python tqdm模块分析

这两天写我的BSqlier的时候，遇到很多问题，其中有一个就是增加进度条的时候遇到很多很多问题，用的也就是tqdm，那没办法，分析下源码吧…

安装tqdm

没什么可说的

代码语言：javascript复制

pip install tqdm

当然也可以安装最新的开发版

代码语言：javascript复制

pip install -e git https://github.com/tqdm/tqdm.git@master#egg=tqdm

documentation

首先是官方文档 https://pypi.python.org/pypi/tqdm

但是官方文档有很多错误的代码和示范…不知道为什么，那么就根据源码来看吧

源码分析

在分析源码之前

在分析源码之前，我们首先应该看看这个模块的使用方式

自动控制进度更新

首先最基本的用法

代码语言：javascript复制

from tqdm import tqdm
for i in tqdm(range(9)):
    ...

通过一个列表，来生成一个进度条。

这个进度条以9为单位

代码语言：javascript复制

>>> for i in tqdm(range(9)):
...     sleep(0.1)
100%|####################################################################| 9/9 [00:00<00:00,  9.95it/s]

当然除了tqdm，还有trange,使用方式完全相同

代码语言：javascript复制

>>> for i in trange(100):
...     sleep(0.1)
100%|################################################################| 100/100 [00:10<00:00,  9.97it/s]

当然只要传入list就可以了

代码语言：javascript复制

>>> pbar = tqdm(["a", "b", "c", "d"])
>>> for char in pbar:
...         pbar.set_description("Processing %s" % char)
Processing d: 100%|######################################################| 4/4 [00:06<00:00,  1.53s/it]

手动控制更新

除了自动的更新方式，还可以手动的控制更新

代码语言：javascript复制

>>> with tqdm(total=100) as pbar:
...     for i in range(10):
...         sleep(0.1)
...         pbar.update(10)
100%|################################################################| 100/100 [00:01<00:00, 99.60it/s]

还可以这样

代码语言：javascript复制

>>> pbar = tqdm(total=100)
>>> for i in range(10):
...     sleep(0.1)
...     pbar.update(10)
100%|################################################################| 100/100 [00:24<00:00,  4.97it/s] >>> pbar.close()

shell的tqdm用法

官方给出的例子是这样的

代码语言：javascript复制

$ find . -name '*.py' -exec cat {} ; |
    tqdm --unit loc --unit_scale --total 857366 >> /dev/null
100%|███████████████████████████████████| 857K/857K [00:04<00:00, 246Kloc/s]

分析源码

仔细分析源码后发现，其实作者在文档中已经把重要的代码逻辑罗列出来了，但是却没做详尽的说明

代码语言：javascript复制

├─tqdm
│      _version.py
│      _utils.py
│      _tqdm_pandas.py
│      _tqdm_notebook.py
│      _tqdm_gui.py
│      _tqdm.py
│      _main.py
│      __init__.py
│      __main__.py

上面是核心代码

通过看示范的代码，我们能发现使用的核心是tqdm和trange这两个函数，从代码层面分析tqdm的功能，那首先是init.py

init.py

在init.py中，首先能看到__all

代码语言：javascript复制

__all__ = ['tqdm', 'tqdm_gui', 'trange', 'tgrange', 'tqdm_pandas',
           'tqdm_notebook', 'tnrange', 'main', 'TqdmKeyError', 'TqdmTypeError',
           '__version__']

能看到tqdm的所有功能，首先是tqdm，我们跟踪到_tqdm.py

_tqdm.py

能看到tqdm类的声明，首先是初始化

代码语言：javascript复制

def __init__(self, iterable=None, desc=None, total=None, leave=True,
                 file=sys.stderr, ncols=None, mininterval=0.1,
                 maxinterval=10.0, miniters=None, ascii=None, disable=False,
                 unit='it', unit_scale=False, dynamic_ncols=False,
                 smoothing=0.3, bar_format=None, initial=0, position=None,
                 gui=False, **kwargs):

而每个参数的作用，在注释中提到了…

Parameters

• iterable : iterable, optional Iterable to decorate with a progressbar. 可迭代的进度条。 Leave blank to manually manage the updates. 留空手动管理更新？？
• desc : str, optional Prefix for the progressbar. 进度条的描述
• total : int, optional The number of expected iterations. If unspecified, len(iterable) is used if possible. As a last resort, only basic progress statistics are displayed (no ETA, no progressbar). If gui is True and this parameter needs subsequent updating, specify an initial arbitrary large positive integer, e.g. int(9e9). 预期的迭代数目，默认为None，则尽可能的迭代下去，如果gui设置为True，这里则需要后续的更新，将需要指定为一个初始随意值较大的正整数，例如int(9e9)
• leave : bool, optional If [default: True], keeps all traces of the progressbar upon termination of iteration. 保留进度条存在的痕迹，简单来说就是会把进度条的最终形态保留下来，默认为True
• file : io.TextIOWrapper or io.StringIO, optional Specifies where to output the progress messages [default: sys.stderr]. Uses file.write(str) and file.flush() methods. 指定消息的输出
• ncols : int, optional The width of the entire output message. If specified, dynamically resizes the progressbar to stay within this bound. If unspecified, attempts to use environment width. The fallback is a meter width of 10 and no limit for the counter and statistics. If 0, will not print any meter (only stats). 整个输出消息的宽度。如果指定，动态调整的进度停留在这个边界。如果未指定，尝试使用环境的宽度。如果为0，将不打印任何东西（只统计）。
• mininterval : float, optional Minimum progress update interval, in seconds [default: 0.1]. 最小进度更新间隔，以秒为单位（默认值：0.1）。
• maxinterval : float, optional Maximum progress update interval, in seconds [default: 10.0]. 最大进度更新间隔，以秒为单位（默认值：10）。
• miniters : int, optional Minimum progress update interval, in iterations. If specified, will set mininterval to 0. 最小进度更新周期
• ascii : bool, optional If unspecified or False, use unicode (smooth blocks) to fill the meter. The fallback is to use ASCII characters 1-9 #. 如果不设置，默认为unicode编码
• disable : bool, optional Whether to disable the entire progressbar wrapper [default: False]. 是否禁用整个进度条包装(如果为True，进度条不显示)
• unit : str, optional String that will be used to define the unit of each iteration [default: it]. 将被用来定义每个单元的字符串？？？
• unit_scale : bool, optional If set, the number of iterations will be reduced/scaled automatically and a metric prefix following the International System of Units standard will be added (kilo, mega, etc.) [default: False]. 如果设置，迭代的次数会自动按照十、百、千来添加前缀，默认为false
• dynamic_ncols : bool, optional If set, constantly alters ncols to the environment (allowing for window resizes) [default: False]. 不断改变ncols环境，允许调整窗口大小
• smoothing : float, optional Exponential moving average smoothing factor for speed estimates (ignored in GUI mode). Ranges from 0 (average speed) to 1 (current/instantaneous speed) [default: 0.3].
• bar_format : str, optional Specify a custom bar string formatting. May impact performance. If unspecified, will use ‘{l_bar}{bar}{r_bar}’, where l_bar is ‘{desc}{percentage:3.0f}%|’ and r_bar is ‘| {n_fmt}/{total_fmt} [{elapsed_str}<{remaining_str}, {rate_fmt}]’ Possible vars: bar, n, n_fmt, total, total_fmt, percentage, rate, rate_fmt, elapsed, remaining, l_bar, r_bar, desc. 自定义栏字符串格式化…默认会使用{l_bar}{bar}{r_bar}的格式，格式同上
• initial : int, optional The initial counter value. Useful when restarting a progress bar [default: 0]. 初始计数器值，默认为0
• position : int, optional Specify the line offset to print this bar (starting from 0) Automatic if unspecified. Useful to manage multiple bars at once (eg, from threads). 指定偏移，这个功能在多个条中有用
• gui : bool, optional WARNING: internal parameter - do not use. Use tqdm_gui(…) instead. If set, will attempt to use matplotlib animations for a graphical output [default: False]. 内部参数…

Returns

• out : decorated iterator. 返回为一个迭代器

其实不用分析更多代码，这里已经把tqdm的核心功能展示出来了，接下来我们看别的函数

trange

在_tqdm文件的最后我们能找到trange的定义

代码语言：javascript复制

def trange(*args, **kwargs):
    """
    A shortcut for tqdm(xrange(*args), **kwargs).
    On Python3  range is used instead of xrange.
    """
    return tqdm(_range(*args), **kwargs)

很容易看到其实就是调用了相应参数的tqdm。

所以

代码语言：javascript复制

for i in trange(10): #same as: for i in tqdm(xrange(10))

tqdm的write方法

仔细分析文档的发现作者在不经意间还是写了很多重要的东西，就比如tqdm的write方法。

如果测试过，你就会发现如果我们在tqdm的每次迭代中，输出任何语句，都会使得tqdm会重新输出一个新的进度条。

但是其实tqdm模块本身提供了输出信息的方法，也就是write方法

具体使用方法是这样的

代码语言：javascript复制

>>> from tqdm import tqdm, trange

>>> from time import sleep

>>> bar = trange(10)
>>> for i in bar:
...     sleep(0.1)
...     if not (i % 3):
...         tqdm.write("Done task %i" % i)
Done task 0
Done task 3
Done task 6
Done task 9
100%|##################################################################| 10/10 [00:45<00:00,  3.73s/it]

事实上，文档中作者提到一个问题，由于环境的不确定，所以直接把print替换成tqdm.write()或许是不可取的，但其实我们只要把sys.stdout重定向到tqdm.write()就可以了，因为write的输出其实是就是sys.stdout输出的。

代码语言：javascript复制

def write(cls, s, file=sys.stdout, end="n"):
       """
       Print a message via tqdm (without overlap with bars)
       """
       fp = file

       # Clear all bars
       inst_cleared = []
       for inst in cls._instances:
           # Clear instance if in the target output file
           # or if write output   tqdm output are both either
           # sys.stdout or sys.stderr (because both are mixed in terminal)
           if inst.fp == fp or all(f in (sys.stdout, sys.stderr)
                                   for f in (fp, inst.fp)):
               inst.clear()
               inst_cleared.append(inst)
       # Write the message
       fp.write(s)
       fp.write(end)
       # Force refresh display of bars we cleared
       for inst in inst_cleared:
           inst.refresh()
       # TODO: make list of all instances incl. absolutely positioned ones?

我们可以通过实例化一个类来完成，文档中给了代码

代码语言：javascript复制

from time import sleep

import contextlib
import sys

from tqdm import tqdm

class DummyTqdmFile(object):
    """Dummy file-like that will write to tqdm"""
    file = None
    def __init__(self, file):
        self.file = file

    def write(self, x):
        # Avoid print() second call (useless n)
        if len(x.rstrip()) > 0:
            tqdm.write(x, file=self.file)

@contextlib.contextmanager
def stdout_redirect_to_tqdm():
    save_stdout = sys.stdout
    try:
        sys.stdout = DummyTqdmFile(sys.stdout)
        yield save_stdout
    # Relay exceptions
    except Exception as exc:
        raise exc
    # Always restore sys.stdout if necessary
    finally:
        sys.stdout = save_stdout

def blabla():
    print("Foo blabla")

# Redirect stdout to tqdm.write() (don't forget the `as save_stdout`)
with stdout_redirect_to_tqdm() as save_stdout:
    # tqdm call need to specify sys.stdout, not sys.stderr (default)
    # and dynamic_ncols=True to autodetect console width
    for _ in tqdm(range(3), file=save_stdout, dynamic_ncols=True):
        blabla()
        sleep(.5)

# After the `with`, printing is restored
print('Done!')

我们只需要调用with stdout_redirect_to_tqdm() as save_stdout:

就可以自动把print重定向到tqdm.write()

tqdm_notebook & tnrange

通过上面的代码来看，这两个函数也相同，tnrange可以说是tqdm_notebook的短标签。

代码语言：javascript复制

def tnrange(*args, **kwargs):
    """
    A shortcut for tqdm_notebook(xrange(*args), **kwargs).
    On Python3  range is used instead of xrange.
    """
    return tqdm_notebook(_range(*args), **kwargs)

所以

代码语言：javascript复制

>>> for i in tnrange(10): #same as: for i in tqdm_notebook(xrange(10))

但是有很多问题，文档里这部分代码是

代码语言：javascript复制

>>> from tqdm import tnrange, tqdm_notebook

>>> for i in tnrange(4):
...     for j in tnrange(10):
...         sleep(0.1)

但是我执行会报错

代码语言：javascript复制

Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
  File "e:python2.7libsite-packagestqdm__init__.py", line 28, in tnrange
    return _tnrange(*args, **kwargs)
  File "e:python2.7libsite-packagestqdm_tqdm_notebook.py", line 219, in tnrange
    return tqdm_notebook(_range(*args), **kwargs)
  File "e:python2.7libsite-packagestqdm_tqdm_notebook.py", line 171, in __init__
    self.sp = self.status_printer(self.fp, self.total, self.desc)
  File "e:python2.7libsite-packagestqdm_tqdm_notebook.py", line 89, in status_printer
    pbar = IntProgress(min=0, max=total)
NameError: global name 'IntProgress' is not defined
global name 'IntProgress' is not defined

Exception AttributeError: "'tqdm_notebook' object has no attribute 'sp'" in <bound method tqdm_notebook.__del__ of 0/|/  0%|| 0/4 [00:00<?, ?it/s]> ignored

跟踪过去，发现是模块加载的有问题

代码语言：javascript复制

try:  # IPython 4.x / 3.x
        from ipywidgets import IntProgress, HBox, HTML
    except ImportError:
        try:  # IPython 2.x
            from ipywidgets import IntProgressWidget as IntProgress
            from ipywidgets import ContainerWidget as HBox
            from ipywidgets import HTML
        except ImportError:
            pass

这里报错pass了，但是后面仍然引用了IntProgress

好吧…我放弃了

tgrange & tqdm_gui

代码语言：javascript复制

>>> from tqdm_gui import tgrange[, tqdm_gui]
>>> for i in tgrange(10): #same as: for i in tqdm_gui(xrange(10))

tqdm_pandas

代码语言：javascript复制

>>> import pandas as pd
    >>> import numpy as np
    >>> from tqdm import tqdm, tqdm_pandas
    >>>
    >>> df = pd.DataFrame(np.random.randint(0, 100, (100000, 6)))
    >>> tqdm_pandas(tqdm())  # can use tqdm_gui, optional kwargs, etc
    >>> # Now you can use `progress_apply` instead of `apply`
    >>> df.groupby(0).progress_apply(lambda x: x**2)

有时间继续补完…

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