day5-python之常用模块

一、常用模块一

# 模块 == .py文件

# 模块是写好了但不直接使用的功能

# 模块分为三种：内置模块、扩展模块、自定义模块

# 参考资料：# https://pypi.org

1. collections模块

在内置数据类型（dict、list、set、tuple）的基础上，collections模块还提供了几个额外的数据类型：Counter、deque、defaultdict、namedtuple和OrderedDict等。

(1) namedtuple: 生成可以使用名字来访问元素内容的tuple

tuple可以表示不变集合，例如，一个点的二维坐标就可以表示成：

p = (1,2)

看到(1,2)很难看出这个tuple是用来表示一个坐标的。这时，nemedtuple就派上用场了。

from collections import namedtuple
point = namedtuple('point',['x','y'])
p = point(1,2)
print(p.x)
print(p.y)

类似的，如果要用坐标和半径表示一个圆，也可以用namedtuple定义：

from collections import namedtuple
# namedtuple('名称',[属性list]):
circle = namedtuple('circle',['x','y','r'])
c = circle(1,2,3)
print(c.x)
print(c.y)
print(c.r)

(2) deque: 双端队列，可以快速的从另外一侧追加和推出对象

使用list存储数据时，按索引访问元素很快，但是插入和删除元素就很慢了，因为list是线性存储，数据量大的时候，插入和删除效率很低。

deque是为了高效实现插入和删除操作的双向列表，适合用于队列和栈：

from collections import deque
q = deque(['a', 'b', 'c'])
q.append('x')
q.appendleft('y')
print(q)
# 输出结果：deque(['y', 'a', 'b', 'c', 'x'])

deque除了实现list的append()和pop()外，还支持appendleft()和popleft()，这样就可以非常高效地往头部添加或删除元素。

(3) Counter: 计数器，主要用来计数

Counter类的目的是用来跟踪值出现的次数。它是一个无序的容器类型，以字典的键值对形式存储，其中元素作为key，其计数作为value。计数值可以是任意的Interger（包括0和负数）。Counter类和其他语言的bags或multisets很相似。

from collections import Counter
c = Counter('abcdeabcdabcaba')
print(c)
# 输出结果：Counter({'a': 5, 'b': 4, 'c': 3, 'd': 2, 'e': 1})

其他详细内容：http://www.cnblogs.com/Eva-J/articles/7291842.html

(4) OrderedDict: 有序字典

使用dict时，Key是无序的。在对dict做迭代时，我们无法确定Key的顺序。

如果要保持Key的顺序，可以用OrderedDict：

from collections import OrderedDict
d = dict([('a', 1), ('b', 2), ('c', 3)])
print(d)   # dict的Key是无序的
# 输出结果：{'a': 1, 'c': 3, 'b': 2}
od = OrderedDict([('a', 1), ('b', 2), ('c', 3)])
print(od)  # OrderedDict的Key是有序的
# 输出结果：OrderedDict([('a', 1), ('b', 2), ('c', 3)])

注意，OrderedDict的Key会按照插入的顺序排列，不是Key本身排序：

from collections import OrderedDict
od = OrderedDict()
od['z'] = 1
od['y'] = 2
od['x'] = 3
print(od.keys())   # 按照插入的Key的顺序返回
# 输出结果：odict_keys(['z', 'y', 'x'])

(5) defaultdict: 带有默认值的字典

有如下值集合 [11,22,33,44,55,66,77,88,99,90...]，将所有大于 66 的值保存至字典的第一个key中，将小于 66 的值保存至第二个key的值中。

即： {'k1': 大于66 , 'k2': 小于66}

from collections import defaultdict
values = [11, 22, 33,44,55,66,77,88,99,90]
my_dict = defaultdict(list)

for value in  values:
    if value>66:
        my_dict['k1'].append(value)
    else:
        my_dict['k2'].append(value)
print(my_dict)

使用dict时，如果引用的Key不存在，就会抛出KeyError。如果希望key不存在时，返回一个默认值，就可以用defaultdict：

from collections import defaultdict
dd = defaultdict(lambda: 'N/A')
dd['key1'] = 'abc'
print(dd['key1']) # key1存在

print(dd['key2']) # key2不存在，返回默认值

2. time模块

和时间有关系的我们就要用到时间模块。在使用模块之前，应该首先导入这个模块。

#常用方法
1.time.sleep(secs)
(线程)推迟指定的时间运行。单位为秒。
2.time.time()
获取当前时间戳

表示时间的三种方式

在Python中，通常有这三种方式来表示时间：时间戳、元组(struct_time)、格式化的时间字符串：

(1)时间戳(timestamp) ：通常来说，时间戳表示的是从1970年1月1日00:00:00开始按秒计算的偏移量。我们运行“type(time.time())”，返回的是float类型。

(2)格式化的时间字符串(Format String)： ‘1999-12-06’

%y 两位数的年份表示（00-99）
%Y 四位数的年份表示（000-9999）
%m 月份（01-12）
%d 月内中的一天（0-31）
%H 24小时制小时数（0-23）
%I 12小时制小时数（01-12）
%M 分钟数（00=59）
%S 秒（00-59）
%a 本地简化星期名称
%A 本地完整星期名称
%b 本地简化的月份名称
%B 本地完整的月份名称
%c 本地相应的日期表示和时间表示
%j 年内的一天（001-366）
%p 本地A.M.或P.M.的等价符
%U 一年中的星期数（00-53）星期天为星期的开始
%w 星期（0-6），星期天为星期的开始
%W 一年中的星期数（00-53）星期一为星期的开始
%x 本地相应的日期表示
%X 本地相应的时间表示
%Z 当前时区的名称
%% %号本身

(3)元组(struct_time) ：struct_time元组共有9个元素共九个元素:(年，月，日，时，分，秒，一年中第几周，一年中第几天等）

# 导入时间模块
import time

# 时间戳
print(time.time())   # 时间戳时间 英国伦敦时间 1970 1 1 0 0 0
print(time.time())   # 时间戳时间 北京时间 1970 1 1 8 0 0

# 时间字符串  格式化时间  用字符串表示的时间
print(time.strftime('%H:%M:%S'))
print(time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S'))
print(time.strftime('%x'))
print(time.strftime('%c'))

# 时间元组  结构化时间  localtime将一个时间戳转换为当前时区的struct_time
t = time.localtime()
print(t)

小结：时间戳是计算机能够识别的时间；时间字符串是人能够看懂的时间；元组则是用来操作时间的

几种格式之间的转换：

#时间戳-->结构化时间
#time.gmtime(时间戳)    #UTC时间，与英国伦敦当地时间一致
#time.localtime(时间戳) #当地时间。例如我们现在在北京执行这个方法：与UTC时间相差8小时，UTC时间+8小时 = 北京时间
import time
print(time.gmtime(1500000000))
# 输出结果：time.struct_time(tm_year=2017, tm_mon=7, tm_mday=14, tm_hour=2, tm_min=40, tm_sec=0, tm_wday=4, tm_yday=195, tm_isdst=0)
print(time.localtime(1500000000))
# 输出结果：time.struct_time(tm_year=2017, tm_mon=7, tm_mday=14, tm_hour=10, tm_min=40, tm_sec=0, tm_wday=4, tm_yday=195, tm_isdst=0)

#结构化时间-->时间戳　
#time.mktime(结构化时间)
time_tuple = time.localtime(1500000000)
t = time.mktime(time_tuple)
print(t)
# 输出结果：1500000000.0

#结构化时间-->字符串时间
#time.strftime("格式定义","结构化时间")  结构化时间参数若不传，则现实当前时间
t = time.strftime("%Y-%m-%d %X")
print(t)
# 输出结果：'2017-07-24 14:55:36'
t = time.strftime("%Y-%m-%d",time.localtime(1500000000))
print(t)
# 输出结果：'2017-07-14'

#字符串时间-->结构化时间
#time.strptime(时间字符串,字符串对应格式)
t1 = time.strptime("2017-03-16","%Y-%m-%d")
print(t1)
# 输出结果：time.struct_time(tm_year=2017, tm_mon=3, tm_mday=16, tm_hour=0, tm_min=0, tm_sec=0, tm_wday=3, tm_yday=75, tm_isdst=-1)
t2 = time.strptime("07/24/2017","%m/%d/%Y")
print(t2)
# 输出结果：time.struct_time(tm_year=2017, tm_mon=7, tm_mday=24, tm_hour=0, tm_min=0, tm_sec=0, tm_wday=0, tm_yday=205, tm_isdst=-1)

#结构化时间 --> %a %b %d %H:%M:%S %Y串
#time.asctime(结构化时间) 如果不传参数，直接返回当前时间的格式化串
import time
t = time.asctime(time.localtime(1500000000))
print(t)
# 输出结果：'Fri Jul 14 10:40:00 2017'
t = time.asctime()
print(t)
# 输出结果：'Mon Jul 24 15:18:33 2017'

#时间戳 --> %a %d %d %H:%M:%S %Y串
#time.ctime(时间戳)  如果不传参数，直接返回当前时间的格式化串
t = time.ctime()
print(t)
# 输出结果：'Mon Jul 24 15:19:07 2017'
t = time.ctime(1500000000)
print(t)
# 输出结果：'Fri Jul 14 10:40:00 2017'

计算时间差

import time
true_time=time.mktime(time.strptime('2017-09-11 08:30:00','%Y-%m-%d %H:%M:%S'))
time_now=time.mktime(time.strptime('2017-09-12 11:00:00','%Y-%m-%d %H:%M:%S'))
dif_time=time_now-true_time
struct_time=time.gmtime(dif_time)
print('过去了%d年%d月%d天%d小时%d分钟%d秒'%(struct_time.tm_year-1970,struct_time.tm_mon-1,
                                       struct_time.tm_mday-1,struct_time.tm_hour,
                                       struct_time.tm_min,struct_time.tm_sec))

3. random模块

import random

#随机小数
print(random.random())      # 大于0且小于1之间的小数
# 0.7664338663654585
print(random.uniform(1,3))  #大于1小于3的小数
# 1.6270147180533838
#恒富：发红包

#随机整数
print(random.randint(1,5))       # 大于等于1且小于等于5之间的整数
print(random.randrange(1,10,2))  # 大于等于1且小于10之间的奇数

#随机选择一个返回
print(random.choice([1,'23',[4,5]]))     # #1或者23或者[4,5]
#随机选择多个返回，返回的个数为函数的第二个参数
print(random.sample([1,'23',[4,5]],2))   #列表元素任意2个组合
# [[4, 5], '23']

#打乱列表顺序
item=[1,3,5,7,9]
random.shuffle(item) # 打乱次序
print(item)
# [5, 1, 3, 7, 9]
random.shuffle(item)
print(item)
# [5, 9, 7, 1, 3]

练习：生成随机验证码

import random

def v_code():
    code = ''
    for i in range(5):
        num=random.randint(0,9)
        alf=chr(random.randint(65,90))
        add=random.choice([num,alf])
        code="".join([code,str(add)])
    return code

print(v_code())

4. sys模块

sys模块是与python解释器交互的一个接口

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),错误退出sys.exit(1)
sys.version        获取Python解释程序的版本信息
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

异常处理和status

import sys
try:
    sys.exit(1)
except SystemExit as e:
    print(e)

5. os模块

os模块是与操作系统交互的一个接口

'''
# 工作目录相关
os.getcwd() 获取当前工作目录，即当前python脚本工作的目录路径
os.chdir("dirname")  改变当前脚本工作目录；相当于shell下cd
os.curdir  返回当前目录: ('.')
os.pardir  获取当前目录的父目录字符串名：('..')
# 文件夹相关
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
# 文件相关
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
# Linux和windows的差异
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 win下为;,Linux下为:
os.name    输出字符串指示当前使用平台。win->'nt'; Linux->'posix'
# 在python中执行操作系统的命令
os.system("bash command")  运行shell命令，直接显示
os.popen("bash command).read()  运行shell命令，获取执行结果
# 查看python中环境变量
os.environ  获取系统环境变量

# 路径相关
os.path
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访问时间
os.path.getmtime(path)  返回path所指向的文件或者目录的最后修改时间
os.path.getsize(path) 返回path的大小
'''

注意：os.stat('path/filename') 获取文件/目录信息 的结构说明

stat 结构:
st_mode: inode 保护模式
st_ino: inode 节点号。
st_dev: inode 驻留的设备。
st_nlink: inode 的链接数。
st_uid: 所有者的用户ID。
st_gid: 所有者的组ID。
st_size: 普通文件以字节为单位的大小；包含等待某些特殊文件的数据。
st_atime: 上次访问的时间。
st_mtime: 最后一次修改的时间。
st_ctime: 由操作系统报告的"ctime"。在某些系统上（如Unix）是最新的元数据更改的时间，在其它系统上（如Windows）是创建时间（详细信息参见平台的文档）。

6. re模块

假如用python写一段代码，类似：

phone_number = input('please input your phone number ： ')

怎么判断ohone_number是否合法？

1. 根据手机号码一共11位并且是只以13、14、15、18开头的数字这些特点，我们用python写了如下代码：

    while True:
        phone_number = input('please input your phone number ： ')
        if len(phone_number) == 11 \
                and phone_number.isdigit()\
                and (phone_number.startswith('13') \
                or phone_number.startswith('14') \
                or phone_number.startswith('15') \
                or phone_number.startswith('18')):
            print('是合法的手机号码')
        else:
            print('不是合法的手机号码')
   

2. 正则表达式写法

    import re
    phone_number = input('please input your phone number ： ')
    if re.match('^(13|14|15|18)[0-9]{9}$',phone_number):
            print('是合法的手机号码')
    else:
            print('不是合法的手机号码')
   

python里的re模块和正则表达式，正则表达式不仅在python领域，在整个编程届都占有举足轻重的地位。

不管以后你是不是去做python开发，只要你是一个程序员就应该了解正则表达式的基本使用。如果未来你要在爬虫领域发展，你就更应该好好学习这方面的知识。

但是你要知道，re模块本质上和正则表达式没有一毛钱的关系。re模块和正则表达式的关系 类似于 time模块和时间的关系

你没有学习python之前，也不知道有一个time模块，但是你已经认识时间了 12:30就表示中午十二点半（这个时间可好，一般这会儿就该下课了）。

时间有自己的格式，年月日时分秒，12个月，365天......已经成为了一种规则。你也早就牢记于心了。time模块只不过是python提供给我们的可以方便我们操作时间的一个工具而已

正则表达式本身也和python没有什么关系，就是匹配字符串内容的一种规则。

官方定义：正则表达式是对字符串操作的一种逻辑公式，就是用事先定义好的一些特定字符、及这些特定字符的组合，组成一个“规则字符串”，这个“规则字符串”用来表达对字符串的一种过滤逻辑。

1）正则表达式

在线测试工具：http://tool.chinaz.com/regex/

首先你要知道的是，谈到正则，就只和字符串相关了。在我给你提供的工具中，你输入的每一个字都是一个字符串。

其次，如果在一个位置的一个值，不会出现什么变化，那么是不需要规则的。 　　 比如你要用"1"去匹配"1"，或者用"2"去匹配"2"，直接就可以匹配上。这连python的字符串操作都可以轻松做到。

那么在之后我们更多要考虑的是在同一个位置上可以出现的字符的范围。

字符组 ： [字符组]
在同一个位置可能出现的各种字符组成了一个字符组，在正则表达式中用[]表示
字符分为很多类，比如数字、字母、标点等等。
假如你现在要求一个位置"只能出现一个数字",那么这个位置上的字符只能是0、1、2...9这10个数之一。

字符组：

字符：

量词：

. ^ $

* + ?

注意：前面的*,+,?等都是贪婪匹配，也就是尽可能匹配，后面加?号使其变成惰性匹配

字符集 [] [^]

分组 ()与 或 ｜［^］

身份证号码是一个长度为15或18个字符的字符串，如果是15位则全部由数字组成，首位不能为0；如果是18位，则前17位全部是数字，末位可能是数字或x，下面我们尝试用正则来表示：

转义符 \

在正则表达式中，有很多有特殊意义的是元字符，比如\d和\s等，如果要在正则中匹配正常的"\d"而不是"数字"就需要对""进行转义，变成'\'。

在python中，无论是正则表达式，还是待匹配的内容，都是以字符串的形式出现的，在字符串中\也有特殊的含义，本身还需要转义。所以如果匹配一次"\d",字符串中要写成'\d'，那么正则里就要写成"\\d",这样就太麻烦了。这个时候我们就用到了r'\d'这个概念，此时的正则是r'\d'就可以了。

贪婪匹配

贪婪匹配：在满足匹配时，匹配尽可能长的字符串，默认情况下，采用贪婪匹配

几个常用的非贪婪匹配Pattern

*? 重复任意次，但尽可能少重复
+? 重复1次或更多次，但尽可能少重复
?? 重复0次或1次，但尽可能少重复
{n,m}? 重复n到m次，但尽可能少重复
{n,}? 重复n次以上，但尽可能少重复

.*?的用法

. 是任意字符
* 是取 0 至 无限长度
? 是非贪婪模式。
何在一起就是 取尽量少的任意字符，一般不会这么单独写，他大多用在：
.*?x

就是取前面任意长度的字符，直到一个x出现

2）re模块下的常用方法

import re

ret = re.findall('a', 'eva egon yuan')  # 返回所有满足匹配条件的结果,放在列表里
print(ret) #结果 : ['a', 'a']

ret = re.search('a', 'eva egon yuan').group()
print(ret) #结果 : 'a'
# 函数会在字符串内查找模式匹配,只到找到第一个匹配然后返回一个包含匹配信息的对象,该对象可以
# 通过调用group()方法得到匹配的字符串,如果字符串没有匹配，则返回None。

ret = re.match('a', 'abc').group()  # 同search,不过尽在字符串开始处进行匹配
print(ret)
#结果 : 'a'

ret = re.split('[ab]', 'abcd')  # 先按'a'分割得到''和'bcd',在对''和'bcd'分别按'b'分割
print(ret)  # ['', '', 'cd']

ret = re.sub('\d', 'H', 'eva3egon4yuan4', 1)#将数字替换成'H'，参数1表示只替换1个
print(ret) #evaHegon4yuan4

ret = re.subn('\d', 'H', 'eva3egon4yuan4')#将数字替换成'H'，返回元组(替换的结果,替换了多少次)
print(ret)

obj = re.compile('\d{3}')  #将正则表达式编译成为一个 正则表达式对象，规则要匹配的是3个数字
ret = obj.search('abc123eeee') #正则表达式对象调用search，参数为待匹配的字符串
print(ret.group())  #结果 ： 123

import re
ret = re.finditer('\d', 'ds3sy4784a')   #finditer返回一个存放匹配结果的迭代器
print(ret)  # <callable_iterator object at 0x10195f940>
print(next(ret).group())  #查看第一个结果
print(next(ret).group())  #查看第二个结果
print([i.group() for i in ret])  #查看剩余的左右结果

注意：

1 findall的优先级查询：

import re

ret = re.findall('www.(baidu|oldboy).com', 'www.oldboy.com')
print(ret)  # ['oldboy']     这是因为findall会优先把匹配结果组里内容返回,如果想要匹配结果,取消权限即可

ret = re.findall('www.(?:baidu|oldboy).com', 'www.oldboy.com')
print(ret)  # ['www.oldboy.com']

2 split的优先级查询

ret=re.split("\d+","eva3egon4yuan")
print(ret) #结果 ： ['eva', 'egon', 'yuan']

ret=re.split("(\d+)","eva3egon4yuan")
print(ret) #结果 ： ['eva', '3', 'egon', '4', 'yuan']

#在匹配部分加上（）之后所切出的结果是不同的，
#没有（）的没有保留所匹配的项，但是有（）的却能够保留了匹配的项，
#这个在某些需要保留匹配部分的使用过程是非常重要的。