Python 基础 （九）Python的内置模块

Python基础文章系列

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4.9 内置模块

4.9.1 OS模块

Python的os模块是用于与操作系统交互的模块，它提供了许多函数来执行与文件和目录操作相关的任务。
os模块的一些常见功能包括：

1. 获取当前工作目录：

import os
current_directory = os.getcwd()
print(current_directory)

2. 列出目录内容：

import os
directory_contents = os.listdir("/path/to/directory")
print(directory_contents)

3. 创建目录：

import os
os.mkdir("/path/to/new/directory")

4. 删除文件或目录：

import os
os.remove("/path/to/file")
os.rmdir("/path/to/directory")

5. 文件重命名：

import os
os.rename("old_file.txt", "new_file.txt")

6. 检查文件或目录是否存在：

import os
if os.path.exists("/path/to/file_or_directory"):
    print("存在")
else:
    print("不存在")

4.9.2 Sys模块

sys模块是Python的一个内置模块，它提供了与Python解释器和运行时环境相关的功能和变量。
以下是一些常见的sys模块功能：

1. 获取Python解释器的版本信息：

import sys
print(sys.version)

2. 获取Python解释器的版本信息以及编译信息：

import sys
print(sys.version_info)

3. 获取命令行参数：

import sys
args = sys.argv
print(args)

4. 设置递归深度限制（默认为1000）：

import sys
sys.setrecursionlimit(1500)

5. 强制刷新标准输出：

import sys
sys.stdout.flush()

6. 退出Python解释器：

import sys
sys.exit()

7. 获取默认的编码：

import sys
print(sys.getdefaultencoding())

sys模块通常用于获取有关Python解释器和运行时环境的信息，以及与命令行参数交互。

4.9.3 Time模块

time模块是Python的一个内置模块，它提供了与时间相关的功能，允许你在Python程序中进行时间测量、等待和处理。
以下是一些常见的time模块功能：

1. 获取当前时间戳（从1970年1月1日开始的秒数）：

import time
current_timestamp = time.time()
print(current_timestamp)

2. 将时间戳转换为时间元组：

import time
timestamp = time.time()
time_tuple = time.localtime(timestamp)
print(time_tuple)

3. 格式化时间元组为可读的字符串：

import time
time_tuple = time.localtime()
formatted_time = time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S", time_tuple)
print(formatted_time)

4. 休眠（暂停执行）一段时间：

import time
time.sleep(2)  # 休眠2秒

5. 计算程序执行时间：

import time
start_time = time.time()
# 执行一些代码
end_time = time.time()
elapsed_time = end_time - start_time
print(f"程序执行时间：0.0555 秒")

time模块允许你在Python程序中进行时间相关的操作，包括测量、等待和格式化时间。

4.9.4 Datetime 模块

datetime模块是Python的一个内置模块，它提供了处理日期和时间的功能，允许你在Python程序中进行日期和时间的操作。
以下是一些常见的datetime模块功能：

1. 获取当前日期和时间：

import datetime
current_datetime = datetime.datetime.now()
print(current_datetime)

2. 获取当前日期：

import datetime
current_date = datetime.date.today()
print(current_date)

3. 创建自定义日期和时间：

import datetime
custom_datetime = datetime.datetime(2023, 9, 3, 15, 30, 0)  # 年、月、日、时、分、秒
print(custom_datetime)

4. 格式化日期和时间为字符串：

import datetime
current_datetime = datetime.datetime.now()
formatted_datetime = current_datetime.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S")
print(formatted_datetime)

5. 解析字符串为日期和时间对象：

import datetime
date_string = "2023-09-03"
parsed_date = datetime.datetime.strptime(date_string, "%Y-%m-%d")
print(parsed_date)

6. 计算日期差异：

import datetime
date1 = datetime.date(2023, 9, 3)
date2 = datetime.date(2023, 9, 10)
delta = date2 - date1
print(delta.days)

datetime模块允许你在Python程序中轻松处理日期和时间，包括创建、格式化、解析和计算日期差异等操作。

4.9.5 Random模块

random模块是Python的一个内置模块，它提供了生成随机数和进行随机操作的功能。
以下是一些常见的random模块功能：

1. 生成随机整数：

import random
random_int = random.randint(1, 100)  # 生成1到100之间的随机整数
print(random_int)

2. 生成随机浮点数：

import random
random_float = random.uniform(0, 1)  # 生成0到1之间的随机浮点数
print(random_float)

3. 从列表或序列中随机选择元素：

import random
my_list = [1, 2, 3, 4, 5]
random_choice = random.choice(my_list)
print(random_choice)

4. 随机打乱列表的顺序：

import random
my_list = [1, 2, 3, 4, 5]
random.shuffle(my_list)
print(my_list)

5. 随机种子设置（用于复现随机数序列）：

import random
random.seed(42)  # 设置随机种子为42

random模块允许你在Python程序中生成随机数，进行随机选择和操作，以及控制随机数生成的种子。

4.9.6 Math 模块

math模块是Python的一个内置模块，它提供了许多数学函数和常量，允许你在Python程序中进行各种数学操作。
以下是一些常见的math模块功能：

1. 求平方根：

import math
square_root = math.sqrt(25)
print(square_root)

2. 求绝对值：

import math
absolute_value = math.fabs(-10)
print(absolute_value)

3. 求对数：

import math
logarithm = math.log(100, 10)  # 求以10为底的100的对数
print(logarithm)

4. 求指数：

import math
exponent = math.exp(2)  # 求e的2次方
print(exponent)

5. 求最大值和最小值：

import math
max_value = math.max(5, 10)
min_value = math.min(5, 10)

6. 进行三角函数计算：

import math
sine = math.sin(math.radians(30))  # 计算30度的正弦值
cosine = math.cos(math.radians(60))  # 计算60度的余弦值

math模块提供了许多数学函数和常量，可用于在Python程序中执行各种数学运算。

4.9.7 Re 模块

re 模块是 Python 的内置模块，用于处理正则表达式。正则表达式是一种强大的文本匹配和搜索工具，允许你在文本中查找、替换和验证模式。
以下是一些常见的 re 模块功能：

1. 导入模块：

import re

2. 使用正则表达式进行匹配：

import re

pattern = r'\d+'  # 匹配一个或多个数字
text = '123 abc 456'
match = re.search(pattern, text)
if match:
    print(match.group())  # 输出匹配的字符串 '123'

3. 查找所有匹配：

import re

pattern = r'\d+'  # 匹配一个或多个数字
text = '123 abc 456'
matches = re.findall(pattern, text)
print(matches)  # 输出所有匹配的数字 ['123', '456']

4. 替换匹配的文本：

import re

pattern = r'\d+'  # 匹配一个或多个数字
text = '123 abc 456'
replaced_text = re.sub(pattern, 'X', text)
print(replaced_text)  # 输出 'X abc X'

5. 分割文本：

import re

pattern = r'\s+'  # 匹配一个或多个空白字符
text = 'apple banana cherry'
parts = re.split(pattern, text)
print(parts)  # 输出分割后的单词列表 ['apple', 'banana', 'cherry']

re 模块允许你使用正则表达式来处理文本，执行匹配、替换、查找和分割等操作。

4.9.8 Json模块

json 模块是 Python 的内置模块，用于处理 JSON（JavaScript Object Notation）格式的数据。JSON 是一种常用的数据交换格式，通常用于在不同编程语言之间传输和存储数据。json 模块允许你将 Python 数据结构转换为 JSON 格式，以及将 JSON 数据解析为 Python 数据结构。
以下是一些常见的 json 模块功能：

1. 导入模块：

import json

2. 将 Python 字典转换为 JSON 格式的字符串：

import json

data = {"name": "John", "age": 30, "city": "New York"}
json_string = json.dumps(data)
print(json_string)

3. 将 JSON 字符串解析为 Python 字典或列表：

import json

json_string = '{"name": "John", "age": 30, "city": "New York"}'
data = json.loads(json_string)
print(data)

4. 将 Python 对象保存为 JSON 文件：

import json

data = {"name": "John", "age": 30, "city": "New York"}
with open("data.json", "w") as json_file:
    json.dump(data, json_file)

5. 从 JSON 文件加载数据到 Python 对象：

import json

with open("data.json", "r") as json_file:
    data = json.load(json_file)
print(data)

json 模块允许你在 Python 程序中轻松处理 JSON 数据，包括转换、解析和读写 JSON 格式的文件。

4.9.9 Urllib 模块

urllib 模块是 Python 的标准库之一，用于处理 URL 相关的操作，包括发送 HTTP 请求、获取网页内容、处理 URL 编码等。这个模块允许你在 Python 程序中与网络资源进行交互。以下是一些常见的 urllib 模块功能：

1. 导入模块：

import urllib.request

2. 发送 HTTP GET 请求并获取网页内容：

import urllib.request

url = 'https://www.example.com'
response = urllib.request.urlopen(url)
html = response.read()
print(html)

3. 发送 HTTP POST 请求：

import urllib.request
import urllib.parse

url = 'https://www.example.com'
data = urllib.parse.urlencode({'param1': 'value1', 'param2': 'value2'})
data = data.encode('utf-8')
request = urllib.request.Request(url, data)
response = urllib.request.urlopen(request)
html = response.read()

4. 处理 URL 编码和解码：

import urllib.parse

encoded_url = urllib.parse.quote('https://www.example.com/query?name=John Doe')
decoded_url = urllib.parse.unquote(encoded_url)

urllib 模块提供了一组工具来处理网络请求和 URL 操作。请注意，Python 3 将 urllib 分成了几个子模块，如 urllib.request、urllib.parse 等，以提供更模块化和清晰的方式来执行不同的任务。