10. 標準庫簡介

10.1. 操作系統(tǒng)接口

os 模塊提供了許多與操作系統(tǒng)交互的函數(shù):

我們提供的服務(wù)有：成都做網(wǎng)站、網(wǎng)站設(shè)計、微信公眾號開發(fā)、網(wǎng)站優(yōu)化、網(wǎng)站認證、工農(nóng)ssl等。為近1000家企事業(yè)單位解決了網(wǎng)站和推廣的問題。提供周到的售前咨詢和貼心的售后服務(wù)，是有科學管理、有技術(shù)的工農(nóng)網(wǎng)站制作公司

 
 
 
 
  
  
  
  
>>> import os
  
  
  
  
>>> os.getcwd() # Return the current working directory
  
  
  
  
'C:\\python311'
  
  
  
  
>>> os.chdir('/server/accesslogs') # Change current working directory
  
  
  
  
>>> os.system('mkdir today') # Run the command mkdir in the system shell
  
  
  
  
0
 
 
 

一定要使用 import os 而不是 from os import * 。這將避免內(nèi)建的 open() 函數(shù)被 os.open() 隱式替換掉，因為它們的使用方式大不相同。

內(nèi)置的 dir() 和 help() 函數(shù)可用作交互式輔助工具，用于處理大型模塊，如 os:

 
 
 
 
  
  
  
  
>>> import os
  
  
  
  
>>> dir(os)
  
  
  
  
  
  
  
  
>>> help(os)
  
  
  
  
 
 
 

對于日常文件和目錄管理任務(wù)， shutil 模塊提供了更易于使用的更高級別的接口:

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

10.2. 文件通配符

glob 模塊提供了一個在目錄中使用通配符搜索創(chuàng)建文件列表的函數(shù):

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

10.3. 命令行參數(shù)

通用實用程序腳本通常需要處理命令行參數(shù)。這些參數(shù)作為列表存儲在 sys 模塊的 argv 屬性中。例如，以下輸出來自在命令行運行 python demo.py one two three

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

argparse 模塊提供了一種更復(fù)雜的機制來處理命令行參數(shù)。 以下腳本可提取一個或多個文件名，并可選擇要顯示的行數(shù):

 
 
 
 
  
  
  
  
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)
 
 
 

當在通過 python top.py --lines=5 alpha.txt beta.txt 在命令行運行時，該腳本會將 args.lines 設(shè)為 5 并將 args.filenames 設(shè)為 ['alpha.txt', 'beta.txt']。

10.4. 錯誤輸出重定向和程序終止

sys 模塊還具有 stdin ， stdout 和 stderr 的屬性。后者對于發(fā)出警告和錯誤消息非常有用，即使在 stdout 被重定向后也可以看到它們:

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

終止腳本的最直接方法是使用 sys.exit() 。

10.5. 字符串模式匹配

re 模塊為高級字符串處理提供正則表達式工具。對于復(fù)雜的匹配和操作，正則表達式提供簡潔，優(yōu)化的解決方案:

 
 
 
 
  
  
  
  
>>> 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'
 
 
 

當只需要簡單的功能時，首選字符串方法因為它們更容易閱讀和調(diào)試:

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

10.6. 數(shù)學

math 模塊提供對浮點數(shù)學的底層C庫函數(shù)的訪問:

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

random 模塊提供了進行隨機選擇的工具:

 
 
 
 
  
  
  
  
>>> 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
 
 
 

statistics 模塊計算數(shù)值數(shù)據(jù)的基本統(tǒng)計屬性（均值，中位數(shù)，方差等）:

 
 
 
 
  
  
  
  
>>> 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
 
 
 

SciPy項目 有許多其他模塊用于數(shù)值計算。

10.7. 互聯(lián)網(wǎng)訪問

有許多模塊可用于訪問互聯(lián)網(wǎng)和處理互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議。其中兩個最簡單的 urllib.request 用于從URL檢索數(shù)據(jù)，以及 smtplib 用于發(fā)送郵件:

 
 
 
 
  
  
  
  
>>> 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()
 
 
 

（請注意，第二個示例需要在localhost上運行的郵件服務(wù)器。）

10.8. 日期和時間

datetime 模塊提供了以簡單和復(fù)雜的方式操作日期和時間的類。雖然支持日期和時間算法，但實現(xiàn)的重點是有效的成員提取以進行輸出格式化和操作。該模塊還支持可感知時區(qū)的對象。

 
 
 
 
  
  
  
  
>>> # 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. 數(shù)據(jù)壓縮

常見的數(shù)據(jù)存檔和壓縮格式由模塊直接支持，包括：zlib, gzip, bz2, lzma, zipfile 和 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. 性能測量

一些Python用戶對了解同一問題的不同方法的相對性能產(chǎn)生了濃厚的興趣。 Python提供了一種可以立即回答這些問題的測量工具。

例如，元組封包和拆包功能相比傳統(tǒng)的交換參數(shù)可能更具吸引力。timeit 模塊可以快速演示在運行效率方面一定的優(yōu)勢:

 
 
 
 
  
  
  
  
>>> 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
 
 
 

與 timeit 的精細粒度級別相反， profile 和 pstats 模塊提供了用于在較大的代碼塊中識別時間關(guān)鍵部分的工具。

10.11. 質(zhì)量控制

開發(fā)高質(zhì)量軟件的一種方法是在開發(fā)過程中為每個函數(shù)編寫測試，并在開發(fā)過程中經(jīng)常運行這些測試。

doctest 模塊提供了一個工具，用于掃描模塊并驗證程序文檔字符串中嵌入的測試。測試構(gòu)造就像將典型調(diào)用及其結(jié)果剪切并粘貼到文檔字符串一樣簡單。這通過向用戶提供示例來改進文檔，并且它允許doctest模塊確保代碼保持對文檔的真實:

 
 
 
 
  
  
  
  
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
 
 
 

unittest 模塊不像 doctest 模塊那樣易于使用，但它允許在一個單獨的文件中維護更全面的測試集:

 
 
 
 
  
  
  
  
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. 自帶電池

Python有“自帶電池”的理念。通過其包的復(fù)雜和強大功能可以最好地看到這一點。例如:

• xmlrpc.client 和 xmlrpc.server 模塊使得實現(xiàn)遠程過程調(diào)用變成了小菜一碟。 盡管存在于模塊名稱中，但用戶不需要直接了解或處理 XML。

• email 包是一個用于管理電子郵件的庫，包括MIME和其他符合 RFC 2822 規(guī)范的郵件文檔。與 smtplib 和 poplib 不同（它們實際上做的是發(fā)送和接收消息），電子郵件包提供完整的工具集，用于構(gòu)建或解碼復(fù)雜的消息結(jié)構(gòu)（包括附件）以及實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)編碼和標頭協(xié)議。

• json 包為解析這種流行的數(shù)據(jù)交換格式提供了強大的支持。 csv 模塊支持以逗號分隔值格式直接讀取和寫入文件，這種格式通常為數(shù)據(jù)庫和電子表格所支持。 XML 處理由 xml.etree.ElementTree ， xml.dom 和 xml.sax 包支持。這些模塊和軟件包共同大大簡化了 Python 應(yīng)用程序和其他工具之間的數(shù)據(jù)交換。

• sqlite3 模塊是 SQLite 數(shù)據(jù)庫庫的包裝器，提供了一個可以使用稍微非標準的 SQL 語法更新和訪問的持久數(shù)據(jù)庫。

• 國際化由許多模塊支持，包括 gettext ， locale ，以及 codecs 包。

當前文章：創(chuàng)新互聯(lián)Python教程：10. 標準庫簡介
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