10. 标准类库简介¶
10.1. 操作系统接口¶
这个 os 模块提供了许多与操作系统交互的功能：
>>> import os
>>> os.getcwd() # Return the current working directory
'C:\\Python310'
>>> os.chdir('/server/accesslogs') # Change current working directory
>>> os.system('mkdir today') # Run the command mkdir in the system shell
0
一定要使用 import os 样式而不是 from os import * . 这将保持 os.open() 从隐藏内置 open() 运行方式有很大不同的功能。
内置的 dir() 和 help() 功能在处理大型模块（如 os ：：
>>> 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 模块提供更高级别的接口，更易于使用：
>>> import shutil
>>> shutil.copyfile('data.db', 'archive.db')
'archive.db'
>>> shutil.move('/build/executables', 'installdir')
'installdir'
10.2. 文件通配符¶
这个 glob 模块提供从目录通配符搜索生成文件列表的功能：
>>> import glob
>>> glob.glob('*.py')
['primes.py', 'random.py', 'quote.py']
10.3. 命令行参数¶
通用实用程序脚本通常需要处理命令行参数。这些参数存储在 sys 模块的 argv 属性作为列表。例如，以下输出结果来自运行 python demo.py one two three 在命令行：
>>> import sys
>>> print(sys.argv)
['demo.py', 'one', 'two', 'three']
这个 argparse 模块提供了更复杂的机制来处理命令行参数。以下脚本提取一个或多个文件名和要显示的可选行数：
import argparse
parser = argparse.ArgumentParser(prog = 'top',
description = 'Show top lines from each file')
parser.add_argument('filenames', nargs='+')
parser.add_argument('-l', '--lines', type=int, default=10)
args = parser.parse_args()
print(args)
在命令行上运行时 python top.py --lines=5 alpha.txt beta.txt ，脚本集 args.lines 到 5 和 args.filenames 到 ['alpha.txt', 'beta.txt'] .
10.4. 错误输出重定向和程序终止¶
这个 sys 模块还具有以下属性： stdin， stdout 和 stderr . 后者对于发出警告和错误消息非常有用，即使在 stdout 已重定向：：
>>> sys.stderr.write('Warning, log file not found starting a new one\n')
Warning, log file not found starting a new one
终止脚本最直接的方法是使用 sys.exit() .
10.5. 字符串模式匹配¶
这个 re 模块为高级字符串处理提供正则表达式工具。对于复杂的匹配和操作，正则表达式提供简洁、优化的解决方案：
>>> 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'
如果只需要简单的功能，则首选字符串方法，因为它们更易于读取和调试：
>>> 'tea for too'.replace('too', 'two')
'tea for two'
10.6. 数学¶
这个 math 模块允许访问用于浮点数学的基础C库函数：
>>> import math
>>> math.cos(math.pi / 4)
0.70710678118654757
>>> math.log(1024, 2)
10.0
这个 random 模块提供随机选择的工具：
>>> 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
这个 statistics 模块计算数字数据的基本统计属性（平均值、中位数、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
scipy项目<https://scipy.org>有许多其他模块用于数值计算。
10.7. 互联网接入¶
有许多模块用于访问Internet和处理Internet协议。最简单的两个是 urllib.request 用于从URL和 smtplib 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()
（请注意，第二个示例需要在本地主机上运行邮件服务器。）
10.8. 日期和时间¶
这个 datetime 模块以简单和复杂的方式提供用于操作日期和时间的类。在支持日期和时间算法的同时，实现的重点是高效的成员提取，用于输出格式化和操作。该模块还支持可识别时区的对象。：：
>>> # 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. 数据压缩¶
常见的数据归档和压缩格式直接由以下模块支持： zlib ， gzip ， bz2 ， lzma ， 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. 性能测量¶
一些Python用户对了解同一问题的不同方法的相对性能产生了浓厚的兴趣。python提供了一个测量工具，可以立即回答这些问题。
例如，使用元组打包和解包特性而不是传统的交换参数的方法可能很有诱惑力。这个 timeit 模块很快显示出适度的性能优势：
>>> 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…对比 timeit 的精细粒度， profile 和 pstats 模块提供了在较大的代码块中识别时间关键部分的工具。
10.11. 质量控制¶
开发高质量软件的一种方法是在开发过程中为每个函数编写测试，并在开发过程中频繁地运行这些测试。
这个 doctest 模块提供了一个工具，用于扫描模块和验证嵌入在程序docstrings中的测试。测试构造与将典型调用及其结果剪切和粘贴到docstring中一样简单。这通过向用户提供示例来改进文档，并允许doctest模块确保代码与文档保持一致：
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() # automatically validate the embedded tests
这个 unittest 模块不像 doctest 模块，但它允许在单独的文件中维护一组更全面的测试：
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. 包括电池¶
python有一种“包括电池”的理念。通过其更大的软件包的成熟和强大的功能，这一点最为明显。例如：
这个
xmlrpc.client和xmlrpc.server模块使实现远程过程调用成为一项几乎微不足道的任务。尽管有模块名，但不需要直接了解或处理XML。这个
email包是用于管理电子邮件的库，包括mime和其他 RFC 2822 -基于消息文档。不像smtplib和poplib它实际上发送和接收消息，电子邮件包有一个完整的工具集，用于构建或解码复杂的消息结构（包括附件），以及实现Internet编码和头协议。这个
json包为解析这种流行的数据交换格式提供了强大的支持。这个csv模块支持以逗号分隔值格式直接读取和写入文件，通常由数据库和电子表格支持。支持XML处理xml.etree.ElementTree，xml.dom和xml.sax封装。这些模块和包一起大大简化了Python应用程序和其他工具之间的数据交换。这个
sqlite3模块是SQLite数据库库的封装器，它提供了一个持久数据库，可以使用稍微不标准的SQL语法更新和访问该数据库。