Python基础：常用系统模块
目录
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- 模块的导入
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- 方法一
- 方法二
- math 模块
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- 数学常量
- 绝对值和平方根函数
- 幂函数和对数函数
- 取整和求余函数
- 弧度角度转换函数
- 三角函数和反三角函数
- cmath模块
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- 复数特有函数
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- phase(x)函数
- polar()函数和rect()函数
- random模块
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- seed(x) 函数
- 随机挑选和排序choice(seq)、sample(seq,k)、shuffle(seq)
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- choice(seq)函数：
- sample(seq,k)函数：
- shuffle(seq)函数
- 生成随机数
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- random()函数
- uniform(a,b)函数
- randrange(a,b,c)函数
- randint(a,b) 函数
- time模块
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- time()函数
- localtime([secs])
- asctime([tupletime])
- ctime([secs])
- strftime(日期格式)
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- 时间日期格式化符号
- calendar:日历
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- setfirstweekday(weekday)
- firstweekday()
- isleap(year)
- leapdays(a,b)
- calendar(year)
- month(year,month)
- monthcalendar(year,month)
- monthrang(year,month)
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Python 的标准库包含许多模块，每个模块定义了很多有用的函数，这些函数称为系统函数
模块的导入
方法一
格式：import 模块名
该语句将模块中定义的函数代码复制到自己的程序中，然后就可以访问改模块中的任何函数，方式是 模块名.函数名
例：
import math
print(math.sqrt(2)) # 输出1.4142135623730951
方法二
from 模块名 import 函数名
从模块中导入指定函数，调用模块中函数时，不需要加上模块名。导入多个模块时用逗号分隔，导入全部模块时函数名用 * 代替
from math import sqrt,pow
print(sqrt(2)) # 输出1.4142135623730951
print(pow(2,3)) # 输出8.0
math 模块
功能：处理数学相关运算，其中定义的常用数学常量和函数如下
数学常量
| 符号 | 意义 |
|---|---|
| e | 返回常数e（自然对数的底） |
| pi | 返回圆周率π |
import math
print(math.e)
print(math.pi)
# 输出
# 2.718281828459045
# 3.141592653589793
绝对值和平方根函数
| 函数名 | 功能 |
|---|---|
| fabs(x) | 返回x的绝对值（浮点型） |
| sqrt(x) | 返回x的平方根（x>0） 返回值浮点型 |
import math
print(math.fabs(-6)) # 输出 6.0
print(math.sqrt(9)) # 输出 3.0
幂函数和对数函数
| 函数名 | 功能 |
|---|---|
| pow(x,y) | 返回x的y次幂（浮点型） |
| exp(x) | 返回e（自然对数的底）的x次幂 |
| log(x[,base]) | 返回x的自然对数，base为可选参数修改对数的底，默认为e |
| log10(x) | 返回x的常用对数（浮点型） |
import math
print(math.pow(2,3))
print(math.exp(2))
print(math.log(math.e))
print(math.log(10,10))
print(math.log10(10))
# 输出：
# 8.0
# 7.38905609893065
# 1.0
# 1.0
# 1.0
取整和求余函数
| 函数名 | 功能 |
|---|---|
| ceil(x) | 对x向上取整 |
| floor(x) | 对x向下取整 |
| fmod(x,y) | 返回x/y的余数（浮点型） |
import math
print(math.ceil(4.4)) #输出5
print(math.floor(4.4)) #输出4
print(math.fmod(8,4)) #输出0.0
弧度角度转换函数
| 函数名 | 功能 |
|---|---|
| degress(x) | 将弧度转换为角度 |
import math
print(math.degrees(math.pi)) 输出180.0
三角函数和反三角函数
| 函数名 | 功能 |
|---|---|
| sin(x) | 返回x的正弦值（x为弧度） |
| cos(x) | 返回x的余弦值（x为弧度） |
| tan(x) | 返回x的正切值（x为弧度） |
| asin(x) | 返回x的反正弦值（返回值为弧度） |
| acos(x) | 返回x的反余弦值（返回值为弧度） |
| atan(x) | 返回x的反正切值（返回值为弧度） |
import math
print(math.sin(math.pi / 2)) # 输出1.0
print(math.cos(math.pi / 2)) # 输出6.123233995736766e-17 相当于 0
print(math.tan(math.pi / 4)) # 输出0.9999999999999999 相当于 1
print(math.asin(1))# 输出1.5707963267948966
print(math.acos(-1))# 输出3.141592653589793
print(math.atan(1))# 输出0.7853981633974483
cmath模块
cmath模块函数与math模块函数基本一致。只是math模块支持对实数运算进行支持，cmath模块对复数运算进行支持
import cmath
print(cmath.pi)
print(cmath.sqrt(-1))
print(cmath.sin(1))
print(cmath.log10(100))
print(cmath.exp(100+10j))
# 输出
# 3.141592653589793
# 1j
# (0.8414709848078965+0j)
# (2+0j)
# (-2.255522560520288e+43-1.4623924736915717e+43j)
复数特有函数
phase(x)函数
- 功能：返回复数x的幅角
- 示例
from cmath import phase
print(phase(1+1j)) #输出0.7853981633974483
polar()函数和rect()函数
polar()函数
- 功能：将复数的笛卡尔坐标转换为极坐标表示，输出一个二元组（r,p），r复数的模，即abs(x),p为幅角，即p=phase(x),
rect(r,p)函数
- 将复数的极坐标表示转换为笛卡尔坐标表示，
- 输出r * cos( p )+r *sin( p )*1 j
示例：
from cmath import polar,rect
n = 3 + 4j
r,p = polar(n)
print(r,p)
print(rect(r,p))
# 输出5
# .0 0.9272952180016122
# (3.0000000000000004+3.9999999999999996j)
random模块
seed(x) 函数
- 设置随机数生成器种子，通常在调用其他随机模块之前调用此函数
- 相同的种子，每次调用随机函数生成的随机数是相同的。默认将系统时间作为种子值
随机挑选和排序choice(seq)、sample(seq,k)、shuffle(seq)
choice(seq)函数：
- 功能：从序列（列表，字符串，元组）中随机挑选一个元素
sample(seq,k)函数：
- 功能：从序列中随机挑选k个元素
shuffle(seq)函数
功能： 将序列的所有元素随机排序
from random import *
n = list(range(0,10)) #range()函数 生成一个可迭代对象，list()函数生成一个列表
print(choice(n))
print(sample(n,5))
print(n)
shuffle(n) #该函数反回值 None
print(n)
# 输出：
# 9
# [2, 7, 5, 8, 6]
# [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
# [0, 9, 4, 5, 8, 2, 3, 7, 6, 1]
生成随机数
生成的随机数符合均匀分布，意味着某个范围内的数字出现的概率相等
random()函数
- 功能：随机生成一个
[0,1)范围的实数
uniform(a,b)函数
- 功能：随机生成一个
[a,b]范围的实数
randrange(a,b,c)函数
- 功能：随机生成一个
[a,b)范围内以c递增的整数，省略c时，默认为1，省略a时初值为0。
randint(a,b) 函数
- 功能：随机生成一个[a,b]范围内的整数
import random
i = 1
# random.seed(1) 随机数种子相同，产生的随机是每次都一样
while i <= 2:
n = random.random()
print(n)
i += 1
# 其他就不演示了
i = 1
while i <= 10:
n = int(random.random()*10) + 2 # 产生一个[2,12)的整数，所以其他可以随机函数感觉作用不打
print(n)
i += 1
time模块
time()函数
- 功能：返回当前时间的时间戳，时间戳是从Epoch 1970年1月1日00:00:00 UTC开始经过的秒数
localtime([secs])
- 功能：接收Epoch开始的秒数，并返回一个时间元组。时间元组包含9个元素
from time import *
print(localtime())
# 输出：time.struct_time(tm_year=2020, tm_mon=9, tm_mday=20, tm_hour=23, tm_min=15, tm_sec=49, tm_wday=6, tm_yday=264, tm_isdst=0)
asctime([tupletime])
- 功能：接收一个时间元组，返回一个日期字符串。时间元组省略时，返回当前系统日期和时间
import time
print(time.asctime())
print(time.asctime(time.localtime(time.time())))
# 输出：
# Fri Oct 9 22:27:52 2020
# Fri Oct 9 22:27:52 2020
ctime([secs])
- 功能：类似于asctime(localtime([secs])),不带参数时与asctime()功能相同
from time import ctime
print(ctime())
# 输出:Fri Oct 9 22:33:16 2020
strftime(日期格式)
- 功能： 按指定的日期格式返回当前日期
import time
print(time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S'))
# 输出2020-10-09 22:38:00
时间日期格式化符号
| 符号 | 意义 |
|---|---|
| %y（小写） | 表示两位数的年份（00~~99） |
| %Y（大写） | 表示四位数的年份（000~~9999） |
| %m（小写） | 表示月份（01~~12） |
| %d（小写） | 表示月份中的某一天（0~~31） |
| %H（大写） | 表示24小时制（0~~23） |
| %I（大写） | 表示12小时制（01~~12） |
| %M（大写） | 表示分钟（00~~59） |
| %S（大写） | 表示秒（00~~59） |
calendar:日历
默认情况下，日历把星期一作为一周的第一天，星期日作为最后一天。
setfirstweekday(weekday)
- 功能：设置每个日期的开始工作日代码，星期代码是0~6，星期一代表0
firstweekday()
- 功能：返回当前设置的每个星期开始工作日。默认为0，代表星期一
isleap(year)
- 功能：如果指定的年分是闰年返回True，否则返回False
leapdays(a,b)
- 功能：返回在[a,b)范围内的闰年数
calendar(year)
- 功能：返回指定年份的日历。
import calendar
cal = calendar.calendar(2020)
print(cal)
# 输出： 2020
#
# January February March
# Mo Tu We Th Fr Sa Su Mo Tu We Th Fr Sa Su Mo Tu We Th Fr Sa Su
# 1 2 3 4 5 1 2 1
# 6 7 8 9 10 11 12 3 4 5 6 7 8 9 2 3 4 5 6 7 8
# 13 14 15 16 17 18 19 10 11 12 13 14 15 16 9 10 11 12 13 14 15
# 20 21 22 23 24 25 26 17 18 19 20 21 22 23 16 17 18 19 20 21 22
# 27 28 29 30 31 24 25 26 27 28 29 23 24 25 26 27 28 29
# 30 31
#
# April May June
# Mo Tu We Th Fr Sa Su Mo Tu We Th Fr Sa Su Mo Tu We Th Fr Sa Su
# 1 2 3 4 5 1 2 3 1 2 3 4 5 6 7
# 6 7 8 9 10 11 12 4 5 6 7 8 9 10 8 9 10 11 12 13 14
# 13 14 15 16 17 18 19 11 12 13 14 15 16 17 15 16 17 18 19 20 21
# 20 21 22 23 24 25 26 18 19 20 21 22 23 24 22 23 24 25 26 27 28
# 27 28 29 30 25 26 27 28 29 30 31 29 30
#
# July August September
# Mo Tu We Th Fr Sa Su Mo Tu We Th Fr Sa Su Mo Tu We Th Fr Sa Su
# 1 2 3 4 5 1 2 1 2 3 4 5 6
# 6 7 8 9 10 11 12 3 4 5 6 7 8 9 7 8 9 10 11 12 13
# 13 14 15 16 17 18 19 10 11 12 13 14 15 16 14 15 16 17 18 19 20
# 20 21 22 23 24 25 26 17 18 19 20 21 22 23 21 22 23 24 25 26 27
# 27 28 29 30 31 24 25 26 27 28 29 30 28 29 30
# 31
#
# October November December
# Mo Tu We Th Fr Sa Su Mo Tu We Th Fr Sa Su Mo Tu We Th Fr Sa Su
# 1 2 3 4 1 1 2 3 4 5 6
# 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 5 6 7 8 7 8 9 10 11 12 13
# 12 13 14 15 16 17 18 9 10 11 12 13 14 15 14 15 16 17 18 19 20
# 19 20 21 22 23 24 25 16 17 18 19 20 21 22 21 22 23 24 25 26 27
# 26 27 28 29 30 31 23 24 25 26 27 28 29 28 29 30 31
# 30
month(year,month)
- 功能：返回指定年份的日历
monthcalendar(year,month)
- 功能：返回一个整数列表，每个子列表表示一个星期（从星期一到星期日）
monthrang(year,month)
- 功能：返回两个整数，第一个代表指定年和月的第一天是星期几。第二个代表所指月份的天数。
from calendar import *
cal = month(2020,1)
print(cal)
cal = monthcalendar(2020,1)
print(cal)
print(monthrange(2020,1))
# 输出： January 2020
# Mo Tu We Th Fr Sa Su
# 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
# 27 28 29 30 31
#
# [[0, 0, 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], [27, 28, 29, 30, 31, 0, 0]]
# (2, 31)