Python 3 常用标准库 - Python3 基础教程

下面我们针对日常开发需要用到的功能列出与它们对应的模块

操作系统相关

os 模块提供了不少与操作系统相关联的函数

>>> import os
>>> os.getcwd()      # 返回当前的工作目录
'C:\\Python34'
>>> os.chdir('devops/python')   # 修改当前的工作目录
>>> os.system('mkdir today')   # 执行系统命令 mkdir 
0

注意： 我们不推荐使用 from os import *
因为这样会导致 os.open() 函数覆盖 Python 内置的 open() 函数

文件和目录管理

针对日常的文件和目录管理任务，shutil 模块提供了一个易于使用的高级接口

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

文件通配符

如果想向 Windows 里那样使用文件通配符，那么可以使用 glob 模块

glob 模块提供了一个函数用于从目录通配符搜索中生成文件列表

>>> import glob
>>> glob.glob('*.py')
['demo.py', 'main.py', 'hello.py']

命令行参数

使用命令行执行 Python 程序时，如果要访问命令行传递的参数，则可以使用 sys 模块的 argv 变量

main.py

import sys
print(sys.argv)

在命令行中执行 "python main.py one two three" 后可以得到以下输出结果

['main.py', 'one', 'two', 'three']

错误输出重定向和程序终止

标准输入，标准输出和标准错误输出都封装在 sys 模块中

它们分别是： sys.stdout , sys.stdin , sys.stderr

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

字符串正则匹配和正则表达式

Python re 模块提供了对正则表达式的支持

正则表达式主要用于复杂的匹配和处理

>>> 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'

如果只是简单的字符串的查找和替换等，那么应该首先考虑字符串方法

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

数学

math模块包含了三角函数和一些常用的算术运算函数

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

random 模块则提供了生成随机数相关的函数

>>> 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

网络模块

Python 针对常见的网络协议都有相应的模块支持，最常见的 HTTP 协议由 urllib 模块，用于发送电子邮件的则封装在 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')  # 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本地有一个在运行的邮件服务器。

日期和时间

Python 提供了 time 和 datetime 模块用于日期时间的处理

>>> # 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

数据压缩

Python 内置了常用的数据压缩算法，比如：zlib，gzip，bz2，zipfile，tarfile

下面的代码使用 zlib 模块压缩字符串

>>> 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

性能度量

如果你想测试一段代码的性能，那么 timeit 模块可能是你需要的

下面的代码使用了 timeit 模块中的 Timer() 对象测试一些代码的执行时间

>>> 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

当然了，timeit 模块可以用来测试一些语句的性能，如果是一大段代码或者一个完成的程序，那么就要使用 profile 和 pstats 模块了

测试模块

开发高质量软件的方法之一是为每一个函数开发测试代码，并且在开发过程中经常进行测试

doctest

doctest 模块会扫描模块并根据程序中内嵌的文档字符串执行测试

测试构造如同简单的将它的输出结果剪切并粘贴到文档字符串中

通过文档中的例子这种方式，不仅强化了文档，还允许 doctest 模块确认代码的结果是否与文档一致

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()   # 自动验证嵌入测试

unittest 模块

unittest 模块可以在一个独立的文件里提供一个更全面的测试集

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() # 使用命令行调用