10. Giới thiệu sơ về bộ thư viện chuẩn

os (mô-đun) cung cấp hàng loạt các hàm dùng cho việc giao tiếp với hệ điều hành:

>>> import os
>>> os.system('time 0:02')
0
>>> os.getcwd()      # Return the current working directory
'C:\\Python24'
>>> os.chdir('/server/accesslogs')

Nhớ dùng kiểu lệnh "import os" thay vì "from os import *". Điều này khiến cho os.open() không che hàm open() sẵn có của python. Hai hàm này hoạt động khác nhau rất nhiều.

Các hàm sẵn có dir() và help() là các công cụ trợ giúp tương tác hữu ích khi làm việc với các mô-đun lớn như 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>

Đối với các công việc quản lý file và thư mục thông thường, mô-đun shutil cung cấp một giao diện mức cao hơn và dễ dùng hơn:

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

10.2 Ký tự thay thế tập tin

glob (mô-đun) cũng hỗ trợ việc tạo danh sách các tập tin từ việc tìm kiếm thư mục dùng ký tự thay thế (wildcard):

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

10.3 Thông số dòng lệnh

Các kịch bản phổ dụng thường phải xử lý các tham số dòng lệnh. Các tham số này được lưu thành một danh sách ở mô-đun sys trong thuộc tính argv . Ví dụ, kết quả sau đây thu được từ việc chạy lệnh "python demo.py one two three" từ dòng lệnh:

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

getopt (mô-đun) xử lý sys.argv theo các nguyên tắc của hàm Unix getopt() . Nếu cần các thao tác linh hoạt và hữu hiệu hơn, chúng ta có thể dùng mô-đun optparse .

10.4 Chuyển hướng luồng ra và kết thúc chương trình

sys (mô-đun) cũng có các thuộc tính cho stdin, stdout, và stderr. Cái cuối rất hữu dụng trong việc sinh ra các cảnh báo và thông báo lỗi và việc hiển thị chúng ngay cả khi stdout đã được định hướng lại:

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

Cách thoát khỏi một kịch bản một cách trực tiếp nhất là dùng "sys.exit()".

10.5 Khớp mẫu chuỗi

re (mô-đun) cung cấp các công cụ biểu thức chính quy dùng cho việc xử lý chuỗi ở mức cao. Biểu thức chính quy cung cấp các phương án súc tích và tối ưu cho các thao tác tìm kiếm và xử lý chuỗi phức tạp:

>>> 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'

Đối với các chức năng xử lý chuỗi cơ bản thì các phương thức của đối tượng chuỗi được ưa chuộng hơn bởi chúng dễ đọc và dễ gỡ rối hơn:

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

10.6 Toán học

math (mô-đun) cung cấp các hàm xử lý về toán dấu chấm động của thư viện C mức dưới:

>>> import math
>>> math.cos(math.pi / 4.0)
0.70710678118654757
>>> math.log(1024, 2)
10.0

>>> import random
>>> random.choice(['apple', 'pear', 'banana'])
'apple'
>>> random.sample(xrange(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

10.7 Truy cập internet

Python cung cấp một vài mô-đun khác nhau cho việc truy cập internet và xử lý các giao thức internet. Hai mô-đun đơn giản nhất là urllib2 dành cho việc thu thập dữ liệu từ các URL và smtplib dành cho việc gửi thư điện tử:

>>> import urllib2
>>> for line in urllib2.urlopen('http://tycho.usno.navy.mil/cgi-bin/timer.pl'):
...     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()

10.8 Ngày và giờ

datetime (mô-đun) cung cấp các lớp dành cho viêc xử lý ngày tháng và thời gian từ đơn giản tới phức tạp. Mô-đun này có hỗ trợ các phép toán về ngày tháng, tuy nhiên nó chú trọng tới việc truy cập các thành phần ngày tháng một cách hiệu quả giúp cho việc định dạng chúng. Mô-đun này cũng hỗ trợ các đối tượng có thể phân biệt được các vùng thời gian.

# 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 Nén dữ liệu

Python cung cấp một số mô-đun hỗ trợ trực tiếp các định dạng nén và lưu trữ dữ liệu phổ biến như: zlib, gzip, bz2, zipfile, và tarfile.

>>> import zlib
>>> s = 'witch which has which witches wrist watch'
>>> len(s)
41
>>> t = zlib.compress(s)
>>> len(t)
37
>>> zlib.decompress(t)
'witch which has which witches wrist watch'
>>> zlib.crc32(s)
226805979

10.10 Đo lường hiệu suất

Một vài người dùng Python rất quan tâm đến việc tìm hiểu sự khác bệt về hiệu năng giữa các phương án khác nhau của cùng một vấn đề. Python cung cấp một công cụ đo đạc để thỏa mãn nhu cầu này.

Ví dụ, chúng ta thường muốn sử dụng tính năng gói bộ và mở gói bộ thay cho phương pháp thông thường trong việc hoán đổi tham số. Mô-đun timeit cho thấy phương pháp này có hiệu năng nhỉnh hơn phương pháp thông thường:

>>> 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

So sánh với độ phân biệt về thời gian và sự chính xác cao của timeit, các mô-đun profile và pstats cung cấp các công cụ cho việc xác định các đoạn mã tiêu tốn nhiều thời gian trong các khối mã lớn hơn.

10.11 Quản lý chất lượng

Một phương pháp để phát triển phần mềm chất lượng cao là viết các hàm kiểm tra cho từng hàm khi viết các hàm và chạy các hàm kiểm tra một cách thường xuyên trong quá trình phát triển phần mềm.

doctest (mô-đun) cung cấp công cụ cho việc rà soát một mô-đun và thẩm định các hàm kiểm tra nhúng trong tài liệu của chương trình. Việc xây dựng các đoạn kiểm tra được thực hiện đơn giản bằng cách cắt và dán một đoạn gọi hàm thông thường kèm theo kết quả của hàm đó vào tài liệu chương trình. Việc này cải thiện đáng kể tài liệu chương trình bởi nó cung cấp cho người dùng một ví dụ về việc sử dụng hàm và cho phép mô-đun doctest kiểm tra tính đúng đắn của hàm này so với tài liệu:

def average(values):
    """Computes the arithmetic mean of a list of numbers.

    >>> print average([20, 30, 70])
    40.0
    """
    return sum(values, 0.0) / len(values)

import doctest
doctest.testmod()   # automatically validate the embedded tests

unittest (mô-đun) không dễ dùng như mô-đun doctest , nhưng nó hỗ trợ các hàm kiểm tra toàn diện hơn và lưu giữ chúng trong một tập tin riêng biệt:

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() # Calling from the command line invokes all tests

10.12 Kèm cả pin

Python được gắn với ý tưởng ``kèm pin''. Điều này được thể hiện bởi các tính năng mạnh mẽ và đa dạng của các gói lớn hơn của nó. Ví dụ như: