Python基础自学（第六章-Python标准库）

第一部分：与系统相关的sys模块

使用这个模块前先导入该模块（import sys），该模块有以下几个常用的点：

• 命令行参数（在命令执行程序时，向程序添加参数信息）
  我们先创建这么一个叫脚本，功能是打印程序运行时sys.argv包含的信息：
  
  接着我们执行这个脚本：（第一个就是sys.argv的值，它是一个由命令行参数组成的列表，这里我们的命令行参数只有名字，故此它的值就是这个）
  
  我们试着在执行脚本的过程中加入一些参数：（可以看出这个sys.argv是一个将命令行参数按照空格进行分开得到字符串列表，其中的123并没有解析成数字）
  
  接着我们验证一下是不是符合这个规则：
  
  
  
  如果想输出这个“zhang san ”，我们可以这样写避开它的空格字符检测：
  
  但是如果这个sys.argv[1]不存在就会抛出异常：
  
  如果我们不想让异常抛出，可对脚本进行修改，使其符合条件输出条件，不符合则输出默认值：
  
  
  
• 异常消息
  在抛出异常时，我们可以使用sys.exc_info()得到异常的具体信息：
  
  可以看出这个函数返回一个三元组（type、value、traceback），分别代表异常类型、异常值、回溯信息（即程序出错的具体位置）
• 系统路径
  使用变量sys.path查看Python搜索模块时的路径和查找顺序：
  
  这个查找顺序是由我们导入的模块决定的，它会依次寻找相应的模块文件直到找不到为止，如果上述路径都找不到的话就会抛出异常，在上述图中’ '符号表示的是当前工作目录，是优先级最高的路径。
• 操作系统信息（使用sys.platform）
  
• python版本信息（使用sys.version）
  

第二部分：与操作系统进行交互的OS模块

该模块是与操作系统进行交互的标准模块，使用前导入os模块（import os）

• 文件相关操作
  
  
  用os.listdir(’.’)获取当前工作目录下的所有文件夹以及子文件夹：
  
  
  是故我们可以利用这个函数查看一个文件是否在文件夹中：
  
  
  利用os.rename（）函数来重命名一个文件名字：
  
  利用remove（）函数来删除一个文件：
  
  下面列举关于这个模块下与文件先关操作的函数：
• os.getcwd（）（获取当前工作目录）
• os.chdir（path）（改变当前工作目录）
• os.listdir（path）（列出指定目录下的文件和文件夹列表）
• os.remove（path）（删除文件）
• os.unlink（path）（删除文件）
• os.removedirs（path）（删除文件，并删除中间的路径中的空文件夹）
• os.rename（old，new）（重命名文件，该文件要存在，否则抛出异常）
• os.renames（old，new）（重命名文件，如果文件不存在则创建）
• os.mkdir（name）（产生新文件夹，如果文件夹不存在则抛出异常）
• os.makedirs（name）（产生新文件夹，如果文件夹不存在则创建）
  以上函数使用前要记得导入os模块
• 系统相关变量
  环境变量：（通过os.environ获取当前环境变量）
  
  另外介绍一下Python为解决不同路径规范问题带来的麻烦问题，在
  os模块下额外提供的os.path模块：
  使用前导入（import os.path）
  
  它其中包含很多和路径相关的功能，列举如下：
• os.path.isfile（path）（判断路径是否为文件）
• os.path.isdir（path）（判断路径是否为文件夹）
• os.path.exists（path）（检测路径是否存在）
• os.path.isabs（path）（检测路径是否为绝对路径）
• os.path.split（path）（按照系统分隔符，将路径拆分为（head，tail）两部分）
• os.path.join（a,*p）（使用系统分隔符，将各个部分合并为一个路径）
  上面这些函数就是为了解决不同系统之间差异带来的问题

第三部分：string模块

该模块是与字符串相关的标准模块，使用前导入模块（import string）

• 常用的字符串集合

• 英文标点字符串集合
  

• 英文字母表集合
  

• 小写字母表集合
  

• 大写字母表集合
  

• 数字集合
  

• 16进制数字集合
  

• 8进制数字集合
  

• 空白字符集合（分别是制表符、换行符、垂直制表符、换页符、回车符）
  

• 字符串函数（大部分已经给字符串本身的方法代替，剩下以下两个）

• 将单个字母的首字符大写
  

• 替换函数（string.maketrans（from,to），本质是将ASCII码中的参数from中的字符一次替换为参数to中对应的字符，故此它们两个的长度必须一致）
  

第四部分：正则表达式-re模块

正则表达式是一种强大的字符串匹配模式，通常使用单个字符串来描述，匹配一系列匹配某个语法规则的字符串。
常用的正则表达式如下表

表达式	匹配内容
.	匹配除了换行符之外的字符
[…]	匹配在该集合中的任意字符，支持范围如a~z，0~9等
(…)	作为一个整体进行匹配
\w	匹配任意大小写字母或数字，相当于[a~z,A~Z,0~9]
\d	匹配任意数字，相当于[0~9]
\s	匹配任意空白符，相当于[\t\n\f\v\r]
|	逻辑或，匹配前一个或后一个表达式，如ab|cd可以匹配ab或者cd
^	逻辑非，表示后面字符的补，如^[ab]表示除了ab之外的任意字符
\W	\w的补，匹配所有非字母或数字
*	匹配前面的字符0次到更多次，如a*b可以匹配b、ab、aab、aaab、aaaab
+	匹配前面的字符1次或更多次，如a*b可以匹配ab、aab、aaab、aaaab
？	匹配前面的字符0次或1次，如a？b可以匹配b或ab
{m}	匹配前面的字符m次，如a{5}匹配aaaaa
{m,}	匹配前面的字符至少m次，如\d{5}匹配至少5位数字
{m,n}	匹配前面的字符至少m次，之多n次（包括m和n次）

• re模块的使用
  导入re模块：
  
  使用re.match（）函数对字符串的开头进行匹配：
  
  
  使用re.search（）函数去匹配字符串中满足条件的第一次字串，返回它：
  
  使用re.split（）函数对字符串进行分割：
  
  
  使用re.sub（）函数对字符串中正则表达式匹配的部分进行替换：
  
  
• 方法group（）的使用
  当正则表达式给匹配后，python不会直接返回匹配后的字符串，而是返回一个Math对象，此时我们就需要用group来得到
  
  事实上，由于正则表达式中有括号，返回的math对象还可以调用方法group（1）：
  
• 不转义的字符串
  在python中，字符串本身对反斜杠也有转义作用
  
  因为反斜杠同时也是Windows的默认路径的分隔符，所以路径也需要转义：
  
  所以假如使用反斜杠来分割字符串的话就要这样写：
  
  可以看出这样比较麻烦，所以python提供了不转义字符串来解决这个问题（方法很简单，只需要在不转义的字符串前面加一个r就行了）：
  

第五部分：与时间相关的datetime模块

这个模块是用来处理时间和日期相关的，使用前导入这个模块：

• date对象（使用该对象生成一个年-月-日的信息对象）:
  
  另外可以使用date的另一个strftime（）方法将日期转化为特定的格式：
  
  还可以使用today（）方法得到系统时间：
  
• timedelta对象
  
  由此我们知道两个日期相减可以得到一个timedelta对象，所以我们可以使用timedelta（day,sec,ms,us,min,hr,wr)来构造一个时间间隔（不指定里面的参数的话，默认都是0）
  
• time对象
  利用这个可以产生一个time对象
  
  其中time（hour,min,sec,us）,例如上面t1表示15点38分，不指定的参数默认是0，输出格式也同样可以用strftime（）方法指定：
  
• datetime对象
  可以用这个对象创建一个带有日期和时间的对象，用法为和参数为：
  datetime（year,month,day,hr,min,sec,us）
  
  同样的，也可以用这个对象获取当前的系统时间：
  
  因为这个对象可以获取具体的时间，故而可以可date对象一样进行减法操作，同时还可以和timedelta对象进行加法操作：
  

第六部分：pprint模块

引入这个模块是为了打印出结构更加整齐和易于阅读，使用前导入该模块：

第七部分：序列化python对象中的pickle、Cpickle对象

pickle对象可以把python对象转化为一个字符串序列，同时也可以从这个序列中还原一个具有相同特征的python对象，而Cpickle因为是用C语言实现，所以速度要比pickle快：
使用前导入相应模块，优先导入Cpickle，没有再导入pickle：

• pickle的编码和解码（使用pickle.dumps()对象可以将一个对象转换成字符串）
  
  想在可以利用pickle.loads()方法将它恢复成原来的对象：
  
• pickle的编码方式(默认采用ASCII码)
  我们可以修改参数来改变编码方式：
  0：ASCII编码格式
  1：旧的二进制编码格式
  2：新的二进制编码格式
  HIGHEST_PROTOCOL：查看当前最高级的编码
  
  
  如果不知道最高级又不想查看，可以通过设置负数为参数：
  
  利用pickle.loads()函数无需考虑编码方式，python自动转换：
  
• pickle文件的读写（简单的做法是保存到文件中）
  用法如下：
  
  
  使用pickle.load()从文件对象恢复这个对象：
  
  需要注意的是这个pickle不太适合用于大的python对象，对于比较大的对象，pickle的读写速度较慢。

第八部分：读写JSON数据的json模块

json（javaScript Object Notation）是一种轻量级的数据交换格式，它既易于人们进行阅读和编写，也易于机器解析和生成

• json的格式

1：object-json对象，用花括号表示，形式为（其中数据是无序的）：
{pair_1,…pair_n}

2:pair-json键值对，形式为：
string:value

3:array-json数组，用中括号表示，形式为（其中数据是有序的）：
[value_1,…value_n]

4:value-josn值，可以是（object对象、string字符串、array数组、number数字、true/false/null特殊值）

5具体例子如下：

反过来，使用json.dumps()函数也可以将一个python对象转化为json字符串：

值得注意的是，python中的字典会转化为一个json对象，列表则是json数组，元组也是转化为数组，具体例子如下：

• json文件的读写
  调用json.dump(obj,f)函数可以将对象以json格式保存到文件对象f中：
  
  

第九部分：文件模式匹配（glob模块）

使用前导入相应模块，这个模块提供了方便的文件匹配方法：

当前的工作目录如下：

利用glob.glob()函数可以进行文件匹配，例如匹配这里json结尾的：

如果在下一级目录的话就应该这样匹配：


还是用第一种方法匹配：

发现没有改变，修改后匹配：

这样就匹配到我们新建的一个json文件了，这第一个*是匹配文件夹的，第二个是匹配文件的。其中：
*：匹配单个字符或多个，除了路径分隔符
？：匹配任意单个字符
[seq]:匹配指定范围内的单个字符，如：[0-9]匹配单个数字
[!seq]:这个就是非指定范围

第十部分：高级文件操作（shutil模块）

前面提到的os模块只能进行简单的文件删除和重命名等操作，对于更高级的文件操作还是要用到这个模块，使用前先导入这个模块：

• 文件的复制
  
  如果目标地址的文件夹不存在则会抛出异常：
  
• 文件夹的复制
  
  
  与os.rename不同的是这个os.renames遇到文件夹不存在的时候会自动创建。可以看出两个文件已经移动到这个新建的文件夹下面了，现在我们执行以下文件夹复制操作（文件夹不存在时自动创建）：
  
• 非空文件夹的删除
  利用os.removedirs()函数可以删除空文件夹：
  
  如果删除非空文件夹可以使用这个函数：shutil.rmtree():
  
• 文件夹的移动
  利用这个函数shutil.move()可以整体移动一个文件夹，它与os.renames()的作用是一样的，移动一个文件夹就是相当于对这个文件夹重命名
  

第十一部分：更多的容器类型（collection模块）

在前面我们已经知道了一般类型的容器类，例如字典、列表、集合等，这里引入这个模块可以提供更多的容器类，使用前导入该模块：

• 计数器
  计数器有多种构造形式，如下所示：
  
  例如我们可以实现一个统计一段文本中各个单词出现的次数：
  
  计数器和字典非常类似，因此也支持很多像是字典的操作：
  例如插入操作
  
  还有删除操作：
  
  和字典不同的操作如下：
  1:
  
  2:
  
  3:(下面示例为减法、同时还有加法、取并、取交，但是除了减法以外的非正结果将会给忽略)
  
  
  同时，对于一个计数器，常用的方法如下所示：
  
• 双端队列
  双端队列支持将元素从对尾和头插入：
  
  
• 有序字典
  有序字典是指键按照顺序排列的字典，下面我们分别构建一个有序字典和普通字典：
  普通字典：
  
  有序字典：
  
  我们现在对两个不同的字典遍历：
  
• 带默认值的字典
  我们知道，对于普通的字典，当索引不存在的键时会抛出异常，这里我们使用带默认值的字典可以通过设置默认值来解决这个问题：
  例如一个列表就返回一个空值：
  
  int和float就返回0和0.0：
  
  还可以使用Lambda表达式构造自定义函数：
  这个是lambda表达式的百度百科
  

第十二部份：math模块

导入该模块可以提供数学计算：

下面介绍几种常用的数学函数：
1：计算平方根

2:圆周率

3:三角函数

4:反三角函数

5:对数和指数


6:角度和度数之间的转化

第十三部份：random模块

这个模块是与随机数相关的，使用前导入该模块：

1:使用random.randint()可以产生一个随机整数(包括起始和结束位置的数字)

2：使用random.randrange([start,]stop[,step])也可以产生一个随机数，但是不包括stop，省略start和step时start默认是0，其中step不指定时默认是1：

3:使用random.random()可以产生一个0-1之间的随机数：

4:使用random.choice()可以从一个序列中随机一个元素：

5:使用random.shuffle()可以将序列中的元素顺序打乱达到随机效果：

6:使用random.sample()可以不放回的随机采样元素，例如从0-9之间随机采样三个元素：

这章就写到这里了，python的标准库我感觉很大，这些估计只是表皮，还有最近忙着软考这个学习进度都放慢了很多，还有差不多又要实习了，然后java的学习还得跟进啊（手动悲伤~~）