Python 中的标准库简介（Partt I）

本教程是 Python 官方网站上 《Tutorial》 部分文档的翻译，本文档与 官方文档授权一致 。

1. 操作系统接口

os 模块提供了许多与操作系统交互的函数：

>>> import os
>>> os.getcwd()      # Return the current working directory
'C:\\Python38'
>>> 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 而不是 from os import *。这将避免内建的 open() 函数被 os.open() 隐式替换掉，它们的使用方式大不相同。

内置的 dir() 和 help() 函数可用作交互式辅助工具，用于处理大型模块，如 os:

>>> import os
>>> dir(os)

>>> help(os)

对于日常文件和目录管理任务，shutil 模块提供了更易于使用的更高级别的接口：

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

2. 文件通配符

glob 模块提供了一个在目录中使用通配符搜索创建文件列表的函数：

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

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。这些参数作为列表存储在 sys 模块的 argv 属性中。例如，以下输出来自在命令行运行 Python demo.py one two three

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

argparse 模块提供了一种更复杂的机制来处理命令行参数。以下脚本可提取一个或多个文件名，并可选择要显示的行数：

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)

当在通过 Python top.py --lines=5 alpha.txt beta.txt 在命令行运行时，该脚本会将 args.lines 设为 5 并将 args.filenames 设为 ['alpha.txt', 'beta.txt']。

4. 错误输出重定向和程序终止

sys 模块还具有 stdin，stdout 和 stderr 的属性。后者对于发出警告和错误消息非常有用，即使在 stdout 被重定向后也可以看到它们：

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

终止脚本的最直接方法是使用 sys.exit()。

5. 字符串模式匹配

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'

当只需要简单的功能时，首选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'

6. 数学

math 模块提供对浮点数学的底层 C 库函数的访问：

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

random 模块提供了进行随机选择的工具：

>>> 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

statistics 模块计算数值数据的基本统计属性（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。

7. 互联网访问

有许多模块可用于访问互联网和处理互联网协议。其中两个最简单的 urllib.request 用于从 URL 检索数据，以及 smtplib 用于发送邮件：

>>> 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)


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 localhost 上运行的邮件服务器。）

8. 日期和时间

datetime 模块提供了以简单和复杂的方式操作日期和时间的类。虽然支持日期和时间算法，但实现的重点是有效的成员提取以进行输出格式化和操作。该模块还支持可感知时区的对象。

>>> # 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

9. 数据压缩

常见的数据存档和压缩格式由模块直接支持，包括：zlib, gzip, bz2, lzma, zipfile 和 tarfile。: