Python 3 文档(简体中文) 3.2.2 documentation

Version: 3.2.2
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10. 标准库的简明介绍

10.1. 与操作系统的接口

os 模块提供了许多与操作系统交互的接口:

>>> import os
>>> os.getcwd()      # 返回当前工作目录 (current working directory)
'C:\\Python32'
>>> os.chdir('/server/accesslogs')   # 改变当前工作目录
>>> os.system('mkdir today')   # 在系统的shell中运行mkdir命令
0

记住要使用 import os 这种风格而不是 from os import *. 这样会避免使得 :fun:`os.open` 覆盖了功能截然不同的 open().

内置函数 dir() 和 help() 对于处理像 os:: 这样的大型模块来说是一种十分有效的 工具:

>>> 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的管理, shutil 模块提供了更便捷、更高层次的接口:

>>> import shutil

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

10.2. 文件的通配符

glob 模块提供了这样一个函数, 这个函数使我们能以通配符的方式搜索某个目录下的特定文件, 并列出它们:

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

10.3. 命令行参数

一些实用的脚本通常需要处理命令行参数. 这些参数被 sys 模块的 argv 属性以列表的方式存储起来. 下例中, 命令行中运行 python demo.py one two three , 其结果便能 说明这一点:

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

getopt 模块使用Unix通常用的 getopt() 函数去处理 sys.argv. argparse 提供了更强大且更灵活的处理方法.

10.4. 错误的重定向输出和程序的终止

sys 模块还包括了 stdin, stdout, stderr 属性. 而最后一个属性 stderr 可以 有效地使警告和出错信息以可见的方式传输出来, 即使是 stdout 被重定向了:

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

最直接地结束整个程序的方法是调用 sys.exit().

10.5. 字符串模式的区配

re 模块提供了一些正则表达式工具, 以便对字符串做进一步的处理. 对于复杂的区配 和操作, 正则表达式提供了简洁的、优化了的解决方法:

>>> 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'

而当只需要一些简单功能的时候, 我们更倾向于字符串方法, 因为它们更容易阅读和调试:

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

10.6. 数学处理

math 模块使我们可以访问底层的 C 语言库里关于浮点数的一些函数:

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

random 模块提供了产生随机数的工具:

>>> import random
>>> random.choice(['apple', 'pear', 'banana'])
'apple'
>>> random.sample(range(100), 10)   # 生成无需更换的随机抽样样本
[30, 83, 16, 4, 8, 81, 41, 50, 18, 33]
>>> random.random()    # 生成随机浮点数
0.17970987693706186
>>> random.randrange(6)    # 以range(6)里的数为基准生成随机整数
4

Scipy 项目 <http://scipy.org> 里有许多关于数值计算的模块.

10.7. 访问互联网

python里包含了许多访问互联网和处理互联网协议的模块. 其中最简单的两个分别是, 从网址中检索数据的 urllib.request 模块, 和发送邮件的 smtplib 模块:

>>> from urllib.request import urlopen
>>> for line in urlopen('http://tycho.usno.navy.mil/cgi-bin/timer.pl'):
...     line = line.decode('utf-8')  # 将二进制文件解码成普通字符
...     if 'EST' in line or 'EDT' in line:  # 查找西方国家的时间
...         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：第二个例子需要本地有一个邮件服务器. )

10.8. 日期和时间

datetime 模块提供了操作日期和时间的类, 包括了简单和复杂两种方式. 当我们知道了时间和日期的 算法后, 工作的重心便放在了如何有效地格式化输出和操作之上了. 该模块也提供了区分时区的对象.

>>> # 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. 数据的压缩

有些模块可以支持常规的数据压缩和解压, 这些模块块包括: zlib, gzip, 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. 性能测试

一些 Python 的使用者对相同问题的不同解决方法的相对性能优劣有着极大的兴趣. 而 Python 也提供了一些测试 工具, 使得这些问题的答案一目了然.

例如, 我们会使用元组的打包和解包的特性而不是传统的方法去交换参数. timeit 模块可以很快地 显示出性能上的优势, 即使这些优势很微小:

>>> 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

和 timeit 良好的精确性不同的是, profile 模块和 pstats 模块提供了一些 以大块代码的方式辨别临界时间的工具.

10.11. 质量控制

一种开发高质量软件的方法是, 针对每一个功能, 在假使它们已经开发完成的状态下, 编写一些测试程序, 而且在 开发的过程中, 不断地去运行这些测试程序.

doctest 模块提供了工具去浏览一个模块并通过嵌入在文档中的测试程序进行有效性测试. 测试的构成简单到只需将这个模块的调用过程和结果进行剪切和粘贴操作, 保存到文档当中. 通过在文档中 给用户呈现一个例子, 从而提高了文档的可读性. 同时, 它还确保了代码是忠实于文档的:

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()   # 自动地通过嵌入的测试程序进行有效性检测

unittest 模块并没有 doctest 这么轻松简单, 但它在一个独立维护的文件中, 提供了 更综合的测试集:

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)
        self.assertRaises(ZeroDivisionError, average, [])
        self.assertRaises(TypeError, average, 20, 30, 70)

unittest.main() # 通过命令行调用所有的测试程序

10.12. 充电区

Python有一个关于原理的 “充电区” (batteries included). 这是你了解 python 原理和它的各种包的强大功能的最佳方式. 例如：

  • xmlrpc.client 模块和 xmlrpc.server 模块使得远距离程序的调用变得简单 便捷. 你不用去管任何模块的名字, 也不必掌握XML的知识.
  • email 包是一个处理 email 消息的库, 包括MIME和其它以 RFC 2822 为基准的消息文档. 它不像 poplib 模块和 smtplib 模块只发送和接收消息, email 包有一个完整的 工具集去创建或者解码复杂的消息结构（包括附件）和执和互联网编码和包头协议.
  • xml.dom 包和 xml.sax 包为解析这种流行的数据交换格式提供了强大的支持. 同样地, csv 模块对读写常规的数据库文件提供了支持. 这些包和模块结合在一起, 大大 简化了Python应用程序和其它工具的数据交换方法.
  • 一些模块如 :mode:`gettext` , locale 和包 codecs, 为Python的国际化, 提供了支持.

See also

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