今日主要内容

  • 模块初识
    • 模块导入
    • 模块路径
    • 自定义模块
  • 内置模块（标准库）
    • time
    • datetime
    • random
    • sys
    • os
    • funtools

一、模块初识

（一）什么是模块

  • 其实我们创建的每一个py文件就是一个模块，模块是将不同功能的函数进行归类，划分，封装的集合体
  • 模块分类：
    • 内置模块（标准库）
    • 第三方模块（第三方库）
    • 自定义模块
  • 模块的特点：拿来主义
    • 开发效率高，没有必要了解其中原理
    • 减少重复代码
    • 分文件管理，有助于修改和维护

（二）模块导入

  1. 导入模块关键字：import

  2. 模块只有在第一次导入才会执行，为了防止重复导入，python在第一次导入后就将模块名加载到内存，再次导入只是对加载到内存中的模块对象增加了一次引用，不会重复执行模块内的语句

    # text.py文件
print("这是text.py文件中的语句")
def func():
 print("这是text.py文件中的函数")

# target.py文件
import text
import text
import text

运行结果：
这是text.py文件中的语句  # 只运行一次

  3. 第一次导入时发生的三件事：

    • 为源文件（被导入模块）创建新的名称空间，在被导入模块中定义的函数或者方法使用了global访问的就是这个名称空间
    • 在新创建的名称空间中执行模块中包含的代码
    • 创建同名的模块名来引用该名称空间

  4. 模块导入时的查找顺序

    • 内存 > 内置 > sys.path
    • 说明：解释器运行的时候，会将一部分常用的模块加载到内存，在我们导入模块的时候解释器会查找此模块是否已被加载到内存中，如果没有就去查找内置库中有无此模块，如果还没有最后查找sys.path中的路径中是否包含此模块，进行导入，如果还没有，解释器就会报错
    • 可以通过手动添加将模块的路径添加到sys.path中，sys.path返回的是一个列表，可以使用append()方法添加，供解释器搜索
    from sys import path
path.append(r"C:\Users\11582\Desktop")

from text import ceshi
ceshi()

  5. 模块导入的方法：

    • import XXX：将模块全部导入
    • from XXX import XXX：导入指定模块功能
    • 在后面使用as，两者都可给导入的模块或功能重新命名
    import time as a
from time import sleep as s

    • 说明：

      • 使用import导入时可以一行导入多个模块，但不建议，建议每使用一个import只导入一个模块
      import time
import random
import sys
      • 使用from可以一行导入多个功能，导入的功能在使用时会将之前定义同名的变量覆盖掉
      def time():
   print("123")

from time import time
time()

运行结果：
123
      • from XXX import *：导入模块内全部功能，可以通过__all__限制导入的功能
      # 被导入文件:zxd.py
def name():
   print("zxd")

def age():
   print("age")

__all__ = ["name"]

# 运行文件:target.py
from zxd import *

age()

运行结果：
NameError: name 'age' is not defined

  6. 模块的两种用法

    • 当作普通模块执行
    • 当作脚本执行

  7. 如何使用模块中的功能

    • 万能的.
    • 如果利用import导入整个模块，使用时要利用模块名.功能 
    import time 

t = time.time()
    • 如果使用from，则可以直接使用该功能，注意这样会覆盖之前定义的功能
    def time():
 print("123")

from time import time
time()

运行结果：
123

  8. 避免循环导入模块

    • 三个模块，模块1导入模块2，模块2导入模块3，模块3导入模块1（避免）

（三）自定义模块

  • 注意：自定义模块时千万不要定义与内置模块相同的模块名

  • 自己创建的py文件就是一个自定义模块

    # zxd.py  # 自定义模块
def name():
  print("zxd")

def age():
  print("age")

# target.py
import zxd

zxd.name()
zxd.age()

运行结果：
zxd
23

  • 定义模块私有部分（无法通过导入使用）

    if __name__ == "__main__":
  """私有部分"""
    • 原理：如果__name__在本文件运行返回的是__main__，如果被导入返回的是被导入的文件名。
    # zxd.py文件
print(__name__)
if __name__ == "__main__":
  """私有部分"""

运行结果：
__main__

    # zxd.py文件
print(__name__)
if __name__ == "__main__":
  """私有部分"""

# target.py文件
import zxd

print(__name__)

运行结果：
zxd
__main__

二、内置模块（标准库）

（一）time模块

  1. time模块在python中是和时间相关的模块，python中的时间分为三种形式：

    • 时间戳：从1970-01-01 00:00:00到现在一共经历了多少秒，用float表示

    • 结构化时间：以元组的形式，以固定结构输出时间

      • 固定结构：年，月，日，时，分，秒，一年中第几周，一年中第几天，是否是夏令时（1是夏令时；0是非夏令时，-1表示不确定是否是夏令时）
      time.struct_time(tm_year=1970, tm_mon=1, tm_mday=1, tm_hour=0, tm_min=0, tm_sec=0, tm_wday=3, tm_yday=1, tm_isdst=-1)

    • 格式化时间：根据我们的需要对时间任意格式化

      • 格式化标准：
      %y 两位数的年份表示(00-99)
      %Y（常用） 四位数的年份表示(000-9999)
      %m（常用） 月份(01-12)
      %d（常用） 月内中的一天(0-31)
      %H（常用） 24小时制小时数(0-23)
      %I 12小时制小时数(01-12)
      %M（常用） 分钟数(00=59)
      %S（常用） 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

  2. time模块部分方法介绍：

    time.time() 获取当前时间戳
    time.sleep() 睡眠（延时）
    time.localtime() 将时间戳转换为结构化时间
    time.mktime() 将结构化时间转换为时间戳
    time.strftime() 将结构化时间转换为格式化时间
    time.strptime() 将格式化时间转换为结构化时间

    • time.time()

      • 函数定义：time()
      • 函数说明：获取当前时间戳，距离1970-01-01 00:00:00到现在经过的时间，单位是秒，结果为浮点型
      import time

print(time.time())

运行结果：
1569505356.1715019

    • time.sleep()

      • 函数定义：sleep(seconds)
      • 函数说明：参数为秒，将执行延时数秒，可以是亚秒级别的浮点数
      import time

print(1)
time.sleep(10)
print(2)

运行结果：
1
2  # 相隔10S

    • time.localtime()

      • 函数定义：localtime([seconds])
      • 函数返回：(tm_year,tm_mon,tm_mday,tm_hour,tm_min,tm_sec,tm_wday,tm_yday,tm_isdst)
      • 函数说明：参数为时间戳，将时间戳转换为表示本地时间的时间元组，当seconds没有传入时，转换当前的时间戳
      import time

print(time.localtime())

运行结果：
time.struct_time(tm_year=2019, tm_mon=9, tm_mday=26, tm_hour=22, tm_min=2, tm_sec=38, tm_wday=3, tm_yday=269, tm_isdst=0)

      • 返回值取值：

        • 返回值可以通过索引取值
        import time

print(time.localtime()[0])

运行结果：
2019
        • 返回值可以通过关键字取值
        import time

print(time.localtime().tm_year)

运行结果：
2019

    • time.mktime()

      • 函数定义：mktime(p_tuple)
      • 函数说明：参数为结构化时间元组，将结构化时间元组转换为时间戳
      import time

t = time.localtime()
print(time.mktime(t))

运行结果：
1569506956.0

    • time.strftime()

      • 函数定义：strftime(format, p_tuple=None)
      • 函数说明：第一个参数为格式化规范，第二个参数为结构化时间元组，将结构化时间元组转换为字符串，若时间元组不存在时，使用localtime()当前时间返回字符串
      import time

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

运行结果：
2019-09-26 22:19:30

    • time.strptime()

      • 函数定义：strptime(string, format)
      • 函数说明：第一个参数为时间字符串，第二个参数为格式化规范，根据格式化规范将字符串解析成时间元组
      import time

print(time.strptime("2019-09-26 22:19:30", "%Y-%m-%d %H:%M:%S"))

运行结果：
time.struct_time(tm_year=2019, tm_mon=9, tm_mday=26, tm_hour=22, tm_min=19, tm_sec=30, tm_wday=3, tm_yday=269, tm_isdst=-1)

  • 计算时间差

    import time

time_msg = input("请输入时间:")
def time_difference(args):
    tid = time.time() - time.mktime(time.strptime(args, "%Y-%m-%d %H:%M:%S"))
    return time.localtime(tid)

t = time_difference(time_msg)
print(f"过去了{t.tm_year-1970}年{t.tm_mon-1}月{t.tm_mday-1}天{t.tm_hour}小时{t.tm_min}分{t.tm_sec}秒")

运行结果：
请输入时间:2019-01-01 00:00:00
过去了0年8月26天6小时39分17秒

（二）datetime模块

  • datetime模块也是一个时间模块，功能较time模块更强一些

  1. datatime模块中的datatime类部分方法介绍：

    datetime() 获取指定时间
    datetime.now() 获取当前时间
    datetime.timestamp() 将时间对象转换为时间戳
    datetime.fromtimestamp() 将时间戳转换为时间对象
    datetime.strftime() 将时间对象转换为字符串
    datetime.strptime() 将字符串转换为时间对象

    • datetime()

      • 函数定义：datetime(year: int, month: int, day: int, hour: int = ..., minute: int = ..., second: int = ..., microsecond: int = ..., tzinfo: Optional[_tzinfo] = ..., *, fold: int = ...)
      • 函数说明：传入年，月，日，时，分，秒，微秒，时区，fold（不明参数，3.6加入），返回一个时间对象
      from datetime import datetime

print(datetime(2019,9,27))
print(type(datetime(2019,9,27)))

运行结果：
2019-09-27 00:00:00
<class 'datetime.datetime'>  # 对象类型

    • datetime.now()

      • 函数定义：now(tz=None)
      • 函数说明：参数为时区，通过datetime对象创建一个时间对象，可以选择时区信息
      from datetime import datetime

print(datetime.now())
print(type(datetime.now()))

运行结果：
2019-09-27 14:06:10.948891
<class 'datetime.datetime'>

    • datetime.timestamp()

      • 函数定义：timestamp(obj)
      • 函数说明：参数为时间对象，将时间对象转换为时间戳
      from datetime import datetime

print(datetime.timestamp(datetime.now()))
print(type(datetime.timestamp(datetime.now())))

运行结果：
1569565460.237563
<class 'float'>

    • datetime.fromtimestamp()

      • 函数定义：fromtimestamp(t, tz=None)
      • 函数说明：第一个参数为时间戳，第二个参数为时区，将传入的时间戳转换为时间对象
      from datetime import datetime

print(datetime.fromtimestamp(0))
print(type(datetime.fromtimestamp(0)))

运行结果：
1970-01-01 08:00:00
<class 'datetime.datetime'>

    • datetime.strftime()

      • 函数定义：strftime(obj, format)
      • 函数说明：第一个参数为时间对象，第二个参数为格式化规范，按照格式化规范将时间对象转换为字符串
      from datetime import datetime

print(datetime.strftime(datetime.now(), "%Y-%m-%d %H:%M:%S"))
print(type(datetime.strftime(datetime.now(), "%Y-%m-%d %H:%M:%S")))

运行结果：
2019-09-27 14:35:37
<class 'str'>

    • datetime.strptime()

      • 函数定义：strptime(date_string, format)
      • 函数说明：第一个参数为时间字符串，第二个参数为格式化规范，将时间字符串按照格式化规范解析成时间对象
      from datetime import datetime

print(datetime.strptime("2019-09-27 14:35:37", "%Y-%m-%d %H:%M:%S"))
print(type(datetime.strptime("2019-09-27 14:35:37", "%Y-%m-%d %H:%M:%S")))

运行结果：
2019-09-27 14:35:37
<class 'datetime.datetime'>

  2. datatime模块中的timedelta类部分方法介绍：

    • timedelta()

      • 函数定义：timedelta(days: float = ..., seconds: float = ..., microseconds: float = ..., milliseconds: float = ..., minutes: float = ..., hours: float = ..., weeks: float = ..., *, fold: int = ...)
      • 函数说明：函数用于对时间对象的增减，填入对应关键字参数为时间变化的数值
      from datetime import datetime, timedelta

print(datetime(2019, 1, 2))
print(datetime(2019, 1, 2) - timedelta(days=1))

运行结果：
2019-01-02 00:00:00
2019-01-01 00:00:00

（三）random模块

  • random是一个随机模块，任何随机的情况都需要随机模块协助完成

  1. random模块部分方法介绍：

    random.random() 随机生成0~1之间的小数
    random.randint() 随机生成数字
    random.randrange() 随机生成数字（可以设定步长）
    random.choice() 从一个可迭代对象中随机获取一个元素
    random.choices() 从一个可迭代对象中随机获取多个元素，会有重复
    random.sample() 从一个可迭代对象中随机获取多个元素，不会有重复
    rendom.shuffle() 随机打乱顺序

    • random.random()

      • 函数定义：random()
      • 函数说明：产生0到1之间的随机小数
      import random

print(random.random())

运行结果：
0.8988729646775544

    • random.randint()

      • 函数定义：randint(a, b)
      • 函数说明：产生a到b之间的随机数
      import random

print(random.randint(1, 10))

运行结果：
9

    • random.randrange()

      • 函数定义：randrange(start, stop=None, step=1, _int=int)
      • 函数说明：从起始到结束的范围内产生一个随机数，可以设定步长，若不填入结束位置则默认从0开始，若不填步长，默认为1
      import random

print(random.randrange(5))  # 从0到5随机生成
print(random.randrange(1, 10))  # 从1到10随机生成
print(random.randrange(1, 10, 2))  # 从1到10

运行结果：
4
3
9

    • random.choice()

      • 函数定义：choice(seq)
      • 函数说明：从非空序列中随机选择一个元素
      import random

print(random.choice(["a", "b", "c"])

运行结果：
b

    • random.choices()

      • 函数定义：choices(population, weights=None, *, cum_weights=None, k=1)
      • 函数说明：从非空序列中随机选择k个元素，会有重复选择的情况，以列表的形式返回
      import random

print(random.choices(["a", "b", "c"], k=3))

运行结果：
['b', 'b', 'a']

    • random.sample()

      • 函数定义：sample(population, k)
      • 函数说明：随机从非空序列中选择k个元素，不会重复选择，以列表的形式返回
      import random

print(random.sample(["a", "b", "c"], k=3))

运行结果：
['c', 'b', 'a']

    • rendom.shuffle()

      • 函数定义：shuffle(x, random=None)
      • 函数说明：将参数重新洗牌，结果返回None
      import random

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

运行结果：
[2, 3, 5, 4, 1]

（四）os模块

  • os模块中的内容全部与操作系统有关

  1. os模块部分方法介绍：

    os.makedirs(‘dirname1/dirname2’) 递归创建目录**
    os.removedirs(‘dirname1’) 递归删除目录
    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(path) 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.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
    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.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

    • 重点介绍常用15个方法

    • os.makedirs(‘dirname1/dirname2’)

      • 函数定义：makedirs(dirname)
      • 函数说明：递归创建文件夹
      import os

os.makedirs("dir1/dir2/dir3")  # 在当前目录递归创建文件夹

运行结果：
# 创建三层文件夹
◥dir1
   ◥dir2
       ◥dir3

    • os.removedirs(‘dirname1’)

      • 函数定义：removedirs(dirname)
      • 函数说明：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
      import os

os.removedirs("dir1/dir2/dir3")

运行结果：
# 先判断dir3目录是否为空，若为空则删除，再一次向上判断，递归删除文件夹

    • os.mkdir(‘dirname’)

      • 函数定义：mkdir(dirname)
      • 函数说明：创建单级目录
      import os

os.mkdir("dir1")

运行结果：
# 创建dir1文件夹

    • os.rmdir(‘dirname’)

      • 函数定义：rmdir(dirname)
      • 函数说明：删除单级目录，若目录不存在或不为空报错
      import os

os.rmdir("dir1")

运行结果：
# 若dir1为空，删除dir1文件夹

    • os.listdir(path)

      • 函数定义：listdir(path)
      • 函数说明：返回该路径下的所有文件夹和文件，以列表的形式
      import os

print(os.listdir("D:\dir"))

运行结果：
['dir1', 'dir2', 'dir3']

    • os.remove()

      • 函数定义：remove(filename)
      • 函数说明：删除文件
      import os

os.remove("text.py")

运行结果：
# 直接删除"text.py"文件

    • os.rename(“oldname”,”newname”)

      • 函数定义：rename(oldname, newname)
      • 函数说明：重命名，第一个参数为旧文件名，第二个参数为新文件名
      import os

os.rename("text1.py", "text2.py")

运行结果：
# 将文件名"text1.py"改为"text2.py"

    • os.getcwd()

      • 函数定义：getcwd(*args, **kwargs)
      • 函数说明：返回当前文件的工作路径，以Unicode字符串的形式（若被当作模块导入，则返回的是导入文件的工作路径）
      import os

print(os.getcwd("text.py"))

运行结果：
D:\text.py

    • os.path.abspath(path)

      • 函数定义：abspath(path)
      • 函数说明：返回当文件的绝对路径
      import os

print(os.path.abspath("text.py"))

运行结果：
D:\text.py

    • os.path.dirname(path)

      • 函数定义：dirname(path)
      • 函数说明：返回文件的目录
      import os

path = r"D:\dir\dir1\name.py"
print(os.path.dirname(path))

运行结果：
D:\dir\dir1

    • os.path.basename(path)

      • 函数定义：basename(path)
      • 函数说明：返回文件名
      import os

path = r"D:\dir\dir1\name.py"
print(os.path.basename(path))

运行结果：
name.py

    • os.path.isfile(path)

      • 函数定义：isfile(path)
      • 函数说明：判断路径是否是一个文件
      import os

path = r"D:\dir\dir1\name.py"
print(os.path.isfile(path))

运行结果：
True

    • os.path.isdir(path)

      • 函数定义：isdir(path)
      • 函数说明：判断路径是否是一个文件夹
      import os

path = r"D:\dir\dir1"
print(os.path.isdir(path))

运行结果：
True

    • os.path.join(path1[, path2[, …]])

      • 函数定义：join(path, *paths)
      • 函数说明：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
      import os

path = r"D:\dir"
print(os.path.join(path, "dir1", "text.py"))
print(os.path.join("text.py", path, "dir1", "text.py"))

运行结果：
D:\dir\dir1\text.py
D:\dir\dir1\text.py

    • os.path.getsize(path)

      • 函数定义：getsize(filename)
      • 函数说明：返回文件的大小
      import os

path = r"D:\dir\dir1\name.py"
print(os.path.getsize(path))

运行结果：
7971

（五）sys模块

  • sys模块是与python解释器交互的一个接口

  1. sys模块部分方法介绍：

    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
    sys.modules 获取所有的模块

    • sys.path

      • 方法说明：返回模块的搜索路径，以列表的形式，需要导入自定义模块时，向sys.path中添加路径
      import sys

print(sys.path)

运行结果：
['D:\\python_S26\\day15', 'D:\\python_S26', 'D:\\Software\\Pycharm\\pycharm\\PyCharm 2019.2.1\\helpers\\pycharm_display', 'C:\\Python3.6.8\\python36.zip', 'C:\\Python3.6.8\\DLLs', 'C:\\Python3.6.8\\lib', 'C:\\Python3.6.8', 'C:\\Python3.6.8\\lib\\site-packages', 'D:\\Software\\Pycharm\\pycharm\\PyCharm 2019.2.1\\helpers\\pycharm_matplotlib_backend']

（六）functools模块

  • funtools模块针对于一些函数的操作

  1. 之前介绍过的reduce()函数，用于累计算

    from functools import reduce

print(reduce(lambda x, y: x * y, [1, 2, 3, 4, 5]))
print(reduce(lambda x, y: x * y, [1, 2, 3, 4, 5], 5))
print(reduce(lambda x, y: x * y, [], 5))

运行结果：
120
600
5

  2. wraps

    • 用于修改装饰器内层函数的函数名

    • 我们在执行被装饰器装饰过的函数时，其实真正执行的是装饰器内部的inner函数，我们通过__name__方法可查看函数调用真正调用的函数名

      def wrapper(fn):
   def inner(*args, **kwargs):
       print("扩展内容")
       ret = fn(*args, **kwargs)
       print("扩展内容")
       return ret
   return inner

@wrapper
def target_func():
   print("目标函数")

print(target_func.__name__)

运行结果：
inner

    • 但对于调用方而言，会对函数产生疑问，所以使用warps可以修改内层inner函数的函数名

      from functools import wraps

def wrapper(fn):
   @wraps(fn)  # 装饰内层函数
   def inner(*args, **kwargs):
       print("扩展内容")
       ret = fn(*args, **kwargs)
       print("扩展内容")
       return ret
   return inner

@wrapper
def target_func():
   print("目标函数")

print(target_func.__name__)

运行结果：
target_func

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