Программирование на Python. Том 1 4 изд.

К настоящему моменту мы остановились на представлении нашей базы данных в виде словаря и попутно рассмотрели некоторые способы реализации структур данных в языке Python. Однако, как уже упоминалось выше, объекты, с которыми мы имели дело до сих пор, - временные объекты; они располагаются в оперативной памяти и исчезают бесследно после завершения работы интерпретатора Python или программы, создавшей их. Чтобы обеспечить долговременное хранение базы данных, ее необходимо сохранить в каком-нибудь файле.

Текстовые файлы

Один из способов обеспечить сохранность данных между запусками программы заключается в сохранении всех данных в простом файле, в виде отформатированного текста. Выработав определенную договоренность о формате представления данных, которая будет использоваться инструментами чтения и записи, мы сможем реализовать любую схему хранения.

Тестовый сценарий создания данных

Чтобы не продолжать дальнейшую работу в интерактивном режиме, напишем сценарий, инициализирующий базу данных, которую требуется сохранить (если вы уже имеете опыт работы с языком Python, то должны знать, что как только вы начинаете писать программный код, занимающий больше одной строки, работа в интерактивном режиме становится утомительной). Сценарий в примере 1.1 создает несколько записей и словарь базы данных, с которыми мы работали до сих пор, но так как он одновременно является модулем, мы сможем импортировать его и избавиться от необходимости всякий раз вводить программный код вручную. В некотором смысле этот модуль и является базой данных, но его реализация не поддерживает возможность изменения данных автоматически или конечным пользователем.

Пример 1.1. PP4E\Preview\initdata.py

#    инициализировать данные для последующего сохранения в файлах

#    записи

bob =    {‘name’:    ‘Bob Smith’,    ‘age’:    42,    ‘pay’:    30000,    ‘job’:    ‘dev’}

sue =    {‘name’:    ‘Sue Jones’,    ‘age’:    45,    ‘pay’:    40000,    ‘job’:    ‘hdw’}

tom =    {‘name’:    ‘Tom’,    ‘age’:    50,    ‘pay’:    0,    ‘job’:    None}

#    база данных db = {}

db[‘bob’] = bob db[‘sue’] = sue db[‘tom’] = tom

if __name__ == ‘__main__’:    # если запускается, как сценарий

for key in db:

print(key, ‘=>\n ‘, db[key])

Как обычно, проверка переменной__name__в конце примера 1.1 возвра

щает true, только если файл был запущен как самостоятельный сценарий, а не был импортирован как модуль. Если запустить пример как самостоятельный сценарий (например, из командной строки, щелчком на ярлыке или из среды IDLE), будет выполнен программный код теста в теле условной инструкции, который выведет содержимое базы данных в поток стандартного вывода (напомню, что функция print использует этот поток по умолчанию).

Ниже приводится пример запуска сценария из командной строки в ОС Windows. В окне Командная строка (Command Prompt) выполните команду cd, чтобы перейти в каталог со сценарием. На других платформах используйте аналогичную программу-консоль:

...\PP4E\Preview> python initdata.py

bob =>

{‘job’: ‘dev’, ‘pay’: 30000, ‘age’: 42, ‘name’: ‘Bob Smith’}

sue =>

{‘job’: ‘hdw’, ‘pay’: 40000, ‘age’: 45, ‘name’: ‘Sue Jones’} tom =>

{‘job’: None, ‘pay’: 0, ‘age’: 50, ‘name’: ‘Tom’}

Соглашения об именовании файлов

Это наш первый файл (он же «сценарий») с исходными текстами, поэтому здесь необходимо сделать три замечания по использованию примеров из книги:

•    Текст .. .\PP4E\Preview> в первой строке предыдущего примера обозначает приглашение к вводу в командной строке и может отличаться в разных платформах. Вам необходимо ввести лишь текст, следующий за этим приглашением (python initdata.py).

•    Во всех примерах в этой книге текст системной подсказки к вводу содержит путь к каталогу в загружаемом пакете с примерами, внутри которого должна запускаться указанная команда. При запуске сценария из командной строки убедитесь, что текущим рабочим каталогом является каталог PP4E\Preview. Это может иметь значение для примеров, использующих файлы в рабочем каталоге.

•    Кроме того, подписи, предшествующие примерам с листингами программного кода из файлов, сообщают, где находится файл в пакете с примерами. Так, подпись к примеру 1.1 выше сообщает, что полное имя сценария в дереве каталогов имеет вид PP4E\Preview\ initdata.py.

Мы будем пользоваться этими соглашениями на протяжении всей книги - в предисловии описано, как получить примеры, если вы собираетесь работать с ними. Иногда, особенно в части книги о системном программировании, я буду указывать в приглашении к вводу более полный путь к каталогу, если это будет необходимо, чтобы уточнить контекст выполнения (например, префикс «С:\» в Windows или дополнительные имена каталогов).

Замечания по поводу сценариев

Выше я уже давал несколько замечаний по поводу интерактивного режима. Теперь, когда мы начинаем использовать файлы сценариев, я также хочу дать несколько общих замечаний по использованию сценариев Python:

•    На некоторых платформах может потребоваться вводить полный путь к каталогу с программой на языке Python. Если путь к выполняемому файлу интерпретатора Python отсутствует в системном пути поиска, замените в Windows, например, команду python на C:\ Python31\python (здесь предполагается, что вы пользуетесь версией Python 3.1).

•    В большинстве систем Windows вообще не обязательно вводить команду python - чтобы запустить сценарий, вполне достаточно ввести только имя файла, поскольку интерпретатор Python обычно регистрируется, как программа для открытия файлов с расширением

«.py».

•    Кроме того, файлы сценариев можно запускать в стандартной среде IDLE (откройте файл и запустите его, воспользовавшись меню Run (Запустить) в окне редактирования файла) или похожим способом в любой другой среде разработки программ на языке Python IDE (например, в Komodo, Eclipse, NetBeans или Wing IDE).

•    Если вы собираетесь запускать файл в Windows щелчком мыши на ярлыке, не забудьте добавить вызов функции input() в конец сценария, чтобы окно с выводом программы не закрылось после ее завершения. В других системах, чтобы обеспечить возможность запуска сценария щелчком на ярлыке, может потребоваться добавить в его начало строку #! и сделать файл выполняемым с помощью команды chmod.

Далее я буду исходить из предположения, что вы в состоянии запустить программный код на языке Python каким-либо способом. Однако если вы столкнетесь с трудностями, за полной информацией о способах запуска программ на языке Python обращайтесь к другим книгам, таким как «Изучаем Python».

Сценарий записи/чтения данных

Теперь осталось лишь реализовать сохранение всех данных из памяти в файле. Добиться этого можно несколькими способами. Самый простой из них заключается в том, чтобы сохранять записи по одной и вставлять между ними разделители, которые можно будет использовать при загрузке данных, чтобы отделять записи друг от друга. В примере 1.2 показан один из способов воплощения этой идеи.

Пример 1.2. PP4E\Preview\make_db_file.py

Сохраняет в файл базу данных, находящуюся в оперативной памяти, используя собственный формат записи; предполагается, что в данных отсутствуют строки ‘endrec.’, ‘enddb.’ и ‘=>’; предполагается, что база данных является словарем словарей; внимание: применение функции eval может быть опасным - она выполняет строки как программный код; с помощью функции eval() можно также реализовать сохранение словарей-записей целиком; кроме того, вместо вызова print(key,file=dbfile) можно использовать вызов dbfile.write(key + ‘\n’);

dbfilename = ‘people-file’

ENDDB = ‘enddb.’

ENDREC = ‘endrec.’

RECSEP = ‘=>’

def storeDbase(db, dbfilename=dbfilename):

"сохраняет базу данных в файл” dbfile = open(dbfilename, ‘w’) for key in db:

print(key, file=dbfile)

for (name, value) in db[key].items():

print(name + RECSEP + repr(value), file=dbfile) print(ENDREC, file=dbfile) print(ENDDB, file=dbfile) dbfile.close()

def loadDbase(dbfilename=dbfilename):

"восстанавливает данные, реконструируя базу данных” dbfile = open(dbfilename) import sys sys.stdin = dbfile db = {} key = input() while key != ENDDB: rec = {} field = input() while field != ENDREC:

name, value = field.split(RECSEP) rec[name] = eval(value) field = input() db[key] = rec key = input() return db

if__name__== ‘__main__’:

from initdata import db storeDbase(db)

Это достаточно сложная программа, отчасти потому, что в ней реализованы обе операции, сохранения и загрузки, а отчасти потому, что эти операции реализованы не самым простым способом. Как будет показано ниже, существуют более простые способы сохранения объектов в файл и чтения их из файла по сравнению с форматированием и парсингом данных вручную.

Однако для реализации простых задач такой подход вполне оправдан. При запуске примера 1.2 как сценария база данных будет сохранена в файл. Он ничего не выводит на экран, но мы можем проверить содержимое файла базы данных в интерактивной оболочке после выполнения сценария внутри IDLE или в окне консоли (так как файл базы данных появится в текущем рабочем каталоге):

...\PP4E\Preview> python make_db_file.py

...\PP4E\Preview> python

>>> for line in open(‘people-file'):

... print(line, end='')

bob

job=>’dev’

pay=>30000

age=>42

name=>’Bob Smith’

endrec.

sue

job=>’hdw’

pay=>40000

age=>45

name=>’Sue Jones’

endrec.

tom

job=>None

pay=>0

age=>50

name=>’Tom’

endrec.

enddb.

Этот файл хранит содержимое базы данных с дополнительными элементами форматирования. Сами данные берутся из тестовой базы данных, созданной модулем, представленным в примере 1.1, который импортируется программным кодом самопроверки в примере 1.2. С точки зрения практического применения, пример 1.2 сам мог бы импортироваться и использоваться для сохранения различных баз данных.

Обратите внимание, что форматирование сохраняемых данных выполняется с помощью функции repr, а обратное преобразование прочитанных данных - с помощью функции eval, которая интерпретирует входную строку как программный код на языке Python. Это позволяет сохранять и воссоздавать такие виды данных, как объект None, но этот способ небезопасен. Не следует использовать функцию eval, если нет уверенности, что база данных не содержит злонамеренный программный код. Однако в нашем случае нет причин для волнений.

Вспомогательные сценарии

Ниже приводятся дополнительные сценарии, которые можно использовать для тестирования. Сценарий в примере 1.3 выполняет загрузку базы данных из файла.

Пример 1.3. PP4E\Preview\dump_db_file.py

from make_db_file import loadDbase db = loadDbase() for key in db:

print(key, ‘=>\n ‘, db[key]) print(db[‘sue’][‘name’])

А сценарий в примере 1.4 загружает базу данных, вносит в нее изменения и сохраняет ее обратно в файл.

Пример 1.4. PP4E\Preview\update_db_file.py

from make_db_file import loadDbase, storeDbase db = loadDbase() db[‘sue’][‘pay’] *= 1.10 db[‘tom’][‘name’] = ‘Tom Tom’ storeDbase(db)

Ниже приводится пример запуска сценариев dump_db_file.py и update_ db_file.py из командной строки, где видно, что между запусками сценария dump_db_file.py изменяются оклад Сью и имя Тома. Обратите внимание, что после завершения каждого из сценариев данные сохраняются, - это обусловлено тем, что наши объекты просто загружаются и сохраняются в текстовом файле:

...\PP4E\Preview> python dump_db_file.py

bob =>

{‘pay’: 30000, ‘job’: ‘dev’, ‘age’: 42, ‘name’: ‘Bob Smith’}

sue =>

{‘pay’: 40000, ‘job’: ‘hdw’, ‘age’: 45, ‘name’: ‘Sue Jones’} tom =>

{‘pay’: 0, ‘job’: None, ‘age’: 50, ‘name’: ‘Tom’}