`stdlib2.md`

330 строк · 23.6 КБ · обычная страница · сырой текст · скачать
1> **Источник:** https://python-all.ru/2.7/tutorial/stdlib2.html2>3> «Документация Python на русском» – неофициальный перевод официальной документации Python: версии от 2.6 до 3.16, полнотекстовый поиск, английский оригинал рядом с переводом. Эта Markdown-версия страницы предназначена для работы с LLM: вставьте её в ChatGPT, Claude или Cursor.45---67# 11. Краткий обзор стандартной библиотеки – Часть II89Этот второй обзор охватывает более продвинутые модули, поддерживающие потребности профессионального программирования. Такие модули редко встречаются в небольших скриптах.1011## 11.1. Форматирование вывода1213Модуль [`repr`](https://python-all.ru/2.7/library/functions.html#repr) предоставляет версию [`repr()`](https://python-all.ru/2.7/library/functions.html#repr), настроенную для сокращённого отображения больших или глубоко вложенных контейнеров:1415```python16>>> import repr17>>> repr.repr(set('supercalifragilisticexpialidocious'))18"set(['a', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', ...])"19```2021Модуль [`pprint`](https://python-all.ru/2.7/library/pprint.html#module-pprint) обеспечивает более тонкий контроль над выводом как встроенных, так и пользовательских объектов в удобном для интерпретатора виде. Когда результат длиннее одной строки, «pretty printer» добавляет разрывы строк и отступы, чтобы чётче показать структуру данных:2223```python24>>> import pprint25>>> t = [[[['black', 'cyan'], 'white', ['green', 'red']], [['magenta',26...     'yellow'], 'blue']]]27...28>>> pprint.pprint(t, width=30)29[[[['black', 'cyan'],30   'white',31   ['green', 'red']],32  [['magenta', 'yellow'],33   'blue']]]34```3536Модуль [`textwrap`](https://python-all.ru/2.7/library/textwrap.html#module-textwrap) форматирует абзацы текста под заданную ширину экрана:3738```python39>>> import textwrap40>>> doc = """The wrap() method is just like fill() except that it returns41... a list of strings instead of one big string with newlines to separate42... the wrapped lines."""43...44>>> print textwrap.fill(doc, width=40)45The wrap() method is just like fill()46except that it returns a list of strings47instead of one big string with newlines48to separate the wrapped lines.49```5051Модуль [`locale`](https://python-all.ru/2.7/library/locale.html#module-locale) обращается к базе данных форматов данных, зависящих от культурных особенностей. Атрибут grouping функции format модуля locale предоставляет прямой способ форматирования чисел с разделителями групп:5253```python54>>> import locale55>>> locale.setlocale(locale.LC_ALL, 'English_United States.1252')56'English_United States.1252'57>>> conv = locale.localeconv()          # получить отображение соглашений58>>> x = 1234567.859>>> locale.format("%d", x, grouping=True)60'1,234,567'61>>> locale.format_string("%s%.*f", (conv['currency_symbol'],62...                      conv['frac_digits'], x), grouping=True)63'$1,234,567.80'64```6566## 11.2. Шаблоны6768Модуль [`string`](https://python-all.ru/2.7/library/string.html#module-string) включает универсальный класс [`Template`](https://python-all.ru/2.7/library/string.html#string.Template) с упрощённым синтаксисом, подходящим для редактирования конечными пользователями. Это позволяет пользователям настраивать свои приложения без необходимости изменять само приложение.6970Формат использует имена-заполнители, образованные `$` с допустимыми идентификаторами Python (буквенно-цифровые символы и подчёркивания). Заключение заполнителя в фигурные скобки позволяет сразу за ним следовать дополнительным буквенно-цифровым символам без пробелов. Написание `$$` создаёт один экранированный `$`:7172```python73>>> from string import Template74>>> t = Template('${village}folk send $$10 to $cause.')75>>> t.substitute(village='Nottingham', cause='the ditch fund')76'Nottinghamfolk send $10 to the ditch fund.'77```7879Метод [`substitute()`](https://python-all.ru/2.7/library/string.html#string.Template.substitute) возбуждает исключение [`KeyError`](https://python-all.ru/2.7/library/exceptions.html#exceptions.KeyError), если заполнитель не передан ни как ключ словаря, ни как именованный аргумент. Для приложений типа слияния писем (mail-merge) пользовательские данные могут быть неполными, и метод [`safe_substitute()`](https://python-all.ru/2.7/library/string.html#string.Template.safe_substitute) может оказаться более подходящим – он оставляет заполнители без изменений, если данные отсутствуют:8081```python82>>> t = Template('Return the $item to $owner.')83>>> d = dict(item='unladen swallow')84>>> t.substitute(d)85Traceback (most recent call last):86  ...87KeyError: 'owner'88>>> t.safe_substitute(d)89'Return the unladen swallow to $owner.'90```9192Подклассы Template могут задавать собственный разделитель. Например, утилита пакетного переименования для просмотра фотографий может использовать знаки процента для заполнителей, таких как текущая дата, номер изображения по порядку или формат файла:9394```python95>>> import time, os.path96>>> photofiles = ['img_1074.jpg', 'img_1076.jpg', 'img_1077.jpg']97>>> class BatchRename(Template):98...     delimiter = '%'99>>> fmt = raw_input('Enter rename style (%d-date %n-seqnum %f-format):  ')100Enter rename style (%d-date %n-seqnum %f-format):  Ashley_%n%f101102>>> t = BatchRename(fmt)103>>> date = time.strftime('%d%b%y')104>>> for i, filename in enumerate(photofiles):105...     base, ext = os.path.splitext(filename)106...     newname = t.substitute(d=date, n=i, f=ext)107...     print '{0} --> {1}'.format(filename, newname)108109img_1074.jpg --> Ashley_0.jpg110img_1076.jpg --> Ashley_1.jpg111img_1077.jpg --> Ashley_2.jpg112```113114Другое применение шаблонов – отделение логики программы от деталей нескольких выходных форматов. Это позволяет подставлять пользовательские шаблоны для XML-файлов, обычных текстовых отчётов и HTML-отчётов.115116## 11.3. Работа с двоичными данными и макетами записей117118Модуль [`struct`](https://python-all.ru/2.7/library/struct.html#module-struct) предоставляет функции [`pack()`](https://python-all.ru/2.7/library/struct.html#struct.pack) и [`unpack()`](https://python-all.ru/2.7/library/struct.html#struct.unpack) для работы с бинарными форматами записей переменной длины. Следующий пример показывает, как перебрать информацию заголовка в ZIP-файле без использования модуля [`zipfile`](https://python-all.ru/2.7/library/zipfile.html#module-zipfile). Упаковочные коды `"H"` и `"I"` представляют двух- и четырёхбайтовые беззнаковые числа соответственно. `"<"` указывает, что они стандартного размера и в порядке байтов little-endian:119120```python121import struct122123data = open('myfile.zip', 'rb').read()124start = 0125for i in range(3):                      # показать первые 3 заголовка файла126    start += 14127    fields = struct.unpack('<IIIHH', data[start:start+16])128    crc32, comp_size, uncomp_size, filenamesize, extra_size = fields129130    start += 16131    filename = data[start:start+filenamesize]132    start += filenamesize133    extra = data[start:start+extra_size]134    print filename, hex(crc32), comp_size, uncomp_size135136    start += extra_size + comp_size     # перейти к следующему заголовку137```138139## 11.4. Многопоточность140141Многопоточность – это техника разделения задач, не зависящих последовательно друг от друга. Потоки можно использовать для повышения отзывчивости приложений, принимающих пользовательский ввод, пока другие задачи выполняются в фоне. Смежный случай использования – выполнение операций ввода-вывода параллельно с вычислениями в другом потоке.142143Следующий код показывает, как высокоуровневый модуль [`threading`](https://python-all.ru/2.7/library/threading.html#module-threading) может выполнять задачи в фоне, пока основная программа продолжает работу:144145```python146import threading, zipfile147148class AsyncZip(threading.Thread):149    def __init__(self, infile, outfile):150        threading.Thread.__init__(self)151        self.infile = infile152        self.outfile = outfile153154    def run(self):155        f = zipfile.ZipFile(self.outfile, 'w', zipfile.ZIP_DEFLATED)156        f.write(self.infile)157        f.close()158        print 'Finished background zip of: ', self.infile159160background = AsyncZip('mydata.txt', 'myarchive.zip')161background.start()162print 'The main program continues to run in foreground.'163164background.join()    # Дождаться завершения фоновой задачи165print 'Main program waited until background was done.'166```167168Основная сложность многопоточных приложений – координация потоков, которые совместно используют данные или другие ресурсы. Для этого модуль threading предоставляет ряд примитивов синхронизации, включая блокировки, события, условные переменные и семафоры.169170Несмотря на мощность этих инструментов, мелкие ошибки проектирования могут приводить к проблемам, которые сложно воспроизвести. Поэтому предпочтительный подход к координации задач – сосредоточить весь доступ к ресурсу в одном потоке, а затем использовать модуль [`Queue`](https://python-all.ru/2.7/library/queue.html#module-Queue), чтобы передавать этому потоку запросы из других потоков. Приложения, использующие объекты [`Queue.Queue`](https://python-all.ru/2.7/library/queue.html#Queue.Queue) для межпотокового взаимодействия и координации, проще в проектировании, более читаемы и надёжны.171172## 11.5. Логирование173174Модуль [`logging`](https://python-all.ru/2.7/library/logging.html#module-logging) предлагает полнофункциональную и гибкую систему логирования. В самом простом случае сообщения журнала отправляются в файл или на `sys.stderr`:175176```python177import logging178logging.debug('Debugging information')179logging.info('Informational message')180logging.warning('Warning:config file %s not found', 'server.conf')181logging.error('Error occurred')182logging.critical('Critical error -- shutting down')183```184185Это даёт следующий вывод:186187```text188WARNING:root:Warning:config file server.conf not found189ERROR:root:Error occurred190CRITICAL:root:Critical error -- shutting down191```192193По умолчанию информационные и отладочные сообщения подавляются, а вывод направляется в стандартный поток ошибок. Другие варианты вывода включают маршрутизацию сообщений через электронную почту, дейтаграммы, сокеты или HTTP-сервер. Новые фильтры могут выбирать разную маршрутизацию в зависимости от приоритета сообщения: `DEBUG`, `INFO`, `WARNING`, `ERROR` и `CRITICAL`.194195Система логирования может быть настроена непосредственно из Python или загружена из редактируемого пользователем конфигурационного файла для индивидуальной настройки без изменения приложения.196197## 11.6. Слабые ссылки198199Python выполняет автоматическое управление памятью (подсчёт ссылок для большинства объектов и [сборка мусора](https://python-all.ru/2.7/glossary.html#term-garbage-collection) для устранения циклов). Память освобождается вскоре после удаления последней ссылки на неё.200201Такой подход отлично работает для большинства приложений, но иногда возникает необходимость отслеживать объекты только до тех пор, пока они используются чем-то ещё. К сожалению, само отслеживание создаёт ссылку, делающую объект постоянным. Модуль [`weakref`](https://python-all.ru/2.7/library/weakref.html#module-weakref) предоставляет инструменты для отслеживания объектов без создания ссылки. Когда объект больше не нужен, он автоматически удаляется из таблицы слабых ссылок, и для объектов weakref вызывается колбэк. Типичные применения включают кэширование объектов, создание которых дорого:202203```python204>>> import weakref, gc205>>> class A:206...     def __init__(self, value):207...         self.value = value208...     def __repr__(self):209...         return str(self.value)210...211>>> a = A(10)                   # создать ссылку212>>> d = weakref.WeakValueDictionary()213>>> d['primary'] = a            # не создаёт ссылку214>>> d['primary']                # получить объект, если он ещё существует21510216>>> del a                       # удалить единственную ссылку217>>> gc.collect()                # запустить сборку мусора немедленно2180219>>> d['primary']                # запись была автоматически удалена220Traceback (most recent call last):221  File "<stdin>", line 1, in <module>222    d['primary']                # запись была автоматически удалена223  File "C:/python26/lib/weakref.py", line 46, in __getitem__224    o = self.data[key]()225KeyError: 'primary'226```227228## 11.7. Инструменты для работы со списками229230Многие потребности в структурах данных можно удовлетворить с помощью встроенного типа list. Однако иногда возникает необходимость в альтернативных реализациях с другими компромиссами по производительности.231232Модуль [`array`](https://python-all.ru/2.7/library/array.html#module-array) предоставляет объект [`array()`](https://python-all.ru/2.7/library/array.html#array.array), который подобен списку, но хранит только однородные данные и делает это более компактно. Следующий пример показывает массив чисел, хранящихся в виде двухбайтовых беззнаковых двоичных чисел (код типа `"H"`) вместо обычных 16 байтов на элемент для обычных списков объектов Python int:233234```python235>>> from array import array236>>> a = array('H', [4000, 10, 700, 22222])237>>> sum(a)23826932239>>> a[1:3]240array('H', [10, 700])241```242243Модуль [`collections`](https://python-all.ru/2.7/library/collections.html#module-collections) предоставляет объект [`deque()`](https://python-all.ru/2.7/library/collections.html#collections.deque), который подобен списку, но с более быстрым добавлением и извлечением элементов слева и более медленным поиском в середине. Эти объекты хорошо подходят для реализации очередей и поиска в ширину по дереву:244245```python246>>> from collections import deque247>>> d = deque(["task1", "task2", "task3"])248>>> d.append("task4")249>>> print "Handling", d.popleft()250Handling task1251```252253```python254unsearched = deque([starting_node])255def breadth_first_search(unsearched):256    node = unsearched.popleft()257    for m in gen_moves(node):258        if is_goal(m):259            return m260        unsearched.append(m)261```262263В дополнение к альтернативным реализациям списков, библиотека также предлагает другие инструменты, такие как модуль [`bisect`](https://python-all.ru/2.7/library/bisect.html#module-bisect) с функциями для работы с отсортированными списками:264265```python266>>> import bisect267>>> scores = [(100, 'perl'), (200, 'tcl'), (400, 'lua'), (500, 'python')]268>>> bisect.insort(scores, (300, 'ruby'))269>>> scores270[(100, 'perl'), (200, 'tcl'), (300, 'ruby'), (400, 'lua'), (500, 'python')]271```272273Модуль [`heapq`](https://python-all.ru/2.7/library/heapq.html#module-heapq) предоставляет функции для реализации куч на основе обычных списков. Запись с наименьшим значением всегда хранится в позиции ноль. Это полезно для приложений, которые многократно обращаются к наименьшему элементу, но не хотят выполнять полную сортировку списка:274275```python276>>> from heapq import heapify, heappop, heappush277>>> data = [1, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 6, 8, 0]278>>> heapify(data)                      # перестроить список в порядке кучи279>>> heappush(data, -5)                 # добавить новую запись280>>> [heappop(data) for i in range(3)]  # извлечь три наименьших элемента281[-5, 0, 1]282```283284## 11.8. Арифметика десятичных чисел с плавающей запятой285286Модуль [`decimal`](https://python-all.ru/2.7/library/decimal.html#module-decimal) предоставляет тип данных [`Decimal`](https://python-all.ru/2.7/library/decimal.html#decimal.Decimal) для decimal floating point arithmetic. Compared to the built-in [`float`](https://python-all.ru/2.7/library/functions.html#float) implementation of binary floating point, the class is especially helpful for287288- финансовых приложений и других случаев, требующих точного десятичного представления,289- контроля точности,290- контроля округления для соблюдения юридических или нормативных требований,291- отслеживания значащих десятичных разрядов, или292- приложений, в которых пользователь ожидает, что результаты будут соответствовать вычислениям, выполненным вручную.293294Например, расчёт налога в 5% на плату за телефон в 70 центов даёт разные результаты в десятичной и двоичной арифметике с плавающей запятой. Разница становится существенной, если результаты округляются до ближайшего цента:295296```python297>>> from decimal import *298>>> x = Decimal('0.70') * Decimal('1.05')299>>> x300Decimal('0.7350')301>>> x.quantize(Decimal('0.01'))  # округлить до ближайшего цента302Decimal('0.74')303>>> round(.70 * 1.05, 2)         # тот же расчёт с числами с плавающей запятой3040.73305```306307Результат [`Decimal`](https://python-all.ru/2.7/library/decimal.html#decimal.Decimal) сохраняет конечный ноль, автоматически определяя четырёхзначную точность из сомножителей с двузначной точностью. Decimal воспроизводит математику так, как это делается вручную, и позволяет избежать проблем, возникающих, когда двоичная арифметика с плавающей запятой не может точно представить десятичные величины.308309Точное представление позволяет классу [`Decimal`](https://python-all.ru/2.7/library/decimal.html#decimal.Decimal) выполнять вычисления по модулю и проверки равенства, которые непригодны для двоичной арифметики с плавающей запятой:310311```python312>>> Decimal('1.00') % Decimal('.10')313Decimal('0.00')314>>> 1.00 % 0.103150.09999999999999995316317>>> sum([Decimal('0.1')]*10) == Decimal('1.0')318True319>>> sum([0.1]*10) == 1.0320False321```322323Модуль [`decimal`](https://python-all.ru/2.7/library/decimal.html#module-decimal) предоставляет арифметику с любой необходимой точностью:324325```python326>>> getcontext().prec = 36327>>> Decimal(1) / Decimal(7)328Decimal('0.142857142857142857142857142857142857')329```330