10 标准库简介

10.1 操作系统接口(Operating System Interface)

    os模块提供了许多和操作系统交互的函数:

>>> import os
>>> os.getcwd()      # Return the current working directory
'C:\\Python34'
>>> os.chdir('/server/accesslogs')   # Change current working directory
>>> os.system('mkdir today')   # Run the command mkdir in the system shell
0

    请确保使用import os风格的模块导入,而不是from os import *。这是为了保证os.open()和内建的open()函数互不影响,它们操作有很大差别。

    在使用像os这样的大型模块时,内建的dir()和help()函数是很有用的交互式助手:

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

    处理日常的文件、目录管理任务时,shutil模块提供了易用的高层接口:

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

10.2 文件通配符(File Wildcards)

    glob模块提供了一个根据文件通配符查找文件列表的函数:

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

10.3 命令行参数(Command Line Arguments)

    通用的工具脚本通常都需要处理命令行的参数。这些参数作为list存储在sys模块中的argv属性中。例如,下面输出在命令行中运行python demo.py one two three后的结果:

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

    getopt模块使用方便的Unix函数getopt()处理sys.argv。argparse模块提供了更加强大、灵活的命令行处理。

10.4 错误输出重定向和程序终止

    sys模块还有stdinstdoutstderr等属性。后者在发送警告、错误消息时时很有用的,即使stdout已经重定向了它们(错误消息)也可以被看到:

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

    终止脚本最直接的方式是使用sys.exit()

10.5 字符串模式匹配

    re模块为高级字符串处理提供了正则表达式工具。对于复杂的匹配和操作,正则表达式提供了简洁、有效的方案:

>>> 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'

    只需要简单功能的时侯,使用string的方法更合适,因为它们可读性更高,debug也方便:

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

10.6 数学

    在处理浮点运算时,math模块提供了对底层C函数库的访问:

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

    random模块提供了随机选择的功能:

>>> 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

    SciPy项目http://scipy.org中还有很多数学计算方面的其他模块。

10.7 互联网访问

    有很多模块可以访问互联网,处理网络协议。最简单的两个是urllib.request用来从URL中接受数据,和smtplib用来发送邮件:

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

    (注意,第二个例子需要在localhost上运行邮件服务器。)

10.8 日期和时间

    datetime模块提供了简单和复杂的处理日期和时间两种的方法。虽然日期和时间是支持运算的,但实现的重点是在格式化输出和操作时能够高效的提取成员。该模块还支持时区处理:

>>> # 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 数据压缩

    常用的数据归档和压缩格式都是由以下模块直接支持的: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 性能度量(Performance Measurement)

    一些Python用户,对解决相同问题的不同方式的性能差别很感兴趣。Python提供了一个度量工具,可以立即解决这个问题。

    例如,可能尝试用元组的打包和解包特性来代替传统的参数交换。timeit模块可以快速展示出适度的性能优势(原文:The timeit module quickly demonstrates a modest performance advantage):

>>> 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

    相对于timeit的细粒度,profile和pstats模块提供了在更大的代码块中识别关键部分的工具。

10.11 质量控制(Quality Control)

    开发高质量软件的一个方法是,在每个函数开发完成后为它编写测试,并且在开发过程中经常运行这些测试。

    doctest模块提供了一个工具,它可以扫描一个模块,验证嵌入在程序docstring中的测试。测试结构和将一个典型的调用和它的结果复制粘贴到docstring一样简单。这种方式提高了文档的作用,它为用户提供一个使用的例子,还可以让doctest模块确定当前代码和这份文档是一致的:

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模块就不像doctest模块这么简单了,但是它允许在一个单独的文件中进行更全面的测试:

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 自备电池(Batteries Included)

    Python有一个“自备电池”的哲学。这通过它的大型包的复杂性和鲁棒性就可以看出来。例如:

  • xmlrpc.clientxmlrpc.server模块使执行远程过程调用成一个几乎微不足道的任务。尽管名字是这样,但没有直接处理XML或需要这方面的知识。
  • email包是一个管理邮件消息的库,包括MIME和其它基于RFC 2822的消息文档。它不像smtplib和poplib会实际进行收发消息的操作,email包有一个完整的构建或者解码复杂消息结构的工具包(包括附件),用于实现网络编码和头协议。
  • xml.domxml.sax包为解析这种流行的数据交换格式提供了强大的支持。同样,csv模块支持直接读写通用数据库格式。总的来说,这些模块和包大大简化了Python应用程序和其它工具之间的数据交换。
  • 国际化被大量的模块所支持,其中包括gettextlocalecodecs