W tym rozdziale:
- dowiesz się czym jest biblioteka standardowa,
- poznasz najważniejsze moduły biblioteki standardowej.
W programowaniu posługujemy się pojęciem biblioteka, które oznacza zbiór programów i narzędzi do ich budowania, które możemy wykorzystać pisząc własne programy. Przykładem biblioteki może być zbiór funkcji matematycznych (np. trygonometrycznych), do których możemy odwołać się w naszym kodzie zamiast definiować je samodzielnie.
W Pythonie biblioteki programistyczne są dostępne poprzez moduły. Moduł to po prostu kod umieszczony na dysku, w miejscu w którym Python może go odnaleźć. Może to być kod napisany w Pythonie, ale są sposoby na pisanie modułów w innych językach programowania. Python znajdzie taki kod jeżeli zostanie on umieszczony w jednym z określonych z góry katalogów.
Każdy może napisać własny moduł do Pythona. W internecie znajdziemy tysiące modułów, które różne osoby i firmy udostępniają. Możemy je pobrać i używać ich do pisania programów. Możemy też tworzyć własne moduły i dzielić się nimi z innymi użytkownikami.
Aby skorzystać z modułu w kodzie naszego programu musimy zaimportować
jego nazwę. Robimy to instrukcją import. Gdy moduł jest już
zaimportowany, możemy używać funkcji i zmiennych, które zostały w nim
zdefiniowane. Robimy to wpisując nazwę modułu, a następnie, po kropce,
nazwę obiektu.
W poniższym przykładzie importujemy moduł o nazwie math i wywołujemy
funkcję sqrt, która zwraca pierwiastek kwadratowy z podanej liczby:
import math
print(math.sqrt(9))Poza modułami, które użytkownicy sami mogą pisać, istnieje zbiór modułów, który zawsze jest dostępny w Pythonie. Ten zbiór nazywamy biblioteką standardową. Znajdziemy w nim dziesiątki modułów, a w nich narzędzia do komunikacji sieciowej, obsługi różnych formatów plików, obliczeń matematycznych etc.
Biblioteka standardowa jest obszernie udokumentowana na oficjalnej stronie Pythona.
Omówienie całej biblioteki standardowej to zadanie na co najmniej kilka tygodni, dlatego podczas tych warsztatów wspomnimy tylko o kilku najbardziej popularnych modułach.
Moduł math zawiera kilkadziesiąt funkcji matematycznych, które mogą
okazać się pomocne przy prostych obliczeniach. Poniżej opisaliśmy kilka
z nich.
Funkcje ceil i floor zwracają wartości zaokrąglone odpowiednio
w dół i w górę:
>>> math.ceil(3.5)
4
>>> math.floor(3.5)
3Funkcja sqrt zwraca pierwiastek kwadratowy z danej liczby:
>>> math.sqrt(25)
5.0pi oraz e reprezentują wartości stałych matematycznych:
>>> math.pi
3.141592653589793
>>> math.e
2.718281828459045🐍 Napisz funkcję, która zwróci wartość pola powierzchni koła
o zadanym promieniu (według wzoru PI * r^2, gdzie r to promień).
Moduł datetime to podstawowe narzędzie do pracy z datami i czasem.
Zawiera obiekty date, datetime oraz timedelta, które reprezentują
odpowiednio datę, datę i czas oraz różnicę w czasie.
Aby otrzymać dzisiejszą datę należy wywołać metodę today na obiekcie
date:
>>> datetime.date.today()
datetime.date(2017, 8, 13)Otrzymany w ten sposób obiekt zawiera trzy atrybuty: year, month
oraz day, czyli odpowiednio rok, miesiąc i dzień.
>>> dzisiaj = datetime.date.today()
>>> dzisiaj.year
2017
>>> dzisiaj.month
8
>>> dzisiaj.day
13Metoda now na obiekcie datetime zwróci nam datę i godzinę, którą mamy
w tej chwili. Poza atrybutami year, month oraz day posiada także
hour, minute, second i microsecond, czyli godzinę, minutę, sekundę
i mikrosekundę.
>>> teraz = datetime.datetime.now()
>>> teraz
datetime.datetime(2017, 8, 13, 18, 53, 13, 366193)
>>> teraz.hour
18
>>> teraz.minute
53
>>> teraz.second
13
>>> teraz.microsecond
366193Oba typy obiektów możemy wypisać na ekran w czytelnym formacie:
>>> print(dzisiaj)
2017-08-13
>>> print(teraz)
2017-08-13 18:53:13.366193Chcąc utworzyć reprezentację dowolnego momentu w czasie, wystarczy
wywołać date lub datetime i podać kolejno year, month, day,
hour, minute, second, microsecond:
>>> print(datetime.date(2010, 5, 10))
2010-05-10
>>> print(datetime.datetime(2020, 11, 23, 15, 7, 30))
2020-11-23 15:07:30🐍 Zobacz co się stanie jeżeli spróbujesz utworzyć obiekt date
z miesiącem spoza zakresu od 1 do 12 lub datę, która nie istnieje, np.
31 kwietnia.
🐍 Zobacz co się stanie jeżeli spróbujesz utworzyć obiekt datetime
z godziną, minutą lub sekundą o wartości spoza dopuszczalnego zakresu
(np. godzina 26).
Jeżeli chcemy zobaczyć różnicę w czasie między dwoma obiektami typu
datetime, możemy je po prostu odjąć od siebie:
>>> a = datetime.datetime(2017, 8, 16, 17, 00)
>>> b = datetime.datetime(2017, 8, 16, 19, 00)
>>> roznica = b - a
>>> roznica
datetime.timedelta(0, 7200)
>>> roznica.seconds
7200W powyższym przykładzie otrzymaliśmy obiekt timedelta, który posiada
atrybut seconds o wartości równej liczbie sekund pomiędzy a i b.
Jeżeli różnica jest większa niż jedna doba, to zostanie ona podzielona
na dwie wartości: seconds i days, czyli sekundy i dni.
>>> c = datetime.datetime(2017, 8, 16, 17, 00)
>>> d = datetime.datetime(2017, 8, 18, 15, 00)
>>> roznica = d - c
>>> roznica.seconds
79200
>>> roznica.days
1Jeżeli do daty c dodamy jeden dzień i 79200 sekund, to otrzymamy d.
🐍 Napisz funkcję, która przyjmuje dwie daty jako argumenty.
Jeżeli druga data jest mniejsza od pierwszej, funkcja powinna zwrócić
None. W przeciwnym wypadku funkcja powinna zwrócić liczbę sekund
dzielącą obie daty. Zwróć uwagę, że różnica może być większa niż jedna
doba. W takim wypadku liczbę dni należy zamienić na sekundy.
Moduł random służy do wykonywania operacji, których wynik jest losowy:
generowania liczb losowych, losowego wybierania obiektów z danego zakresu,
itd.
Funkcja randint przyjmuje dwa integery jako argumenty i zwraca losowo
wybraną liczbę całkowitą, której wartość znajduje się pomiędzy argumentami.
>>> random.randint(1, 100)
9
>>> random.randint(1, 100)
44Funkcja choice przyjmuje jako argument dowolną sekwencję (listę, krotkę,
string) i zwraca losowo wybrany element:
>>> random.choice('ala ma kota')
'm'
>>> random.choice([9, 7, 5, 3])
7
>>> random.choice(('pycon', 'pl', '2017'))
'pl'🐍 Napisz funkcję, która przyjmie jako argument dowolną sekwencję i zwróci krotkę z trzema losowo wybranymi z niej elementami.
Moduł json pozwala zapisywać obiekty Pythona (słowniki i listy) jako
string w formacie JSON (JavaScript Object Notation), który jest
powszechnie używany np. w serwisach internetowych do wymiany danych między
przeglądarką a serwerem.
Żeby zapisać obiekt do stringa należy wywołać funkcję dumps:
>>> json.dumps({'miejsce': 'Ossa', 'data': '2017-08-16'})
'{"miejsce": "Ossa", "data": "2017-08-16"}'
>>> json.dumps([2017, 8, 16])
'[2017, 8, 16]'Do zamiany stringa na słownik lub listę służy funkcja loads:
>>> json.loads('{"miejsce": "Ossa", "data": "2017-08-16"}')
{'miejsce': 'Ossa', 'data': '2017-08-16'}
>>> json.loads('[2017, 8, 16]')
[2017, 8, 16]Wyżej wymieniliśmy tylko kilka najbardziej popularnych modułów, więc zachęcamy do zapoznania się z resztą biblioteki standardowej. Warto zacząć od oficjalnej dokumentacji, ale w internecie znajdziemy mnóstwo artykułów poświęconych stosowaniu biblioteki standardowej na co dzień. Oczywiście nie trzeba znać jej w całości żeby swobodnie programować w Pythonie. Wiele z tych modułów ma bardzo specyficzne zastosowania i większość programistów nigdy z nich nie korzysta. Warto natomiast pamiętać, że jeżeli trafisz na jakiś nowy problem, to dobrze jest najpierw przejrzeć bibliotekę standardową w poszukiwaniu modułu, który może okazać się pomocny.
W tym rozdziale:
- dowiedzieliśmy się czym jest biblioteka standardowa i jak z niej korzystać,
- poznaliśmy moduły
math,datetime,randomijson.
🏁 Następny rozdział: Podsumowanie 🏁