Python标准库常用模块

Python标准库包含了很多实用的模块，这些模块能帮助我们完成各种常见任务。学会使用标准库，可以大大提高编程效率。

操作系统交互模块

os模块：文件和目录操作

os模块提供了与操作系统交互的各种功能。

import os

# 获取当前工作目录
current_dir = os.getcwd()
print("当前目录:", current_dir)

# 列出目录内容
files = os.listdir(".")
print("当前目录文件:", files)

# 创建新目录
os.mkdir("new_folder")

# 删除文件
if os.path.exists("temp.txt"):
    os.remove("temp.txt")

# 检查路径类型
print("是否是文件:", os.path.isfile("example.py"))
print("是否是目录:", os.path.isdir("new_folder"))

shutil模块：高级文件操作

shutil模块提供了更便捷的文件操作功能。

import shutil

# 复制文件
shutil.copy("source.txt", "backup.txt")

# 复制整个目录
shutil.copytree("source_dir", "backup_dir")

# 移动文件或目录
shutil.move("old_location.txt", "new_location.txt")

# 删除目录（包括所有内容）
shutil.rmtree("directory_to_delete")

系统相关功能

sys模块：系统信息

sys模块提供与Python解释器相关的功能。

import sys

# 获取命令行参数
print("脚本名:", sys.argv[0])
print("所有参数:", sys.argv)

# Python解释器信息
print("Python版本:", sys.version)
print("系统平台:", sys.platform)

# 标准输入输出
sys.stdout.write("这是标准输出\n")
sys.stderr.write("这是错误输出\n")

# 退出程序
if len(sys.argv) < 2:
    print("需要提供参数")
    sys.exit(1)

时间和日期处理

time模块：基本时间操作

import time

# 获取当前时间戳
timestamp = time.time()
print("当前时间戳:", timestamp)

# 暂停程序
print("开始等待...")
time.sleep(2)  # 暂停2秒
print("等待结束")

# 格式化时间
local_time = time.localtime()
formatted = time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S", local_time)
print("格式化时间:", formatted)

datetime模块：高级日期处理

from datetime import datetime, date, timedelta

# 当前日期时间
now = datetime.now()
print("当前时间:", now)

# 特定日期
birthday = date(2024, 12, 25)
print("圣诞节:", birthday)

# 日期计算
tomorrow = date.today() + timedelta(days=1)
next_week = datetime.now() + timedelta(weeks=1)

print("明天:", tomorrow)
print("下周:", next_week)

# 日期格式化
formatted = now.strftime("%Y年%m月%d日 %H时%M分")
print("中文格式:", formatted)

数学计算和随机数

math模块：数学函数

import math

# 基本数学运算
print("圆周率:", math.pi)
print("自然常数:", math.e)

# 三角函数
angle = math.radians(45)  # 角度转弧度
print("sin(45°):", math.sin(angle))

# 对数和指数
print("2的10次方:", math.pow(2, 10))
print("100的自然对数:", math.log(100))

# 取整函数
print("向上取整:", math.ceil(3.2))
print("向下取整:", math.floor(3.8))
print("四舍五入:", round(3.6))

random模块：随机数生成

import random

# 生成随机数
print("0-1之间的随机数:", random.random())
print("1-10的随机整数:", random.randint(1, 10))

# 从序列中随机选择
fruits = ["苹果", "香蕉", "橙子", "葡萄"]
print("随机水果:", random.choice(fruits))

# 随机抽样
numbers = list(range(1, 101))
sample = random.sample(numbers, 5)
print("随机抽样:", sample)

# 打乱序列顺序
cards = ["红桃A", "黑桃K", "方块Q", "梅花J"]
random.shuffle(cards)
print("洗牌后:", cards)

字符串和正则表达式

字符串基本操作

# 字符串常用方法
text = " Python编程教程 "

print("去除空格:", text.strip())
print("转为大写:", text.upper())
print("替换内容:", text.replace("Python", "Java"))
print("分割字符串:", "a,b,c".split(","))
print("连接字符串:", "-".join(["2024", "01", "01"]))

# 字符串格式化
name = "小明"
age = 20
message = "{}今年{}岁".format(name, age)
print(message)

# f-string (Python 3.6+)
message = f"{name}今年{age}岁"
print(message)

re模块：正则表达式

import re

# 查找匹配
text = "我的电话是138-0013-8000，邮箱是test@fly63.com"
phone_pattern = r'\d{3}-\d{4}-\d{4}'
emails = re.findall(r'\b[A-Za-z0-9._%+-]+@[A-Za-z0-9.-]+\.[A-Z|a-z]{2,}\b', text)

print("找到的电话:", re.findall(phone_pattern, text))
print("找到的邮箱:", emails)

# 替换文本
new_text = re.sub(phone_pattern, "***-****-****", text)
print("替换后:", new_text)

# 分割字符串
data = "苹果,香蕉;橙子|葡萄"
items = re.split(r'[,;|]', data)
print("分割结果:", items)

文件查找和路径处理

glob模块：文件查找

import glob

# 查找所有Python文件
python_files = glob.glob("*.py")
print("Python文件:", python_files)

# 递归查找
all_text_files = glob.glob("**/*.txt", recursive=True)
print("所有文本文件:", all_text_files)

# 多种模式匹配
images = glob.glob("*.jpg") + glob.glob("*.png") + glob.glob("*.gif")
print("图片文件:", images)

os.path模块：路径处理

import os

# 路径拼接
full_path = os.path.join("folder", "subfolder", "file.txt")
print("完整路径:", full_path)

# 路径分割
directory, filename = os.path.split("/home/user/document.txt")
print("目录:", directory)
print("文件名:", filename)

# 获取文件扩展名
name, ext = os.path.splitext("image.jpg")
print("文件名:", name)
print("扩展名:", ext)

# 获取绝对路径
abs_path = os.path.abspath("relative/path")
print("绝对路径:", abs_path)

数据格式处理

json模块：JSON数据处理

import json

# Python对象转JSON
data = {
    "name": "张三",
    "age": 25,
    "courses": ["数学", "英语", "编程"],
    "is_student": True
}

json_string = json.dumps(data, ensure_ascii=False, indent=2)
print("JSON字符串:")
print(json_string)

# JSON转Python对象
parsed_data = json.loads(json_string)
print("解析后的数据:", parsed_data)

# 读写JSON文件
with open("data.json", "w", encoding="utf-8") as f:
    json.dump(data, f, ensure_ascii=False, indent=2)

with open("data.json", "r", encoding="utf-8") as f:
    loaded_data = json.load(f)
    print("从文件加载:", loaded_data)

网络访问

urllib模块：网页访问

from urllib.request import urlopen
from urllib.parse import urlencode
import json

def get_webpage(url):
    """获取网页内容"""
    try:
        with urlopen(url) as response:
            content = response.read().decode('utf-8')
            return content
    except Exception as e:
        print(f"访问失败: {e}")
        return None

# 使用示例
# content = get_webpage("https://www.fly63.com")
# if content:
#     print("网页内容长度:", len(content))

数据压缩

zlib和gzip模块：数据压缩

import zlib
import gzip

# 使用zlib压缩
original_data = b"这是一段需要压缩的文本数据" * 100
compressed = zlib.compress(original_data)
decompressed = zlib.decompress(compressed)

print("原始大小:", len(original_data))
print("压缩后:", len(compressed))
print("解压后相等:", original_data == decompressed)

# 使用gzip读写压缩文件
with gzip.open("data.txt.gz", "wt", encoding="utf-8") as f:
    f.write("这是压缩的文本内容")

with gzip.open("data.txt.gz", "rt", encoding="utf-8") as f:
    content = f.read()
    print("读取的压缩内容:", content)

性能测试

timeit模块：代码性能测试

import timeit

# 测试两种方法的性能
code1 = """
result = []
for i in range(1000):
    result.append(i * 2)
"""

code2 = """
result = [i * 2 for i in range(1000)]
"""

time1 = timeit.timeit(code1, number=1000)
time2 = timeit.timeit(code2, number=1000)

print("循环方法时间:", time1)
print("列表推导式时间:", time2)
print("列表推导式更快:", time2 < time1)

实际应用示例

文件备份脚本

import os
import shutil
from datetime import datetime

def backup_files(source_dir, backup_dir):
    """备份目录中的文件"""
    if not os.path.exists(source_dir):
        print("源目录不存在")
        return False
    
    # 创建带时间戳的备份目录
    timestamp = datetime.now().strftime("%Y%m%d_%H%M%S")
    backup_path = os.path.join(backup_dir, f"backup_{timestamp}")
    
    try:
        # 复制目录
        shutil.copytree(source_dir, backup_path)
        print(f"备份成功: {backup_path}")
        return True
    except Exception as e:
        print(f"备份失败: {e}")
        return False

# 使用示例
backup_files("./documents", "./backups")

日志文件分析

import re
from collections import Counter

def analyze_log_file(log_file):
    """分析日志文件"""
    if not os.path.exists(log_file):
        print("日志文件不存在")
        return
    
    ip_pattern = r'\d+\.\d+\.\d+\.\d+'
    ips = []
    
    with open(log_file, 'r', encoding='utf-8') as f:
        for line in f:
            # 提取IP地址
            match = re.search(ip_pattern, line)
            if match:
                ips.append(match.group())
    
    # 统计IP出现次数
    ip_count = Counter(ips)
    
    print("访问最多的IP地址:")
    for ip, count in ip_count.most_common(5):
        print(f"  {ip}: {count}次")
    
    print(f"总访问次数: {len(ips)}")
    print(f"独立IP数量: {len(ip_count)}")

# 使用示例
analyze_log_file("access.log")

学习建议

查阅官方文档：Python官方文档是最准确的学习资源
多动手实践：实际编写代码来熟悉各个模块
查看模块帮助：使用help(模块名)查看详细说明
阅读源码：查看标准库源码学习编程技巧
关注常用模块：重点掌握os、sys、datetime、json等常用模块

掌握Python标准库的使用，能够让你在开发过程中事半功倍。这些模块经过充分测试和优化，是Python编程的重要工具。

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链接: https://fly63.com/course/36_2108