ประเภทและข้อมูลตัวแปรภายในภาษาไพธอน (ขั้นสูง)
เขียนโดย อ.จักรกฤษณ์ แสงแก้ว สาขาสารสนเทศศาสตร์ คณะวิทยาการสารสนเทศ มหาวิทยาลัยมหาสารคาม

• บทนี้อธิบายโมดูลต่าง ๆ ที่สามารถนำมาใช้ในการแปลงข้อมูลระหว่างอ็อบเจ็คไพธอนไปเป็นข้อมูลรูปแบบอื่น ๆ ซึ่งโมดูลเหล่านั้นถูกใช้ในการอ่านและเขียนฟอร์แมตของไฟล์แบบต่าง ๆ หรือเก็บและแปลงข้อมูลที่เป็นตัวแปรของภาษาไพธอน

ข้อมูลไบนารี่
• ไพธอนมีโมดูลหลายตัวที่ใช้ช่วยในการเข้าและถอดรหัสข้อมูลไบนารี่ เช่น
- โมดูล struct ใช้สำหรับแปลงระหว่างข้อมูลโครงสร้างไบนารี่ (คล้าย C Struct) และข้อมูล Tuple ของไพธอน
- โมดูล array ใช้สำหรับห่อหุ้มข้อมูลอาร์เรย์แบบไบนารี่ ( C Arrays) เข้ามาภายในไพธอนเป็นอ็อบเจ็คแบบซีเควนซ์

รูปแบบ
• การแปลงข้อมูลระหว่างโปรแกรมไพธอน โดยใช้โมดูล
- marshal ใช้การอธิบายข้อมูลง่าย ๆ ซึ่งสนับสนุน Built-in data types รวมถึงอ็อบเจ็คที่เป็น code object(compiled) ไพธอนใช้รูปแบบดังกล่าวอธิบายตัวมันเอง ดังนั้นการเก็บไฟล์เอาไว้บนดีกส์จะอยู่ในรูปแบบ (PyC Files)
- pickle ใช้อธิบายรูปแบบซับซ้อนมากกว่า ซึ่งสนับสนุน User-defined Classes และการอ้างถึงโครงสร้างข้อมูล และอื่น ๆ ซึ่งโมดูลดังกล่าวนี้อธิบายได้สองเวอร์ชั่น คือ pickle และ cpickle ซึ่งแบบแรกถูกเขียนด้วยไพธอนและค่อนข้างทำงานได้ช้า ส่วน cPicle เขียนด้วยภาษา C และทำงานได้เร็วเหมือนกับโมดูล marshal

รูปแบบปลายทาง
• โมดูลในกลุ่มนี้เป็นฟังก์ชั่นที่บอกรูปแบบข้อมูลคล้ายคำสั่ง repr และเครื่องหมาย % เพื่อใช้กับสตริง
- โมดูล pprint สำหรับ print ข้อมูลทุกชนิดของไพธอน ซึ่งอยู่ในรูปแบบที่อ่านได้
- โมดูล repr เป็น built-in function ซึ่งจะสามารถนำไปใช้ได้โดยอักขระต้องไม่มากกว่า 30 ตัวอักษรของแต่ละสตริง

การเข้ารหัสไบนารี่
• ไพธอนสนับสนุนการเข้ารหัส เช่น base64, binhex(ของแม็คอินทอช) , quoted printable, และการเข้ารหัสแบบ uu

โมดูล array
• โมดูลนี้มีประสิทธิภาพในการเก็บข้อมูลแบบอาร์เรย์ และคล้ายกับตัวแปรลีสต์ แต่ทุก ๆ ไอเท็มต้องเป็นชนิดข้อมูลเดียวกันเท่านั้น ซึ่งชนิดข้อมูลจะต้องถูกกำหนดเมื่อมีการสร้างอาร์เรย์

Type code	C Type	Python Type	ขนาด (bytes)
'c'	char	character	1
'b'	signed char	int	1
'B'	unsigned char	int	1
'u'	Py_UNICODE	Unicode character	2
'h'	signed short	int	2
'H'	unsigned short	int	2
'i'	signed int	int	2
'I'	unsigned int	long	2
'l'	signed long	int	4
'L'	unsigned long	long	4
'f'	float	float	4
'd'	double	float	8

พิจารณาตัวอย่างต่อไปนี้

ตัวอย่าง :

>>> from array import array >>> a = array("B", [1, 2, 3, 4, 5, 6]) >>> f = array("B", [1.2 , 2,3 , 4,5 , 5.2])

ภายในโมดูล array ประกอบด้วย member function ดังต่อไปนี้
array
ArrayType
typecode
itemsize
append( x)
buffer_info( )
byteswap( )
count( x)
extend( a)
fromfile( f, n
fromlist( list)
fromstring( s)
fromunicode( s)
index( x)
insert( i, x)
pop( [i])
read( f, n)
remove( x)
reverse( )
tofile( f)
tolist( )
tostring( )
tounicode( )
write( f)

สรุป : โมดูล array มีประสิทธิภาพในการแปลงข้อมูลดิบที่เป็นไบนารี่ให้อยู่ในรูป sequence ซึ่งมีชนิดเป็น integer, float และอื่น ๆ

ตัวอย่าง :

>>> from array import array >>> a = array("i" , "1234 1234567 123456789abcdef") >>> b = array("i" , "1234 1234567 1234567 1234567") >>> c = array("i" , "1234 1234567 1234567 1234567 1234567 1234567 1234567 1234567 1234567 1234567 1234567 1234567") >>> print a array('i', [875770417, 858927392, 926299444, 858927392, 926299444, 1650538808, 1717920867]) >>> print b array('i', [875770417, 858927392, 926299444, 858927392, 926299444, 858927392, 926299444]) >>> print a.tolist() [875770417, 858927392, 926299444, 858927392, 926299444, 1650538808, 1717920867] >>> print repr(a.tostring()) '1234 1234567 123456789abcdef'

# อาร์เรย์เป็นแบบเลขจำนวนเต็ม และป้อนเป็นสตริงที่มีขนาด 4 , 7, 16 ไบต์ตามลำดับ
# สตริงชุดแรกต้องมี 4 ไบต์เท่านั้น และชุดที่ตามมาจะเป็น 7 หรือ 16 ก็ได้

โมดูล struct
• โมดูล struct ประกอบด้วยฟังก์ชั่นต่าง ๆ สำหรับแปลงระหว่างสตริงแบบไบนารีและชนิด tuple

Format	C Type	Python	Notes
x	pad byte	no value
c	char	string of length 1
b	signed char	integer
B	unsigned char	integer
h	short	integer
H	unsigned short	integer
i	int	integer
I	unsigned int	long
l	long	integer
L	unsigned long	long
q	long long	long	(1)
Q	unsigned long long	long	(1)
f	float	float
d	double	float
s	char[]	string
p	char[]	string
P	void *	integer

Character	Byte order	Size and alignment
@	native	native
=	native	standard
<	little-endian	standard
>	big-endian	standard
!	network (= big-endian)	standard

ตัวอย่าง :

>>> from struct import * >>> m = pack('ii', 99,33) >>> m 'c\x00\x00\x00!\x00\x00\x00' >>> unpack('ii',m) (99, 33) >>> calcsize('ii') 8

ตัวอย่างนี้เมื่อเรียกใช้ฟังก์ชั่น pack โดยกำหนดให้มีสมาชิกสองตัว คือ 99 และ 33 โดยให้ทั้งสองเป็นชนิดเลขจำนวนเต็ม (integer) จึงใส่ "ii" ซึ่งหมายถึง integer สองตัว เมื่อผ่านเข้าไปในฟังก์ชั่น pack() จะได้ผลลัพธ์เป็นสตริง และถ้าเอาสตริงดังกล่าวมาผ่านฟังก์ชั่น unpack() โดยกำหนดให้มีชนิดเป็น integer ทั้งสองตัว ("ii") และป้อนสตริงที่เก็บในตัวแปร m เข้าไปในฟังก์ชั่น unpack() จะได้ผลลัพธ์เป็นอาร์เรย์ ซึ่งมีค่า (99,33) และนำไปใช้ในไพธอนได้โดยไม่ต้องไปแปลงชนิดข้อมูล ในขณะที่ฟังก์ชั่น calsize() ใช้สำหรับคำนวณหาขนาดไบต์ทั้งหมดที่ต้องใช้ไป โดยในตัวอย่างนี้ integer ใช้พื้นที่ 4 ไบต์ และ "ii" หมายถึง integer สองตัวจึงมีขนาดเท่ากับ 8 ไบต์

โมดูล xdrlib
• โมดูล xdrlib สำหรับแปลงข้อมูลระหว่างตัวแปรในไพธอนและบริษัท XDR (บริษัท Sun)
• รูปแบบ XDR ใช้สำหรับ Remote Procedure Call ของบริษัท Sun

ตัวอย่าง :
>>> import xdrlib >>> m = xdrlib.Packer() >>> m.pack_uint(555) >>> m.pack_string("Hello World") >>> data = m.get_buffer() >>> print repr(data) '\x00\x00\x02+\x00\x00\x00\x0bHello World\x00' >>> m = xdrlib.Unpacker(data) >>> m.unpack_uint() 555 >>> m.unpack_string() "Hello World" >>> m.done()

ในตัวอย่างนี้เป็นการแปลงข้อมูลในรูปแบบข้อมูลเหมือนในตัวอย่างที่ผ่านมา โดยให้ m เป็นอ็อบเจ็คของคลาส Packer()
จากนั้นเริ่มแพ็คตัวเลข 555 ลงไป และแพ็ก "Hello World" ลงไป จากนั้นตัวแปร data จะเก็บข้อมูลที่ได้รับการเข้ารหัส (pack) เรียบร้อยแล้วซึ่งอยู่ในรูปสตริงทั่วไป ลำดับถัดมาสร้างอ็อบเจ็ค m เป็นคลาสของ Unpacker() และเรียกใช้ฟังก์ชั่น unpack_uint() และ unpack_string() ตามลำดับ ต้องไม่ทำสลับกันเพราะลำดับการแพ็คต้องสอดคล้องกับลำดับการ unpack เมื่อเสร็จเรียบร้อยให้เรียกฟังก์ชั่น done() เพื่อจบทำลายอ็อบเจ็ค m และเคลียส์ค่าของบัฟเฟอร์อ็อบเจ็ค m

โมดูล marshal
• โมดูล marshal ใช้สำหรับแปลงข้อมูลระหว่าง character strings เพื่อให้สามารถเก็บลงบนไฟล์หรือส่งไปยังเน็ตเวอร์คได้

ตัวอย่าง :
>>> from marshal import * >>> m = ("Hello World",[1,2,3,4]) >>> data = dumps(m) >>> k = loads(data) >>> print k ('Hello World', [1, 2, 3, 4])

ตัวอย่างนี้เป็นการแปลงข้อมูลซึ่งเป็นตัวแปรของไพธอนให้เป็นสตริงด้วยฟังก์ชั่น dump() จากนั้นแปลงสตริงดังกล่าวกลับมาด้วยฟังก์ชั่น load() จะทำให้สามารถแปลงชนิดตัวแปรไพธอนไปมาได้อย่างสะดวกและสามารถบันทึกลงไฟล์ได้ด้วย (เพราะเป็นชนิดสตริง)

ตัวอย่าง :
>>> from marshal import * >>> t = 'print "Hello World"' >>> bytecode = compile(t,'','exec') >>> m = dumps(bytecode) >>> f = open("c:\\temp\\m.pyc","wb").write(m) >>> exec loads(open("c:\\temp\\m.pyc","r").read()) Hello World

ตัวอย่างด้านบนนี้นับว่ามีประโยชน์อย่างมาก เพราะในขั้นแรกเราได้ทำการเขียนคำสั่งภาษาไพธอนเก็บไว้ในตัวแปร t จากนั้นคอมไพล์และได้ผลเป็น bytecode ในลำดับถัดมานำเอา bytecode (ซึ่งมีชนิดเป็น code ในไพธอน) และเก็บไว้ในตัวแปร m โดยผ่านการ dumps() ให้เป็นสตริง นำเอาสตริงเก็บไว้ในไฟล์ และเปิดไฟล์ดังกล่าวขึ้นมาเอ็กซีคิวส์

โมดูล pickle
• โมดูล pickle ทำงานเหมือน marshal แต่ไม่สามารถเก็บอ็อบเจ็คชนิด code ได้เหมือน marshal แต่สามารถเก็บข้อมูลที่เป็นชนิดคลาสและอินสแตนท์ได้ การประมวลผลจึงช้ากว่า โมดูล marshal ถ้าต้องการให้เก็บข้อมูลชนิด code object ต้องใช้โมดูล copy_reg ร่วมด้วย

โมดูล cPickle
• โมดูล cPickle เป็นการปรับปรุงโมดูล pickle ให้เร็วขึ้น ซึ่งโมดูล cPickle เขียนขึ้นด้วยภาษาซี

โมดูล pprint
• โมดูล pprint สำหรับการพิมพ์ผ่านเครื่องพิมพ์ เป็นประโยชน์ถ้าท่านต้องพรินต์ข้อมูลที่เป็นโครงสร้างข้อมูลลงไปยังคอนโซล

โมดูล base64
• โมดูล base64 ใช้สำหรับแปลงข้อมูลไบนารีสตริงให้เป็นเท็กซ์ธรรมดา มีสองฟังก์ชั่นสำคัญ encode() และ decode()

ตัวอย่าง :
>>> from base64 import * >>> encode(open("c:\\temp\\a.txt"),open("c:\\temp\\b.txt",'w')) C:\temp>type a.txt Hello world C:\temp>type b.txt SGVsbG8gd29ybGQK

โมดูล repr
• ใช้สำหรับแสดงเครื่องหมาย string ให้กับสตริงที่เป็นแบบ recusive (เกิดซ้ำ)

โมดูล binhex
• โมดูล binhex สำหรับแปลงข้อมูลไบนารีสตริงเป็น Macintosh binhex

ตัวอย่าง :
>>> from binhex import binhex >>> binhex('c:\\temp\\a.txt','c:\\temp\\b.txt') C:\temp>type a.txt Hello world C:\temp>type b.txt (This file must be converted with BinHex 4.0) :"@%ZG(Kd!&4&@&3rN!3!N!80!*!%3@T)C@aXEb"hEh*XC!d+RVX!!!:

โมดูล quopri
• โมดูล quopri สำหรับเข้ารหัส ขึ้นอยู่กับมาตรฐานของ MIME ซึ่งใช้เข้ารหัสและสามารถนำไปใช้ได้ ถ้าท่านต้องการเปีล่ยนข้อความซึ่งประกอบด้วย US ASCII Text เช่น ข้อความที่เขียนขึ้นจากภาษายุโรปไปเป็นข้อความที่ใช้เพียง US ASCII โมดูลนี้มีประโยชน์ถ้าท่านส่งผ่าน steam-powered mail transports ไปให้ผู้ที่ใช้ vintage mail agents

ตัวอย่าง :
>>> from quopri import encode >>> encode(open("c:\\temp\\a.txt"),open("c:\\temp\\b.txt",'w'),0) C:\temp>type a.txt Hello world C:\temp>type b.txt Hello world

โมดูล uu
• โมดูล uu ใช้เข้ารหัสและแปลงเป็นข้อมูลไบนารีไปเป็นเท็กซ์ธรรมดา นิยมนำไปใช้ใน usenet แต่ว่าจะช้าเพราะมีแม่เป็น base64 encoding

การเข้ารหัส UU ใช้ 24 บิต และแปลงแต่ละกลุ่มเป็นลำดับทีละ 4 ตัวอักษร(6 บิตต่อตัวอักษร) การใช้อักขระจาก chr(32) ซึ่งเป็นสเปสบาร์ ไปเป็น chr(95) รวมถึงความยาวและอักขระขึ้นบรรทัดใหม่ ซึ่งการเข้ารหัสแบบ UU ปกติแล้วขยายข้อมูลขึ้นไปได้ 40%

ตัวอย่าง :
>>> from quopri import encode >>> encode(open("c:\\temp\\a.txt"),open("c:\\temp\\b.txt",'w')) C:\temp>type a.txt Hello world C:\temp>type b.txt begin 666 a.txt -2&5L;&\@=V]R;&0-"@ end

โมดูล binascii
• โมดูล binascii สำหรับเข้ารหัส รวมถึง base64, binhex และ uu ซึ่งเวอร์ชั่นใหม่นี้อนุญาตให้ท่านแปลงข้อมูลไบนารีจากรูปแบบ hexadecimal strings ได้

ตัวอย่าง :
>>> from binascii import b2a_base64, a2b_base64 >>> from binascii import b2a_uu, a2b_uu >>> from binascii import b2a_hex, a2b_hex >>> text = "Hello" >>> m = b2a_base64(text) >>> n = a2b_base64(m) >>> print m,n SGVsbG8= Hello >>> m = b2a_uu(text) >>> n = a2b_uu(m) >>> print m,n %2&5L;&\ Hello >>> m = b2a_hex(text) >>> n = a2b_hex(m) >>> print m,n 48656c6c6f Hello