【Python语言基础】21、Python标准库

1. 标准库

Python 标准库就像是 Python 自带的 “百宝箱”，里面装了各种各样已经写好的工具，你在编程的时候可以直接拿来用，不用自己再费劲去编写。

• 什么是标准库
  Python标准库是Python安装包自带的一系列模块和包的集合。当安装好Python，这个“百宝箱”就已经安装完成，无需额外下载其它东西。这些工具涵盖不同的功能领域，比如文件操作、网络通信、数据处理等。

• 1.2 标准库作用
  标准库可以提供现成的功能接口，为开发人员节省大量的时间和精力。

1.1 标准库构成及特点

构成

• Python标准库由众多模块和包组成，这些模块和包按照功能进行分类，方便开发者查找和使用。

特点

• 跨平台性：无论使用时Windows、Linux还是macOS系统，标准库都能正常工作，确保代码就有晾好的可移植性。
• 稳定性： 标准库是Python官方维护的，经过严格测试和优化，很少出现兼容性问题和BUG
• 文档丰富：Python官方文档对标准库的每个模块和函数都有详细的说明和示例，方便开发者学习和使用

1.2 常见分类和模块

1. 文件和目录操作

• os 模块
  提供了与操作系统进行交互的功能，可用于文件和目录的创建、删除、重命名等操作，还能获取系统环境变量

import os# 获取当前工作目录
current_dir = os.getcwd()
print("当前工作目录:", current_dir)# 创建新目录
new_dir = "test_dir"
if not os.path.exists(new_dir):os.mkdir(new_dir)print(f"已创建目录: {new_dir}")

• shutil 模块
  主要用于高级的文件和目录操作，如复制、移动、删除整个目录树等。

import shutil# 复制文件
src_file = "source.txt"
dst_file = "destination.txt"
shutil.copyfile(src_file, dst_file)
print(f"已将 {src_file} 复制到 {dst_file}")

2. 数据处理

• json 模块
  用于处理 JSON 数据，能将 Python 对象（如字典、列表）转换为 JSON 字符串，也能将 JSON 字符串解析为 Python 对象。

import json# Python 对象转 JSON 字符串
data = {'name': 'John', 'age': 30}
json_str = json.dumps(data)
print("JSON 字符串:", json_str)# JSON 字符串转 Python 对象
parsed_data = json.loads(json_str)
print("解析后的 Python 对象:", parsed_data)# 结果：
JSON 字符串: {"name": "John", "age": 30}
解析后的 Python 对象: {'name': 'John', 'age': 30}***Repl Closed***

• csv 模块
  专门用于读写 CSV（逗号分隔值）文件，可方便地处理表格数据。

import csv# 写入 CSV 文件
data = [['Name', 'Age'], ['John', 30], ['Jane', 25]]
with open('data.csv', 'w', newline='') as csvfile:writer = csv.writer(csvfile)writer.writerows(data)
print("已写入 CSV 文件")# 读取 CSV 文件
with open('data.csv', 'r') as csvfile:reader = csv.reader(csvfile)for row in reader:print(row)

3. 网络通信

• socket 模块
  是实现网络通信的基础模块，可用于创建 TCP 或 UDP 套接字，实现客户端和服务器之间的通信。

import socket# 创建 TCP 套接字
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
server_address = ('localhost', 8888)
server_socket.bind(server_address)
server_socket.listen(1)print("等待客户端连接...")
connection, client_address = server_socket.accept()
try:print(f"连接来自: {client_address}")data = connection.recv(1024)print(f"收到数据: {data.decode('utf-8')}")
finally:connection.close()

• urllib 模块：
  提供了访问网页和处理 URL 的功能，可用于下载网页内容、发送 HTTP 请求等。

import urllib.request# 下载网页内容
url = 'https://www.example.com'
with urllib.request.urlopen(url) as response:html = response.read().decode('utf-8')print("网页内容:", html[:100])  # 只打印前 100 个字符

4. 日期和时间处理

• datetime 模块：
  提供了处理日期和时间的类和函数，可用于日期和时间的计算、格式化等操作。

import datetime# 获取当前日期和时间
now = datetime.datetime.now()
print("当前日期和时间:", now)# 格式化日期和时间
formatted_date = now.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S")
print("格式化后的日期和时间:", formatted_date)# 结果：
当前日期和时间: 2025-04-15 10:52:53.379670
格式化后的日期和时间: 2025-04-15 10:52:53***Repl Closed***

5. 数据计算

• math 模块：
  提供了各种数学函数，如三角函数、对数函数、平方根函数等。

import math# 计算平方根
sqrt_result = math.sqrt(16)
print("平方根:", sqrt_result)# 计算正弦值
sin_result = math.sin(math.radians(30))
print("正弦值:", sin_result)# 结果
平方根: 4.0
正弦值: 0.49999999999999994***Repl Closed***

1.3 标准库使用

要使用标准库中的模块，只需在代码中使用 import 语句导入相应的模块。导入方式有以下几种：

• 直接导入整个模块：
  使用 import 模块名 语句，导入后通过 模块名.函数名 或 模块名.类名 的方式使用模块中的功能。

import mathresult = math.cos(math.pi)
print(result)# 结果
-1.0***Repl Closed***

• 导入模块中的特定函数或类：
  使用 from 模块名 import 函数名/类名 语句，导入后可直接使用函数或类，无需加模块名前缀。

from math import sin, piresult = sin(pi / 2)
print(result)# 结果：
1.0***Repl Closed***

• 导入模块中的所有功能：
  使用 from 模块名 import * 语句，但这种方式不推荐，因为可能会导致命名冲突

from math import *result = tan(pi / 4)
print(result)# 结果：
1.0***Repl Closed***

Python 标准库是一个功能强大、内容丰富的资源，熟练掌握和使用标准库能让你的编程工作更加高效和便捷。