datas e horas nas mais variadas formas. Apesar da disponibilidade de aritmética com data e hora, o foco da implementação é na extração eficiente dos membros para formatação e manipulação. O módulo também oferece objetos que levam os fusos horários em consideração.

>>> # 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. Compressão de dados

Common data archiving and compression formats are directly supported by modules including: zlib, gzip, bz2, zipfile and tarfile.

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

10.10. Medição de desempenho

Alguns usuários de Python desenvolvem um interesse profundo pelo desempenho relativo de diferentes abordagens para o mesmo problema. Python oferece uma ferramenta de medição que esclarece essas dúvidas rapidamente.

Por exemplo, pode ser tentador usar o empacotamento e desempacotamento de tuplas ao invés da abordagem tradicional de permutar os argumentos. O módulo timeit rapidamente mostra uma modesta vantagem de desempenho:

>>> 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

Em contraste com a granulidade fina do módulo timeit, os módulos profile e pstats oferecem ferramentas para identificar os trechos mais críticos em grandes blocos de código.

10.11. Controle de qualidade

Uma das abordagens usadas no desenvolvimento de software de alta qualidade é escrever testes para cada função à medida que é desenvolvida e executar esses testes frequentemente durante o processo de desenvolvimento.

O módulo doctest oferece uma ferramenta para realizar um trabalho de varredura e validação de testes escritos nas strings de documentação (docstrings) de um programa. A construção dos testes é tão simples quanto copiar uma chamada típica juntamente com seus resultados e colá-los na docstring. Isto aprimora a documentação, fornecendo ao usuário um exemplo real, e permite que o módulo doctest verifique se o código continua fiel à documentação:

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

    >>> print average([20, 30, 70])
    40.0
    """
    return sum(values, 0.0) / len(values)

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

O módulo unittest não é tão simples de usar quanto o módulo doctest, mas permite que um conjunto muito maior de testes seja mantido em um arquivo separado:

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. Baterias incluídas

Python tem uma filosofia de “baterias incluídas”. Isso fica mais evidente através da sofisticação e robustez dos seus maiores pacotes. Por exemplo:

• The xmlrpclib and SimpleXMLRPCServer 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 xml.dom and xml.sax packages provide robust support for parsing this popular data interchange format. Likewise, the csv module supports direct reads and writes in a common database format. Together, these modules and packages greatly simplify data interchange between Python applications and other tools.

• Internacionalização está disponível através de diversos módulos, como gettext, locale, e o pacote codecs.