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  • Committer: Dave Kuhlman
  • Date: 2017-04-15 16:24:56 UTC
  • Revision ID: dkuhlman@davekuhlman.org-20170415162456-iav9vozzg4iwqwv3
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removed removed

Lines of Context:
1
 
.. _tut-brieftourtwo:
2
 
 
3
 
*********************************************
4
 
Brief Tour of the Standard Library -- Part II
5
 
*********************************************
6
 
 
7
 
This second tour covers more advanced modules that support professional
8
 
programming needs.  These modules rarely occur in small scripts.
9
 
 
10
 
 
11
 
.. _tut-output-formatting:
12
 
 
13
 
Output Formatting
14
 
=================
15
 
 
16
 
The :mod:`reprlib` module provides a version of :func:`repr` customized for
17
 
abbreviated displays of large or deeply nested containers::
18
 
 
19
 
   >>> import reprlib
20
 
   >>> reprlib.repr(set('supercalifragilisticexpialidocious'))
21
 
   "{'a', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', ...}"
22
 
 
23
 
The :mod:`pprint` module offers more sophisticated control over printing both
24
 
built-in and user defined objects in a way that is readable by the interpreter.
25
 
When the result is longer than one line, the "pretty printer" adds line breaks
26
 
and indentation to more clearly reveal data structure::
27
 
 
28
 
   >>> import pprint
29
 
   >>> t = [[[['black', 'cyan'], 'white', ['green', 'red']], [['magenta',
30
 
   ...     'yellow'], 'blue']]]
31
 
   ...
32
 
   >>> pprint.pprint(t, width=30)
33
 
   [[[['black', 'cyan'],
34
 
      'white',
35
 
      ['green', 'red']],
36
 
     [['magenta', 'yellow'],
37
 
      'blue']]]
38
 
 
39
 
The :mod:`textwrap` module formats paragraphs of text to fit a given screen
40
 
width::
41
 
 
42
 
   >>> import textwrap
43
 
   >>> doc = """The wrap() method is just like fill() except that it returns
44
 
   ... a list of strings instead of one big string with newlines to separate
45
 
   ... the wrapped lines."""
46
 
   ...
47
 
   >>> print(textwrap.fill(doc, width=40))
48
 
   The wrap() method is just like fill()
49
 
   except that it returns a list of strings
50
 
   instead of one big string with newlines
51
 
   to separate the wrapped lines.
52
 
 
53
 
The :mod:`locale` module accesses a database of culture specific data formats.
54
 
The grouping attribute of locale's format function provides a direct way of
55
 
formatting numbers with group separators::
56
 
 
57
 
   >>> import locale
58
 
   >>> locale.setlocale(locale.LC_ALL, 'English_United States.1252')
59
 
   'English_United States.1252'
60
 
   >>> conv = locale.localeconv()          # get a mapping of conventions
61
 
   >>> x = 1234567.8
62
 
   >>> locale.format("%d", x, grouping=True)
63
 
   '1,234,567'
64
 
   >>> locale.format_string("%s%.*f", (conv['currency_symbol'],
65
 
   ...                      conv['frac_digits'], x), grouping=True)
66
 
   '$1,234,567.80'
67
 
 
68
 
 
69
 
.. _tut-templating:
70
 
 
71
 
Templating
72
 
==========
73
 
 
74
 
The :mod:`string` module includes a versatile :class:`~string.Template` class
75
 
with a simplified syntax suitable for editing by end-users.  This allows users
76
 
to customize their applications without having to alter the application.
77
 
 
78
 
The format uses placeholder names formed by ``$`` with valid Python identifiers
79
 
(alphanumeric characters and underscores).  Surrounding the placeholder with
80
 
braces allows it to be followed by more alphanumeric letters with no intervening
81
 
spaces.  Writing ``$$`` creates a single escaped ``$``::
82
 
 
83
 
   >>> from string import Template
84
 
   >>> t = Template('${village}folk send $$10 to $cause.')
85
 
   >>> t.substitute(village='Nottingham', cause='the ditch fund')
86
 
   'Nottinghamfolk send $10 to the ditch fund.'
87
 
 
88
 
The :meth:`~string.Template.substitute` method raises a :exc:`KeyError` when a
89
 
placeholder is not supplied in a dictionary or a keyword argument.  For
90
 
mail-merge style applications, user supplied data may be incomplete and the
91
 
:meth:`~string.Template.safe_substitute` method may be more appropriate ---
92
 
it will leave placeholders unchanged if data is missing::
93
 
 
94
 
   >>> t = Template('Return the $item to $owner.')
95
 
   >>> d = dict(item='unladen swallow')
96
 
   >>> t.substitute(d)
97
 
   Traceback (most recent call last):
98
 
     ...
99
 
   KeyError: 'owner'
100
 
   >>> t.safe_substitute(d)
101
 
   'Return the unladen swallow to $owner.'
102
 
 
103
 
Template subclasses can specify a custom delimiter.  For example, a batch
104
 
renaming utility for a photo browser may elect to use percent signs for
105
 
placeholders such as the current date, image sequence number, or file format::
106
 
 
107
 
   >>> import time, os.path
108
 
   >>> photofiles = ['img_1074.jpg', 'img_1076.jpg', 'img_1077.jpg']
109
 
   >>> class BatchRename(Template):
110
 
   ...     delimiter = '%'
111
 
   >>> fmt = input('Enter rename style (%d-date %n-seqnum %f-format):  ')
112
 
   Enter rename style (%d-date %n-seqnum %f-format):  Ashley_%n%f
113
 
 
114
 
   >>> t = BatchRename(fmt)
115
 
   >>> date = time.strftime('%d%b%y')
116
 
   >>> for i, filename in enumerate(photofiles):
117
 
   ...     base, ext = os.path.splitext(filename)
118
 
   ...     newname = t.substitute(d=date, n=i, f=ext)
119
 
   ...     print('{0} --> {1}'.format(filename, newname))
120
 
 
121
 
   img_1074.jpg --> Ashley_0.jpg
122
 
   img_1076.jpg --> Ashley_1.jpg
123
 
   img_1077.jpg --> Ashley_2.jpg
124
 
 
125
 
Another application for templating is separating program logic from the details
126
 
of multiple output formats.  This makes it possible to substitute custom
127
 
templates for XML files, plain text reports, and HTML web reports.
128
 
 
129
 
 
130
 
.. _tut-binary-formats:
131
 
 
132
 
Working with Binary Data Record Layouts
133
 
=======================================
134
 
 
135
 
The :mod:`struct` module provides :func:`~struct.pack` and
136
 
:func:`~struct.unpack` functions for working with variable length binary
137
 
record formats.  The following example shows
138
 
how to loop through header information in a ZIP file without using the
139
 
:mod:`zipfile` module.  Pack codes ``"H"`` and ``"I"`` represent two and four
140
 
byte unsigned numbers respectively.  The ``"<"`` indicates that they are
141
 
standard size and in little-endian byte order::
142
 
 
143
 
   import struct
144
 
 
145
 
   with open('myfile.zip', 'rb') as f:
146
 
       data = f.read()
147
 
 
148
 
   start = 0
149
 
   for i in range(3):                      # show the first 3 file headers
150
 
       start += 14
151
 
       fields = struct.unpack('<IIIHH', data[start:start+16])
152
 
       crc32, comp_size, uncomp_size, filenamesize, extra_size = fields
153
 
 
154
 
       start += 16
155
 
       filename = data[start:start+filenamesize]
156
 
       start += filenamesize
157
 
       extra = data[start:start+extra_size]
158
 
       print(filename, hex(crc32), comp_size, uncomp_size)
159
 
 
160
 
       start += extra_size + comp_size     # skip to the next header
161
 
 
162
 
 
163
 
.. _tut-multi-threading:
164
 
 
165
 
Multi-threading
166
 
===============
167
 
 
168
 
Threading is a technique for decoupling tasks which are not sequentially
169
 
dependent.  Threads can be used to improve the responsiveness of applications
170
 
that accept user input while other tasks run in the background.  A related use
171
 
case is running I/O in parallel with computations in another thread.
172
 
 
173
 
The following code shows how the high level :mod:`threading` module can run
174
 
tasks in background while the main program continues to run::
175
 
 
176
 
   import threading, zipfile
177
 
 
178
 
   class AsyncZip(threading.Thread):
179
 
       def __init__(self, infile, outfile):
180
 
           threading.Thread.__init__(self)
181
 
           self.infile = infile
182
 
           self.outfile = outfile
183
 
       def run(self):
184
 
           f = zipfile.ZipFile(self.outfile, 'w', zipfile.ZIP_DEFLATED)
185
 
           f.write(self.infile)
186
 
           f.close()
187
 
           print('Finished background zip of:', self.infile)
188
 
 
189
 
   background = AsyncZip('mydata.txt', 'myarchive.zip')
190
 
   background.start()
191
 
   print('The main program continues to run in foreground.')
192
 
 
193
 
   background.join()    # Wait for the background task to finish
194
 
   print('Main program waited until background was done.')
195
 
 
196
 
The principal challenge of multi-threaded applications is coordinating threads
197
 
that share data or other resources.  To that end, the threading module provides
198
 
a number of synchronization primitives including locks, events, condition
199
 
variables, and semaphores.
200
 
 
201
 
While those tools are powerful, minor design errors can result in problems that
202
 
are difficult to reproduce.  So, the preferred approach to task coordination is
203
 
to concentrate all access to a resource in a single thread and then use the
204
 
:mod:`queue` module to feed that thread with requests from other threads.
205
 
Applications using :class:`~queue.Queue` objects for inter-thread communication and
206
 
coordination are easier to design, more readable, and more reliable.
207
 
 
208
 
 
209
 
.. _tut-logging:
210
 
 
211
 
Logging
212
 
=======
213
 
 
214
 
The :mod:`logging` module offers a full featured and flexible logging system.
215
 
At its simplest, log messages are sent to a file or to ``sys.stderr``::
216
 
 
217
 
   import logging
218
 
   logging.debug('Debugging information')
219
 
   logging.info('Informational message')
220
 
   logging.warning('Warning:config file %s not found', 'server.conf')
221
 
   logging.error('Error occurred')
222
 
   logging.critical('Critical error -- shutting down')
223
 
 
224
 
This produces the following output:
225
 
 
226
 
.. code-block:: none
227
 
 
228
 
   WARNING:root:Warning:config file server.conf not found
229
 
   ERROR:root:Error occurred
230
 
   CRITICAL:root:Critical error -- shutting down
231
 
 
232
 
By default, informational and debugging messages are suppressed and the output
233
 
is sent to standard error.  Other output options include routing messages
234
 
through email, datagrams, sockets, or to an HTTP Server.  New filters can select
235
 
different routing based on message priority: :const:`~logging.DEBUG`,
236
 
:const:`~logging.INFO`, :const:`~logging.WARNING`, :const:`~logging.ERROR`,
237
 
and :const:`~logging.CRITICAL`.
238
 
 
239
 
The logging system can be configured directly from Python or can be loaded from
240
 
a user editable configuration file for customized logging without altering the
241
 
application.
242
 
 
243
 
 
244
 
.. _tut-weak-references:
245
 
 
246
 
Weak References
247
 
===============
248
 
 
249
 
Python does automatic memory management (reference counting for most objects and
250
 
:term:`garbage collection` to eliminate cycles).  The memory is freed shortly
251
 
after the last reference to it has been eliminated.
252
 
 
253
 
This approach works fine for most applications but occasionally there is a need
254
 
to track objects only as long as they are being used by something else.
255
 
Unfortunately, just tracking them creates a reference that makes them permanent.
256
 
The :mod:`weakref` module provides tools for tracking objects without creating a
257
 
reference.  When the object is no longer needed, it is automatically removed
258
 
from a weakref table and a callback is triggered for weakref objects.  Typical
259
 
applications include caching objects that are expensive to create::
260
 
 
261
 
   >>> import weakref, gc
262
 
   >>> class A:
263
 
   ...     def __init__(self, value):
264
 
   ...         self.value = value
265
 
   ...     def __repr__(self):
266
 
   ...         return str(self.value)
267
 
   ...
268
 
   >>> a = A(10)                   # create a reference
269
 
   >>> d = weakref.WeakValueDictionary()
270
 
   >>> d['primary'] = a            # does not create a reference
271
 
   >>> d['primary']                # fetch the object if it is still alive
272
 
   10
273
 
   >>> del a                       # remove the one reference
274
 
   >>> gc.collect()                # run garbage collection right away
275
 
   0
276
 
   >>> d['primary']                # entry was automatically removed
277
 
   Traceback (most recent call last):
278
 
     File "<stdin>", line 1, in <module>
279
 
       d['primary']                # entry was automatically removed
280
 
     File "C:/python35/lib/weakref.py", line 46, in __getitem__
281
 
       o = self.data[key]()
282
 
   KeyError: 'primary'
283
 
 
284
 
 
285
 
.. _tut-list-tools:
286
 
 
287
 
Tools for Working with Lists
288
 
============================
289
 
 
290
 
Many data structure needs can be met with the built-in list type. However,
291
 
sometimes there is a need for alternative implementations with different
292
 
performance trade-offs.
293
 
 
294
 
The :mod:`array` module provides an :class:`~array.array()` object that is like
295
 
a list that stores only homogeneous data and stores it more compactly.  The
296
 
following example shows an array of numbers stored as two byte unsigned binary
297
 
numbers (typecode ``"H"``) rather than the usual 16 bytes per entry for regular
298
 
lists of Python int objects::
299
 
 
300
 
   >>> from array import array
301
 
   >>> a = array('H', [4000, 10, 700, 22222])
302
 
   >>> sum(a)
303
 
   26932
304
 
   >>> a[1:3]
305
 
   array('H', [10, 700])
306
 
 
307
 
The :mod:`collections` module provides a :class:`~collections.deque()` object
308
 
that is like a list with faster appends and pops from the left side but slower
309
 
lookups in the middle. These objects are well suited for implementing queues
310
 
and breadth first tree searches::
311
 
 
312
 
   >>> from collections import deque
313
 
   >>> d = deque(["task1", "task2", "task3"])
314
 
   >>> d.append("task4")
315
 
   >>> print("Handling", d.popleft())
316
 
   Handling task1
317
 
 
318
 
::
319
 
 
320
 
   unsearched = deque([starting_node])
321
 
   def breadth_first_search(unsearched):
322
 
       node = unsearched.popleft()
323
 
       for m in gen_moves(node):
324
 
           if is_goal(m):
325
 
               return m
326
 
           unsearched.append(m)
327
 
 
328
 
In addition to alternative list implementations, the library also offers other
329
 
tools such as the :mod:`bisect` module with functions for manipulating sorted
330
 
lists::
331
 
 
332
 
   >>> import bisect
333
 
   >>> scores = [(100, 'perl'), (200, 'tcl'), (400, 'lua'), (500, 'python')]
334
 
   >>> bisect.insort(scores, (300, 'ruby'))
335
 
   >>> scores
336
 
   [(100, 'perl'), (200, 'tcl'), (300, 'ruby'), (400, 'lua'), (500, 'python')]
337
 
 
338
 
The :mod:`heapq` module provides functions for implementing heaps based on
339
 
regular lists.  The lowest valued entry is always kept at position zero.  This
340
 
is useful for applications which repeatedly access the smallest element but do
341
 
not want to run a full list sort::
342
 
 
343
 
   >>> from heapq import heapify, heappop, heappush
344
 
   >>> data = [1, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 6, 8, 0]
345
 
   >>> heapify(data)                      # rearrange the list into heap order
346
 
   >>> heappush(data, -5)                 # add a new entry
347
 
   >>> [heappop(data) for i in range(3)]  # fetch the three smallest entries
348
 
   [-5, 0, 1]
349
 
 
350
 
 
351
 
.. _tut-decimal-fp:
352
 
 
353
 
Decimal Floating Point Arithmetic
354
 
=================================
355
 
 
356
 
The :mod:`decimal` module offers a :class:`~decimal.Decimal` datatype for
357
 
decimal floating point arithmetic.  Compared to the built-in :class:`float`
358
 
implementation of binary floating point, the class is especially helpful for
359
 
 
360
 
* financial applications and other uses which require exact decimal
361
 
  representation,
362
 
* control over precision,
363
 
* control over rounding to meet legal or regulatory requirements,
364
 
* tracking of significant decimal places, or
365
 
* applications where the user expects the results to match calculations done by
366
 
  hand.
367
 
 
368
 
For example, calculating a 5% tax on a 70 cent phone charge gives different
369
 
results in decimal floating point and binary floating point. The difference
370
 
becomes significant if the results are rounded to the nearest cent::
371
 
 
372
 
   >>> from decimal import *
373
 
   >>> round(Decimal('0.70') * Decimal('1.05'), 2)
374
 
   Decimal('0.74')
375
 
   >>> round(.70 * 1.05, 2)
376
 
   0.73
377
 
 
378
 
The :class:`~decimal.Decimal` result keeps a trailing zero, automatically
379
 
inferring four place significance from multiplicands with two place
380
 
significance.  Decimal reproduces mathematics as done by hand and avoids
381
 
issues that can arise when binary floating point cannot exactly represent
382
 
decimal quantities.
383
 
 
384
 
Exact representation enables the :class:`~decimal.Decimal` class to perform
385
 
modulo calculations and equality tests that are unsuitable for binary floating
386
 
point::
387
 
 
388
 
   >>> Decimal('1.00') % Decimal('.10')
389
 
   Decimal('0.00')
390
 
   >>> 1.00 % 0.10
391
 
   0.09999999999999995
392
 
 
393
 
   >>> sum([Decimal('0.1')]*10) == Decimal('1.0')
394
 
   True
395
 
   >>> sum([0.1]*10) == 1.0
396
 
   False
397
 
 
398
 
The :mod:`decimal` module provides arithmetic with as much precision as needed::
399
 
 
400
 
   >>> getcontext().prec = 36
401
 
   >>> Decimal(1) / Decimal(7)
402
 
   Decimal('0.142857142857142857142857142857142857')
403
 
 
404