`stdlib.md`

278 строк · 18.6 КБ · обычная страница · сырой текст · скачать
1> **Источник:** https://python-all.ru/3.11/tutorial/stdlib.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# 10. Краткий обзор стандартной библиотеки89## 10.1. Интерфейс операционной системы1011Модуль [`os`](https://python-all.ru/3.11/library/os.html#module-os) предоставляет десятки функций для взаимодействия с операционной системой:1213```python14>>> import os15>>> os.getcwd()      # Возвращает текущую рабочую директорию16'C:\\Python311'17>>> os.chdir('/server/accesslogs')   # Изменяет текущую рабочую директорию18>>> os.system('mkdir today')   # Выполняет команду mkdir в системной оболочке19020```2122Обязательно используйте стиль `import os` вместо `from os import *`. Это не позволит [`os.open()`](https://python-all.ru/3.11/library/os.html#os.open) затенять встроенную функцию [`open()`](https://python-all.ru/3.11/library/functions.html#open), которая работает совсем иначе.2324Встроенные функции [`dir()`](https://python-all.ru/3.11/library/functions.html#dir) и [`help()`](https://python-all.ru/3.11/library/functions.html#help) полезны в качестве интерактивных средств для работы с большими модулями, такими как [`os`](https://python-all.ru/3.11/library/os.html#module-os):2526```python27>>> import os28>>> dir(os)29<returns a list of all module functions>30>>> help(os)31<returns an extensive manual page created from the module's docstrings>32```3334Для повседневных задач управления файлами и каталогами модуль [`shutil`](https://python-all.ru/3.11/library/shutil.html#module-shutil) предоставляет интерфейс более высокого уровня, который проще в использовании:3536```python37>>> import shutil38>>> shutil.copyfile('data.db', 'archive.db')39'archive.db'40>>> shutil.move('/build/executables', 'installdir')41'installdir'42```4344## 10.2. Шаблоны файлов4546Модуль [`glob`](https://python-all.ru/3.11/library/glob.html#module-glob) предоставляет функцию для составления списков файлов по поиску с шаблонами каталогов:4748```python49>>> import glob50>>> glob.glob('*.py')51['primes.py', 'random.py', 'quote.py']52```5354## 10.3. Аргументы командной строки5556Часто служебным скриптам требуется обрабатывать аргументы командной строки. Эти аргументы хранятся в виде списка в атрибуте *argv* модуля [`sys`](https://python-all.ru/3.11/library/sys.html#module-sys). Например, следующий вывод получен при запуске `python demo.py one two three` из командной строки:5758```python59>>> import sys60>>> print(sys.argv)61['demo.py', 'one', 'two', 'three']62```6364Модуль [`argparse`](https://python-all.ru/3.11/library/argparse.html#module-argparse) предоставляет более сложный механизм для обработки аргументов командной строки. Следующий сценарий извлекает одно или несколько имён файлов и необязательное количество строк для отображения:6566```python67import argparse6869parser = argparse.ArgumentParser(70    prog='top',71    description='Show top lines from each file')72parser.add_argument('filenames', nargs='+')73parser.add_argument('-l', '--lines', type=int, default=10)74args = parser.parse_args()75print(args)76```7778При запуске в командной строке с `python top.py --lines=5 alpha.txt beta.txt` сценарий устанавливает `args.lines` в `5` и `args.filenames` в `['alpha.txt', 'beta.txt']`.7980## 10.4. Перенаправление вывода ошибок и завершение программы8182Модуль [`sys`](https://python-all.ru/3.11/library/sys.html#module-sys) также имеет атрибуты для *stdin*, *stdout* и *stderr*. Последний полезен для вывода предупреждений и сообщений об ошибках, чтобы они были видны, даже если *stdout* был перенаправлен:8384```python85>>> sys.stderr.write('Warning, log file not found starting a new one\n')86Warning, log file not found starting a new one87```8889Самый прямой способ завершить сценарий – использовать `sys.exit()`.9091## 10.5. Сопоставление строк с шаблоном9293Модуль [`re`](https://python-all.ru/3.11/library/re.html#module-re) предоставляет инструменты регулярных выражений для продвинутой обработки строк. Для сложного сопоставления и манипуляций регулярные выражения предлагают краткие, оптимизированные решения:9495```python96>>> import re97>>> re.findall(r'\bf[a-z]*', 'which foot or hand fell fastest')98['foot', 'fell', 'fastest']99>>> re.sub(r'(\b[a-z]+) \1', r'\1', 'cat in the the hat')100'cat in the hat'101```102103Когда нужны только простые возможности, предпочтительнее строковые методы, поскольку их легче читать и отлаживать:104105```python106>>> 'tea for too'.replace('too', 'two')107'tea for two'108```109110## 10.6. Математика111112Модуль [`math`](https://python-all.ru/3.11/library/math.html#module-math) предоставляет доступ к функциям базовой библиотеки C для работы с числами с плавающей запятой:113114```python115>>> import math116>>> math.cos(math.pi / 4)1170.70710678118654757118>>> math.log(1024, 2)11910.0120```121122Модуль [`random`](https://python-all.ru/3.11/library/random.html#module-random) предоставляет инструменты для случайного выбора:123124```python125>>> import random126>>> random.choice(['apple', 'pear', 'banana'])127'apple'128>>> random.sample(range(100), 10)   # выборка без возвращения129[30, 83, 16, 4, 8, 81, 41, 50, 18, 33]130>>> random.random()    # случайное число с плавающей запятой1310.17970987693706186132>>> random.randrange(6)    # случайное целое число из range(6)1334134```135136Модуль [`statistics`](https://python-all.ru/3.11/library/statistics.html#module-statistics) вычисляет основные статистические свойства (среднее, медиану, дисперсию и т. д.) числовых данных:137138```python139>>> import statistics140>>> data = [2.75, 1.75, 1.25, 0.25, 0.5, 1.25, 3.5]141>>> statistics.mean(data)1421.6071428571428572143>>> statistics.median(data)1441.25145>>> statistics.variance(data)1461.3720238095238095147```148149Проект SciPy \<[https://scipy.org](https://python-all.ru/3.11/tutorial/stdlib.html)\> содержит множество других модулей для численных расчётов.150151## 10.7. Доступ в Интернет152153Существует ряд модулей для доступа в Интернет и обработки интернет-протоколов. Два самых простых – [`urllib.request`](https://python-all.ru/3.11/library/urllib.request.html#module-urllib.request) для получения данных по URL и [`smtplib`](https://python-all.ru/3.11/library/smtplib.html#module-smtplib) для отправки почты:154155```python156>>> from urllib.request import urlopen157>>> with urlopen('http://worldtimeapi.org/api/timezone/etc/UTC.txt') as response:158...     for line in response:159...         line = line.decode()             # Преобразует байты в строку160...         if line.startswith('datetime'):161...             print(line.rstrip())         # Удаляет завершающий символ новой строки162...163datetime: 2022-01-01T01:36:47.689215+00:00164165>>> import smtplib166>>> server = smtplib.SMTP('localhost')167>>> server.sendmail('soothsayer@example.org', 'jcaesar@example.org',168... """Кому: jcaesar@example.org169... От: soothsayer@example.org170...171... Остерегайтесь мартовских ид.172... """)173>>> server.quit()174```175176(Обратите внимание, что второй пример требует работающего почтового сервера на localhost.)177178## 10.8. Даты и время179180Модуль [`datetime`](https://python-all.ru/3.11/library/datetime.html#module-datetime) предоставляет классы для работы с датами и временем как в простых, так и в сложных сценариях. Хотя арифметика дат и времени поддерживается, основное внимание в реализации уделяется эффективному извлечению членов для форматирования вывода и манипуляций. Модуль также поддерживает объекты, учитывающие часовой пояс.181182```python183>>> # даты легко создаются и форматируются184>>> from datetime import date185>>> now = date.today()186>>> now187datetime.date(2003, 12, 2)188>>> now.strftime("%m-%d-%y. %d %b %Y is a %A on the %d day of %B.")189'12-02-03. 02 Dec 2003 is a Tuesday on the 02 day of December.'190191>>> # даты поддерживают календарные вычисления192>>> birthday = date(1964, 7, 31)193>>> age = now - birthday194>>> age.days19514368196```197198## 10.9. Сжатие данных199200Распространённые форматы архивирования и сжатия данных напрямую поддерживаются модулями: [`zlib`](https://python-all.ru/3.11/library/zlib.html#module-zlib), [`gzip`](https://python-all.ru/3.11/library/gzip.html#module-gzip), [`bz2`](https://python-all.ru/3.11/library/bz2.html#module-bz2), [`lzma`](https://python-all.ru/3.11/library/lzma.html#module-lzma), [`zipfile`](https://python-all.ru/3.11/library/zipfile.html#module-zipfile) и [`tarfile`](https://python-all.ru/3.11/library/tarfile.html#module-tarfile).201202```python203>>> import zlib204>>> s = b'witch which has which witches wrist watch'205>>> len(s)20641207>>> t = zlib.compress(s)208>>> len(t)20937210>>> zlib.decompress(t)211b'witch which has which witches wrist watch'212>>> zlib.crc32(s)213226805979214```215216## 10.10. Измерение производительности217218Некоторые пользователи Python проявляют глубокий интерес к сравнению производительности различных подходов к одной и той же задаче. Python предоставляет инструмент измерения, который сразу даёт ответы на эти вопросы.219220Например, может возникнуть соблазн использовать упаковку и распаковку кортежей вместо традиционного способа обмена аргументами. Модуль [`timeit`](https://python-all.ru/3.11/library/timeit.html#module-timeit) быстро демонстрирует небольшое преимущество в производительности:221222```python223>>> from timeit import Timer224>>> Timer('t=a; a=b; b=t', 'a=1; b=2').timeit()2250.57535828626024577226>>> Timer('a,b = b,a', 'a=1; b=2').timeit()2270.54962537085770791228```229230В отличие от высокой детализации [`timeit`](https://python-all.ru/3.11/library/timeit.html#module-timeit), модули [`profile`](https://python-all.ru/3.11/library/profile.html#module-profile) и [`pstats`](https://python-all.ru/3.11/library/profile.html#module-pstats) предоставляют инструменты для выявления критичных по времени участков в более крупных блоках кода.231232## 10.11. Контроль качества233234Один из подходов к разработке качественного программного обеспечения – писать тесты для каждой функции по мере её создания и регулярно запускать их в процессе разработки.235236Модуль [`doctest`](https://python-all.ru/3.11/library/doctest.html#module-doctest) предоставляет инструмент для сканирования модуля и проверки тестов, встроенных в строки документации программы. Создание тестов сводится к копированию типичного вызова вместе с результатами в docstring. Это улучшает документацию, предоставляя пользователю пример, а также позволяет модулю doctest гарантировать, что код соответствует документации:237238```python239def average(values):240    """Вычисляет среднее арифметическое списка чисел.241242    >>> print(average([20, 30, 70]))243    40.0244    """245    return sum(values) / len(values)246247import doctest248doctest.testmod()   # Автоматически проверяет встроенные тесты249```250251Модуль [`unittest`](https://python-all.ru/3.11/library/unittest.html#module-unittest) не так прост в использовании, как [`doctest`](https://python-all.ru/3.11/library/doctest.html#module-doctest), но позволяет поддерживать более полный набор тестов в отдельном файле:252253```python254import unittest255256class TestStatisticalFunctions(unittest.TestCase):257258    def test_average(self):259        self.assertEqual(average([20, 30, 70]), 40.0)260        self.assertEqual(round(average([1, 5, 7]), 1), 4.3)261        with self.assertRaises(ZeroDivisionError):262            average([])263        with self.assertRaises(TypeError):264            average(20, 30, 70)265266unittest.main()  # Вызов из командной строки запускает все тесты267```268269## 10.12. Батарейки в комплекте270271Python придерживается философии «батарейки в комплекте». Это лучше всего видно на примере сложных и мощных возможностей его крупных пакетов. Например:272273- Модули [`xmlrpc.client`](https://python-all.ru/3.11/library/xmlrpc.client.html#module-xmlrpc.client) и [`xmlrpc.server`](https://python-all.ru/3.11/library/xmlrpc.server.html#module-xmlrpc.server) превращают реализацию удалённых вызовов процедур в почти тривиальную задачу. Несмотря на названия модулей, не требуется непосредственного знания или работы с XML.274- Пакет [`email`](https://python-all.ru/3.11/library/email.html#module-email) – библиотека для управления сообщениями электронной почты, включая документы сообщений на основе MIME и других [**RFC 2822**](https://python-all.ru/3.11/tutorial/stdlib.html). В отличие от [`smtplib`](https://python-all.ru/3.11/library/smtplib.html#module-smtplib) и [`poplib`](https://python-all.ru/3.11/library/poplib.html#module-poplib), которые непосредственно отправляют и получают сообщения, пакет email предоставляет полный набор инструментов для создания и декодирования сложных структур сообщений (включая вложения) и для реализации интернет-кодирования и протоколов заголовков.275- Пакет [`json`](https://python-all.ru/3.11/library/json.html#module-json) обеспечивает надёжную поддержку разбора этого популярного формата обмена данными. Модуль [`csv`](https://python-all.ru/3.11/library/csv.html#module-csv) поддерживает прямое чтение и запись файлов в формате CSV (значения, разделённые запятыми), который часто используется базами данных и электронными таблицами. Обработка XML поддерживается пакетами [`xml.etree.ElementTree`](https://python-all.ru/3.11/library/xml.etree.elementtree.html#module-xml.etree.ElementTree), [`xml.dom`](https://python-all.ru/3.11/library/xml.dom.html#module-xml.dom) и [`xml.sax`](https://python-all.ru/3.11/library/xml.sax.html#module-xml.sax). Вместе эти модули и пакеты значительно упрощают обмен данными между приложениями Python и другими инструментами.276- Модуль [`sqlite3`](https://python-all.ru/3.11/library/sqlite3.html#module-sqlite3) является обёрткой для библиотеки баз данных SQLite, предоставляя постоянную базу данных, которую можно обновлять и к которой можно обращаться с помощью слегка нестандартного синтаксиса SQL.277- Интернационализация поддерживается рядом модулей, включая [`gettext`](https://python-all.ru/3.11/library/gettext.html#module-gettext), [`locale`](https://python-all.ru/3.11/library/locale.html#module-locale) и пакет [`codecs`](https://python-all.ru/3.11/library/codecs.html#module-codecs).278