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Python 3標準ライブラリの概要

オペレーティングシステムインターフェイス

osモジュールは、オペレーティングシステムに関連する多くの機能を提供しています。

>>> import os
>>> os.getcwd()      # 現在のディレクトリを返す
'C:\\Python34'
>>> os.chdir('/server/accesslogs')   # 現在のディレクトリを変更する
>>> os.system('mkdir today')   # システムコマンドmkdirを実行する
0

“from os import *”ではなく、 “import os” を使用することをお勧めします。 これより、異なるオペレーティングシステムによってos.open()が変化すると、組み込み関数open()を上書きしないことが保証されます。

組み込みのdir()関数とhelp()関数は、osのような大型モジュールを使用するときに非常に役立ちます。

>>> import os
>>> dir(os)
<returns a list of all module functions>
>>> help(os)
<returns an extensive manual page created from the module's docstrings>

日常のファイルおよびディレクトリ管理タスクの場合、:mod:shutilモジュールは使いやすい高レベルのインターフェースを提供します。

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

ファイルワイルドカード

globモジュールは、ディレクトリワイルドカード検索からファイルのリストを生成する関数を提供します。

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

コマンドラインパラメータ

一般的なツールスクリプトは、コマンドラインパラメータを呼び出すことがよくあります。 これらのコマンドラインパラメータは、リンクリスト形式でsysモジュールのargv変数に保存されます。 たとえば、コマンドラインで「pythondemo.py one two three」を実行すると、次の出力結果が得られます。

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

出力リダイレクトエラーとプログラム終了

sysにはstdin、stdout、およびstderr属性もあり、stdoutがリダイレクトされた場合でも警告およびエラーメッセージを表示するために使用できます。

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

ほとんどのスクリプトは、ダイレクト終了に「sys.exit()」を使用します。

正規の文字列照合

reモジュールは、高度な文字列処理のための正規表現ツールを提供します。 複雑なマッチングと処理の場合、正規表現は簡潔で最適化されたソリューションを提供します。

>>> 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'

簡単な関数のみが必要な場合は、文字列メソッドを最初に検討する必要があります。文字列メソッドが非常に簡単で、読みやすくて、デバッグしやすいためです。

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

数学(math)

mathモジュールは、浮動小数点演算のための基礎となる標準Cライブラリへのアクセスを提供します。

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

randomは、乱数を生成するためのツールを提供します。

>>> 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

インターネットにアクセス

インターネットにアクセスし、ネットワーク通信プロトコルを処理するためのいくつかのモジュールがあります。 それらの最も単純な2つは、 urls から受信したデータを処理するために使用されるurllib.requestと、電子メールを送信するために使用されるsmtplibです。

>>> 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('[email protected]', '[email protected]',
... """To: [email protected]
... From: [email protected]
...
... Beware the Ides of March.
... """)
>>> server.quit()

2番目の例では、ローカルで実行されているメールサーバーが必要であることに注意してください。

日付と時刻

datetimeモジュールは、日付と時刻を処理するための簡単な方法と複雑な方法の両方を提供しています。

日付と時刻のアルゴリズムをサポートしながら、実装はより効果的な処理とフォーマット出力に焦点をあてています。

このモジュールは、タイムゾーン処理もサポートしています。

>>> # 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

データ圧縮

次のモジュールは、一般的なデータのパッケージ化と圧縮形式を直接サポートしています。zlib、gzip、bz2、zipfile、および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

パフォーマンスの測定

一部のユーザーは、同じ問題を解決するさまざまな方法間のパフォーマンスの違いに関心があります。 Pythonは、これらの質問に答える測定ツールを提供しています。

たとえば、タプルのカプセル化とアンパックを使用して要素を交換することは、従来の方法を使用するよりもはるかに魅力的です。Timeitは、最新の方法の方が高速であることを証明しています。

>>> 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

きめ細かいtimeitと比較して、:mod:profileおよびpstatsモジュールは、より大きなコードブロックの時間測定ツールを提供しています。

テストモジュール

高品質のソフトウェアを開発する方法の1つは、各関数のテストコードを開発することです。そして、開発プロセス中に頻繁にテストします。

doctestモジュールはあるツールを提供しています。このツールはモジュールをスキャンし、プログラムに埋め込まれたドキュメント文字列に基づいてテストを実行します。

テスト構造は、出力を切り取ってドキュメント文字列に貼り付けるのと同じくらい簡単です。

ユーザー提供する例を通じて、ドキュメントを強化し、doctestモジュールがコード結果がドキュメントと一致しているかどうかを確認できるようにします。

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()   # 組み込みテストを自動検証する

unittestモジュールは、doctestモジュールほど使いやすいものではありませんが、別のファイルにより全面的にテストセットを提供できます。

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

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