Python教程之九-----标准库的简短描述

10.1 操作系统接口

os模块提供了很多和操作系统交互的函数：

>>> import os
>>> os.getcwd()      # Return the current working directory
'C:\\Python36'
>>> os.chdir('/server/accesslogs')   # Change current working directory
>>> os.system('mkdir today')   # Run the command mkdir in the system shell
0

确定使用import os形式来代替from os import *。这将会使os.open()避免遮挡内置函数open()导致不同的操作。

内置函数dir()和help()在和大的模块例如os工作将是一种更有用的交互手段：

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

对于日常文件和目录管理任务，shutil模块提供了一个更高层次的接口，更容易使用：

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

10.2  文件通配符

glob模块提供了一个函数，从目录通配符中搜索文件列表的功能

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

10.3 命令行参数

常见的使用脚本通常需要处理命令行参数。这些参数被存储在sys模块的argv属性列表，作为一个列表。例如，下面是来自在命令行运行python demo.py one two three的输出结果：

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

getopt模块使用Unix的getopt()函数的约束来处理sys.argv。argparse模块提供更强大和更灵活的命令行处理。

10.4 错误输出重定向和程序终止

sys模块同样有stdin,stdout,和stderr属性。后者对发出警告和错误消息非常有用，即使是他们被重定向，也可以使他们可见

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

终止一个脚本最直接的方式是使用sys.exit()

10.5 字符串正则匹配

re模块提供了高级字符串处理的正则表达式工具.对于复杂的匹配和处理，正则表达式提供简单的，最优的解决方案：

>>> 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'

当只需要简单的功能时，字符串方法是首选因为他们更容易阅读和调试：

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

10.6 数学运算

math模块提供了访问浮点数函数的底层C库函数的调用

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

random模块为随机选择提供工具：

>>> 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模块计算数字数据的基本的统计学属性(平均值，中值，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

10.7 互联网访问

有许多模块用于访问internet和处理internet协议。其中最简单的2个是urllib.request用于从url提取数据和smtplib用于发送邮件：

>>> from urllib.request import urlopen
>>> with urlopen('http://tycho.usno.navy.mil/cgi-bin/timer.pl') as response:
...     for line in response:
...         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本地有一个邮件服务。

10.8 日期和时间

datetime模块提供了以简单和复杂的方式操作时间的类。当支持日期和时间的运算时，重点就是高效的成员提取和输出的格式化和处理。模块还支持具有时区意识的对象：

>>> # 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 数据压缩

常见的数据归档和压缩格式是由模块zlib，gzip,bz2,lzma,zipfile和tarfile支持的。

>>> 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 性能评估

一些Python使用者对了解同一问题的不同方法的相关性能有很深的兴趣。Python提供了一套测量功能来立即回答这些问题。

例如，尝试使用元组来打包和拆分特性而不是传统的交换参数的方法。timeit模块展示了一个适度的性能优势：

>>> 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

与timeit不同，profile和pstats模块为在较大的代码块中识别时间提供工具。

10.11 质量控制

开发好质量的软件的一个方式是为每一个函数写测试，并且在开发过程中频繁的运行这些测试。

doctest模块提供了一个功能，可以扫描一个模块并验证嵌入在一个程序的docstrings李的测试。测试的构成简单的好像粘贴复制一个典型的调用和它的结果一起到docstring。这通过给用户提供一个例子来提升文档的性能并且它允许doctest模块确保代码对文档来说是正确的

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模块不像doctest模块那样容易，但它允许在单独的文件中维护更全面的数据集：

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 内置电池

Python有一个内置电池管理。通过其更大的包的复杂和强健的功能，可以看到这一点。例如：

• xmlrpc.client和xmlrpc.server模块将远程过程调用变为一个几乎微不足道的任务。不管模块的名称，不需要掌握处理XML的直接的知识
• email包是一个用于管理邮件消息的库，包括MIME和其他基于RFC 2822的消息文档。不像实际发送和接收消息的smtplib和poplib，这个email包有一个完整的工具集，用于建立或者解码复杂的消息结构（包括附件）并且实现internet编码和头协议。
• json包提供强力的支持，为了解析这个流行的数据交换格式。csv模块支持直接读写逗号分隔值格式的文件，这些文件通常是数据库或者电子表格。XML处理是由xml.etree.ElementTree,xml.dom和xml.sax包支持。这些模块和包在一起极大的简化了Python应用程序和其他工具之间的数据交换
• sqllite3模块是SQLite数据库的包装，提供了一个持久的数据，能用略不标准的sql语法被更新和访问
• 国际化被很多模块支持，包括gettext,locale和codecs包。