python初步学习-python模块之 os、sys、random、itertools、colorsys模块

一、os模块

os 模块在运维工作中是很常用的一个模块。通过os模块调用系统命令。os模块可以跨平台使用。

说明：os模块是对操作系统进行调用的接口

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26

os.pardir  #获取当前目录的父目录字符串名：('..') os.makedirs('dirname1/dirname2')    #可生成多层递归目录 os.removedirs('dirname1')    #若目录为空，则删除，并递归到上一级目录，如若也为空，则删除，依此类推 os.mkdir('dirname')    #生成单级目录；相当于shell中mkdir dirname os.rmdir('dirname')    #删除单级空目录，若目录不为空则无法删除，报错；相当于shell中rmdir dirname os.listdir('dirname')    #列出指定目录下的所有文件和子目录，包括隐藏文件，并以列表方式打印 os.remove()  #删除一个文件 os.rename("oldname","newname")  #重命名文件/目录 os.stat('path/filename')  #获取文件/目录信息 os.sep    #输出操作系统特定的路径分隔符，win下为"\\",Linux下为"/" os.linesep    #输出当前平台使用的行终止符，win下为"\t\n",Linux下为"\n" os.pathsep    #输出用于分割文件路径的字符串 os.name    #输出字符串指示当前使用平台。win->'nt'; Linux->'posix' os.system("bash command")  #运行shell命令，直接显示 os.environ  #获取系统环境变量 os.path.abspath(path)  #返回path规范化的绝对路径 os.path.split(path)  #将path分割成目录和文件名二元组返回 os.path.dirname(path)  #返回path的目录。其实就是os.path.split(path)的第一个元素 os.path.basename(path)  #返回path最后的文件名。如何path以／或\结尾，那么就会返回空值。即os.path.split(path)的第二个元素 os.path.exists(path)  #如果path存在，返回True；如果path不存在，返回False os.path.isabs(path)  #如果path是绝对路径，返回True os.path.isfile(path)  #如果path是一个存在的文件，返回True。否则返回False os.path.isdir(path)  #如果path是一个存在的目录，则返回True。否则返回False os.path.join(path1[, path2[, ...]])  #将多个路径组合后返回，第一个绝对路径之前的参数将被忽略 os.path.getatime(path)  #返回path所指向的文件或者目录的最后存取时间 os.path.getmtime(path)  #返回path所指向的文件或者目录的最后修改时间

在 import os的时候，建议使用import os而非from os import *。这样可以避免os.open()不会覆盖内置函数open().

(1)os.name()

判断系统类型

import os
print os.name

# linux和Unix系统会返回`posix`
# windows 系统会返回`nt`

(2)os.system()

执行系统命令的模块，返回命令执行的状态码，开启一个子shell执行命令

import os

cmd = 'ifconfig'

retval = os.system(cmd)
print retval

# 结果为 0
# 表示命令执行成功，否则为失败

(3)os.popen()

popen也是去执行一个命令，不过相比system(cmd)，os.popen(command [, mode='r' [, bufsize]]),参数更多，而且是开启一个管道去执行。

• cmd - 执行的命令
• mode - 模式权限可以是'r'（默认）或'w'
• buffering - 0意味着无缓冲；1意味着行缓冲；其它正值表示使用参数大小的缓冲（大概值，以字节为单位）。负的bufsize意味着使用系统的默认值，一般来说，对于tty设备，它是行缓冲；对于其它文件，它是全缓冲。如果没有改参数，使用系统的默认值。（不明白？？？？）

import os
cmd = 'mkdir nwdir'
a = os.popen(cmd)
print a
print type(a)


#返回结果
#
#

(4)os.listdir(path)

打印指定目录的文件,返回一个列表

import os
a = os.listdir('/tmp')
print a

(5)os.getcwd()

返回当前绝对路径,返回类型为str

import os
a = os.getcwd()
print a

(6)os.chdir(path)

改变当前路径

import os
print os.getcwd()

os.chdir(/tmp/aaa)

print os.getcwd()

(7)os.mkdir()

mkdir(path [, mode=0755])
默认权限是0755
如果目录已存在，会异常OSError

(8)os.remove(path)

删除文件，只能删除文件

(9)os.rmdir(path)

删除目录，只能删除目录

回到顶部

(10)os.path

该模块主要是针对路径的操作。

(11)os.path.abspath(path)

返回绝对路径，主要有引号

import os
print os.path.abspath('.')

#结果
D:\Python\project

(12)os.path.basename(path)

返回文件名，类似linux 中的basename命令

import os
print os.path.basename('D:\Python\project')

#结果
project

(13)os.path.dirname(path)

返回文件路径，不包含文件名，类似linux中的dirname命令

import os
print os.path.dirname('D:\Python\project')

#结果
D:\Python

(14)os.path.exists(path)

判断路径是否存在，存在返回True，不存在返回False

a = 'D:\Python\project11111'

print os.path.exists(a)

#结果
False

类似这种：

命令	说明
os.path.isfile	判断是否是文件
os.path.isdir	判断是否是目录
os.path.isline	判断是否是个链接文件
os.path.ismount	判断是否是挂载点
os.path.isabs	判断是否是绝对路径

(15)os.path.join(path1,path2)

把 path1、path2文件或目录合并成一个路径

 

 二、sys模块

sys模块包含了与Python解释器和它的环境有关的函数。当Python执行import sys语句的时候，它在sys.path变量中所列目录中寻找sys.py模块。如果找到了这个文件，这个模块的主块中的语句将被运行，然后这个模块将能够被你 使用 。注意，初始化过程仅在我们 第一次 输入模块的时候进行。另外，“sys”是“system”的缩写。Sys模块函数之多，我只能选取自己认为比较实用的一些函数列在此处。借马云找员工的说法,”找最合适的而不是最天才的”，这句话，我个人觉得在很多方面都能适应，学习也不在话下。Sys模块功能的确很多，但我们应该将重点放在那些功能才是最适合我们的，为此，我列的这些函数，就是我认为比较适合我以后开发的函数。

1 2 3 4 5 6 7 8

sys.argv           #命令行参数List，第一个元素是程序本身路径 sys.exit(n)        #退出程序，正常退出时exit(0) sys.version        #获取Python解释程序的版本信息 sys.maxint         #最大的Int值 sys.path           #返回模块的搜索路径，初始化时使用PYTHONPATH环境变量的值 sys.platform       #返回操作系统平台名称 sys.stdout.write('please:') val = sys.stdin.readline()[:-1]

(1)sys.argv

很多人会想，我如何给我的程序在外部传递参数呢？这个，就可以实现。如：

Tesy.py

Import sys

Print sys.argv[number]

一般情况下，number为0是这个脚本的名字，1，2…则为命令行下传递的参数.如：

Test.py脚本内容：

import sys

print sys.argv[0]

print sys.argv[1]

print sys.argv[2]

print sys.argv[3]

那么

[root@databak scripts]# python test.py arg1 arg2 arg3

test.py

arg1

arg2

arg3

看到，对应的关系了吗？

sys模块中的argv变量通过使用点号指明——sys.argv——这种方法的一个优势是这个名称不会与任何在你的程序中使用的argv变量冲突。另外，它也清晰地表明了这个名称是sys模块的一部分。

sys.argv变量是一个字符串的 列表 （列表会在后面的章节详细解释）。特别地，sys.argv包含了 命令行参数 的列表，即使用命令行传递给你的程序的参数。

这里，当我们执行python using_sys.py we are arguments的时候，我们使用python命令运行using_sys.py模块，后面跟着的内容被作为参数传递给程序。Python为我们把它存储在sys.argv变量中。

记住，脚本的名称总是sys.argv列表的第一个参数。所以，在这里，'using_sys.py'是sys.argv[0]、'we'是sys.argv[1]、'are'是sys.argv[2]以及'arguments'是sys.argv[3]。注意，Python从0开始计数，而非从1开始。

(2)sys.platform

大家都知道，当今的程序比较流行的是跨平台。简单的说就是这段程序既可以在windows下，换到linux下也可以不加修改的运行起来，听起来就不错。所以，这个函数就可以派上用场了。

假设，我们想实现一个清除终端，linux下用clear, windows下用cls

Ostype=sys.platform()

If ostype==”linux” or ostype==”linux2”:

Cmd=”clear”

Else:

  Cmd=”cls”

(3) sys.exit(n)

执行至主程序的末尾时,解释器会自动退出. 但是如果需要中途退出程序, 你可以调用sys.exit 函数, 它带有一个可选的整数参数返回给调用它的程序. 这意味着你可以在主程序中捕获对sys.exit 的调用。（注：0是正常退出，其他为不正常，可抛异常事件供捕获!）

sys.exit从python程序中退出，将会产生一个systemExit异常，可以为此做些清除除理的工作。这个可选参数默认正常退出状态是0，以数值为参数的范围为：0-127。其他的数值为非正常退出，还有另一种类型，在这里展现的是strings对象类型。

(4)sys.path

大家对模块都有一定了解吧？大家在使用模块的某一个功能前，是不是需要导入呢？答案是需要。那import,__import__命令就不用提干嘛的了吧。那大家在执行import module_name的时候，python内部发生了什么呢？简单的说，就是搜索module_name。根据sys.path的路径来搜索module.name

>>> sys.path

['', '/usr/local/lib/python24.zip', '/usr/local/lib/python2.4', '/usr/local/lib/python2.4/plat-freebsd4', '/usr/local/lib/python2.4/lib-tk', '/usr/local/lib/python2.4/lib-dynload', '/usr/local/lib/python2.4/site-packages']

大家以后写好的模块就可以放到上面的某一个目录下，便可以正确搜索到了。当然大家也可以添加自己的模块路径。Sys.path.append(“mine module path”).

sys.path包含输入模块的目录名列表。我们可以观察到sys.path的第一个字符串是空的——这个空的字符串表示当前目录也是sys.path的一部分，这与PYTHONPATH环境变量是相同的。这意味着你可以直接输入位于当前目录的模块。否则，你得把你的模块放在sys.path所列的目录之一。首先，我们利用import语句 输入 sys模块。基本上，这句语句告诉Python，我们想要使用这个模块。sys模块包含了与Python解释器和它的环境有关的函数。

(5)sys.modules

This is a dictionary that maps module names to modules which have already been loaded. This can be manipulated to force reloading of modules and other tricks.

Python.org手册里已经说的很明白了。

For names in sys.modules.keys():

If names != ’sys’:

(6)sys.stdin,sys.stdout,sys.stderr

stdin , stdout , 以及stderr 变量包含与标准I/O 流对应的流对象. 如果需要更好地控制输出,而print 不能满足你的要求, 它们就是你所需要的. 你也可以替换它们, 这时候你就可以重定向输出和输入到其它设备( device ), 或者以非标准的方式处理它们

  三、random模块

random() 函数中常见的函数如下

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-

import random

print( random.randint(1,10) )        # 产生 1 到 10 的一个整数型随机数  
print( random.random() )             # 产生 0 到 1 之间的随机浮点数
print( random.uniform(1.1,5.4) )     # 产生  1.1 到 5.4 之间的随机浮点数，区间可以不是整数
print( random.choice('tomorrow') )   # 从序列中随机选取一个元素
print( random.randrange(1,100,2) )   # 生成从1到100的间隔为2的随机整数

a=[1,3,5,6,7]                # 将序列a中的元素顺序打乱
random.shuffle(a)
print(a)

1.random.random()

 #用于生成一个0到1的

随机浮点数：0<= n < 1.0

import random
random.random()


2.random.uniform(a,b) 
#用于生成一个指定范围内的随机符点数，两个参数其中一个是上限，一个是下限。如果a > b，则生成的随机数n: a <= n <= b。如果 a 

四、sys模块 

itertools是python内置的模块，使用简单且功能强大，这里尝试汇总整理下，并提供简单应用示例；如果还不能满足你的要求，欢迎加入补充。

      使用只需简单一句导入：import itertools

（1）chain()

      与其名称意义一样，给它一个列表如 lists/tuples/iterables，链接在一起；返回iterables对象。

letters = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f']
booleans = [1, 0, 1, 0, 0, 1]
 
    print(list(itertools.chain(letters,booleans)))
#     ['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 1, 0, 1, 0, 0, 1]
 
    print(tuple(itertools.chain(letters,letters[3:])))
#     ('a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'd', 'e', 'f')
 
    print(set(itertools.chain(letters,letters[3:])))
#     {'a', 'd', 'b', 'e', 'c', 'f'}
        
    print(list(itertools.chain(letters,letters[3:])))
#     ['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'd', 'e', 'f']
 
    for item in list(itertools.chain(letters,booleans)):
        print(item)

（2）count()

      生成无界限序列，count(start=0, step=1) ，示例从100开始，步长为2，循环10，打印对应值；必须手动break，count()会一直循环。

 i = 0
    for item in itertools.count(100,2):
        i += 1
        if i > 10 : break
        
        print(item)  

（3）filterfalse ()

      Python filterfalse(contintion,data) 迭代过滤条件为false的数据。如果条件为空，返回data中为false的项；

booleans = [1, 0, 1, 0, 0, 1]
numbers = [23, 20, 44, 32, 7, 12]
 
print(list(itertools.filterfalse(None,booleans)))
#     [0, 0, 0]
print(list(itertools.filterfalse(lambda x : x < 20,numbers)))

（4）compress()

返回我们需要使用的元素，根据b集合中元素真值，返回a集中对应的元素。

print(list(itertools.compress(letters,booleans)))

# ['a', 'c', 'f']

（5）starmap()

      针对list中的每一项，调用函数功能。starmap(func,list[]) ；

starmap(pow, [(2,5), (3,2), (10,3)]) --> 32 9 1000
 
>>> from itertools import *
>>> x = starmap(max,[[5,14,5],[2,34,6],[3,5,2]])
>>> for i in x:
>>> print (i)
14
34
5

（6）repeat()

repeat(object[, times]) 重复times次；

repeat(10, 3) --> 10 10 10

（7）dropwhile()

dropwhile(func, seq );当函数f执行返回假时, 开始迭代序列

dropwhile(lambda x: x<5, [1,4,6,4,1]) --> 6 4 1

（8）takewhile()

takewhile(predicate, iterable)；返回序列，当predicate为true是截止。

takewhile(lambda x: x<5, [1,4,6,4,1]) --> 1 4

（9）islice()

islice(seq[, start], stop[, step]);返回序列seq的从start开始到stop结束的步长为step的元素的迭代器

for i in islice("abcdef", 0, 4, 2):#a, c

    print i

（10）product()

product(iter1,iter2, ... iterN, [repeat=1]);创建一个迭代器，生成表示item1，item2等中的项目的笛卡尔积的元组，repeat是一个关键字参数，指定重复生成序列的次数

    # product('ABCD', 'xy') --> Ax Ay Bx By Cx Cy Dx Dy

    # product(range(2), repeat=3) --> 000 001 010 011 100 101 110 111
for i in product([1, 2, 3], [4, 5], [6, 7]):

    print i

(1, 4, 6)

(1, 4, 7)

(1, 5, 6)

(1, 5, 7)

(2, 4, 6)

(2, 4, 7)

(2, 5, 6)

(2, 5, 7)

(3, 4, 6)

(3, 4, 7)

(3, 5, 6)

(3, 5, 7)

（11）permutations()

permutations(p[,r]);返回p中任意取r个元素做排列的元组的迭代器

for i in permutations([1, 2, 3], 3):

    print i

(1, 2, 3)

(1, 3, 2)

(2, 1, 3)

(2, 3, 1)

(3, 1, 2)

(3, 2, 1)

（12）combinations()

combinations(iterable,r);创建一个迭代器，返回iterable中所有长度为r的子序列，返回的子序列中的项按输入iterable中的顺序排序

note:不带重复

for i in combinations([1, 2, 3], 2):

    print i

(1, 2)

(1, 3)

(2, 3)

（13）combinations_with_replacement()

同上, 带重复 例子:

for i in combinations_with_replacement([1, 2, 3], 2):

    print i

(1, 1)

(1, 2)

(1, 3)

(2, 2)

(2, 3)

(3, 3)

应用示例

求质数序列中1,3,5,7,9,11,13,15三个数之和为35的三个数；

def get_three_data(data_list,amount):

    for data in list(itertools.combinations(data_list, 3)):

        if sum(data) == amount:

            print(data)

#(7, 13, 15)

#(9, 11, 15)

五、colorsys模块

colorsys模块提供了用于RGB和YIQ/HLS/HSV颜色模式的双向转换的接口。它提供了六个函数，其中三个用于将RGB转YIQ/HLS/HSV，另外三个用于将YIQ/HLS/HSV转为RGB。

colorsys.rgb_to_yiq(r, g, b) 
colorsys.rgb_to_hls(r, g, b) 
colorsys.rgb_to_hsv(r, g, b)

colorsys.yiq_to_rgb(y, i, q) 
colorsys.hls_to_rgb(h, l, s) 
colorsys.hsv_to_rgb(h, s, v)

需要注意的是：除了I和Q之外的其他参数取值都是在[0, 1]范围内的浮点数。所以传入RGB参数的时候还需要额外做一个除以255的操作。

>>> import colorsys
>>> colorsys.rgb_to_hsv(30/255, 50/255, 160/255)
(0.6410256410256411, 0.8125, 0.6274509803921569)

---

具体的转换算法在这就不介绍了，源码里都有，也就100多行，有兴趣阅读源码的同学可以在Python根目录/Lib目录下找到colorsys.py这个源文件。在这主要介绍一下模块中涉及到的四种颜色模型。

RGB

RGB是一种相加色，也就是根据红绿蓝三种光的相互叠加来显示不同的颜色，RGB三个字母分别代表红色Red、绿色Green和蓝色Blue。那些分辨率比较小的的显示器用手机拍出照片后放大看，就可以看到由红绿蓝三种颜色的发光管共同组成的一个像素，像素的颜色就是由这三个发光管的亮度决定的。

HSL和HSV

HLS也就是人们常说的HSL，分别代表色相Hue，亮度Lightness和饱和度Saturation。HSV也就是HSB，用过Photoshop的同学应该对HSB不陌生，它的三个字母分别代表色相Hue，饱和度Saturation和明度Value(Brightness)。

RGB在数学上可以用一个平面直角坐标系来表示，三个坐标轴分别代表红绿蓝三色的色值。但是用RGB来表示颜色时，颜色的变化对于人类来说并不是很直观，于是就产生了HSL和HSV。HSL和HSV通过对颜色信息的进一步封装，使其通过一种人类更加容易感知的形式来表示颜色变化。（色调的变化、亮度的变化、色彩纯度的变化）

HSL和HSV通过对RGB颜色模型进行变换，将原本的平面直角坐标系转换为一个圆柱坐标系。HSL颜色模型的顶端是白色，底端是黑色，可以用一个双六角锥体来表现。而HSV颜色模型可以用一个倒六角锥体来表示，锥体的顶点是黑色。下图来自英文维基百科，展现了RGB是怎么转换为HSL和HSV的：

注意：这两个颜色模型中对于色相的定义是相同的，但各自对于饱和度的定义是不同的。

下面两张同样来自维基百科的图片展示了这两个模型的差异：

YIQ

YIQ颜色模型使用亮度Luminance和色度Chrominance来表示颜色。用一组坐标来表示颜色的变化，Q表示了颜色色调由紫到绿的变化，I表示了颜色色调由橙到蓝的变化。

关于YIQ的特点，百度百科-颜色空间作了以下总结

总结

其实模块和源码倒没有什么难的，难的是几个颜色模型的概念，在bing和百度上找到的中文资料都非常有限。如果有读者对这方面感兴趣的，推荐你们读一下下面链接里的参考资料，有条件的最好买图像处理方面的专业书籍来看。