[Python][華為云Python編程創(chuàng)造營(yíng)][學(xué)習(xí)筆記](méi)[07_模塊和標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)]

1，輪子和模塊

1.1，程序員和輪子

- 程序員："不要重復(fù)造輪子"。

1.2，程序中的輪子

- 在程序中，我們將封裝好的組件、庫(kù)稱為輪子。它可以拿來(lái)直接用，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的功能。

- 發(fā)明輪組與造輪子：不要重復(fù)發(fā)明輪子

- 在Python中一個(gè)工具庫(kù)就像是一個(gè)輪子：一個(gè)輪子由很多模塊組成。

1.3，模塊簡(jiǎn)介（1）

- 在計(jì)算機(jī)程序的開發(fā)過(guò)程中，隨著代碼增多，在一個(gè)文件里代碼會(huì)越來(lái)越長(zhǎng)，越來(lái)越不容易維護(hù)。

- 為了編寫可維護(hù)的代碼，我們把很多函數(shù)分組，分別放到不同的文件里，這樣，每個(gè)文件包含的代碼就相對(duì)較少，很多編程語(yǔ)言都采用這種組織代碼的方式。在Python中，一個(gè).py文件就可以稱之為一個(gè)模塊（module）。

1.4，模塊簡(jiǎn)介（2）

- 第三方工具包：

Pandas：數(shù)據(jù)處理與分析

Numpy：科學(xué)計(jì)算

Matplotlib：繪圖

Scikit-learn：基于SciPy和Numpy的開源機(jī)器學(xué)習(xí)模塊

Tensorflow：深度學(xué)習(xí)框架

- 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)：

os，sys，time

1.5，模塊的作用

- 模塊是Python中的最高級(jí)別組織單元，它將程序代碼和數(shù)據(jù)封裝起來(lái)以便重用。

- 模塊的三個(gè)角色：

代碼重用。

系統(tǒng)命名空間的劃分（模塊可理解為變量名的封裝，即模塊就是命名空間）。

實(shí)現(xiàn)共享服務(wù)和數(shù)據(jù)。

1.6，Python程序的架構(gòu)

- Python源代碼文件：*.py。

- 一個(gè)py文件是一個(gè)模塊（module）。

- 多個(gè)模塊可以組成一個(gè)包（package）。

- 包是一個(gè)目錄。要被python視為包，目錄中必須包含__init__.py文件，包的導(dǎo)入會(huì)首先執(zhí)行__init__.py。其他模塊加入包中，放入包的目錄即可。

1.7，模塊的執(zhí)行環(huán)境

- 模塊包含變量、函數(shù)、類以及其他的模塊（如果導(dǎo)入的話），而函數(shù)也有自己的本地變量。

1.8，模塊導(dǎo)入的方式

導(dǎo)入從本質(zhì)上講，就是在一個(gè)文件中載入另一個(gè)文件，并且能夠讀取那個(gè)文件的內(nèi)容。一個(gè)模塊內(nèi)的內(nèi)容通過(guò)這樣的方法其屬性（attributes）和方法（methods）能夠被外界使用。

1.8.1，導(dǎo)入整個(gè)模塊

- 使用方法一：在"import"后加上"模塊名稱"。

import numpy

通過(guò)這一句，計(jì)算機(jī)就在指定的位置找到了"numpy.py"文件，并準(zhǔn)備好該文件擁有的之后會(huì)用到的函數(shù)和屬性。在導(dǎo)入"numpy"后，我們就可以通過(guò)點(diǎn)符號(hào)"."連接模塊名稱和函數(shù)名，使用該模塊中的函數(shù)和屬性。

numpy.sqrt(2)

1.8.2，import搜索的路徑順序

- 以上四個(gè)組件組合起來(lái)就變成了sys.path，其保存了模塊搜索路徑在機(jī)器上的實(shí)際配置，可以通過(guò)打印內(nèi)置的sys.path列表來(lái)查看這些路徑。

- 搜索路徑1和3是系統(tǒng)自定義的，而2和4可以用于拓展路徑，從而加入自己的源代碼目錄。

2，Python的內(nèi)置模塊

2.1，Python內(nèi)置工具包

在安裝Python解釋器后可以直接使用的工具包：

- os，負(fù)責(zé)程序與操作系統(tǒng)的交互，提供了訪問(wèn)操作系統(tǒng)底層的接口。

- sys，負(fù)責(zé)程序與Python解釋器的交互，提供了一系列的函數(shù)和變量，用于操控Python運(yùn)行時(shí)的環(huán)境。

- time，是Python中處理時(shí)間的一個(gè)重要模塊，包含了許多的有關(guān)時(shí)間操作的方法。

- random，Python隨機(jī)函數(shù)庫(kù)。

- datetime，Python中可操作日期和時(shí)間的模塊。

- ...

2.2，Python os庫(kù)基本使用方法（1）

常用的路徑操作函數(shù)如下：

- os.getcwd()：獲取當(dāng)前所在的路徑。

- os.chdir(path)：改變當(dāng)前工作目錄。

- os.listdir()：返回目錄下的所有文件。

- os.walk()：返回目錄下所有文件（包括子文件夾中的文件）。

import os cwd=os.getcwd() print("當(dāng)前所在路徑為：",cwd) os.chdir("../") # ../指的是當(dāng)前目錄上一級(jí)父目錄，此語(yǔ)句表示改變當(dāng)前工作目錄至上一級(jí)目錄 print("當(dāng)前目錄下的文件有：",os.listdir(cwd))

2.3，Python os庫(kù)基本使用方法（2）

os.path子模塊：

- os.path.join(path)：按當(dāng)前系統(tǒng)所能識(shí)別的方式鏈接目錄名。

- os.path.abspath(path)：返回絕對(duì)路徑。

- os.path.exists(path)：文件存在則返回True，不存在返回False。

- os.path.getsize(path)：返回文件大小，如果文件不存在就返回錯(cuò)誤。

import os os.path.join('home','username','notebooks') # 在Windows下等同于/home/username/notebooks print("text0.txt的絕對(duì)路徑為：",os.path.abspath("text0.txt")) print("text0.txt是否存在：",os.path.exists("text0.txt")) print("text0.txt的文件大小：",os.path.getsize("text0.txt"))

2.4，Python os庫(kù)基本使用方法（3）

- os.path.isfile(path)：判斷路徑是否為文件，如果是文件就返回True，不是就返回False。

- os.path.isdir(path)：判斷路徑是否為文件夾，如果是文件夾就返回True，不是就返回False。

import os print("text0.txt是否為文件：",os.path.isfile("text0.txt")) print("text0.txt是否為文件夾：",os.path.isdir("text0.txt"))

2.5，Python sys庫(kù)基本使用方法（1）

sys模塊主要是針對(duì)與Python解釋器相關(guān)的變量和方法，提供對(duì)解釋器使用或維護(hù)的一些變量的訪問(wèn)，以及與解釋器強(qiáng)烈交互的函數(shù)。

常用函數(shù)如下：

- sys.exit([n])：此方法可以使當(dāng)前程序退出。

import sys for i in range(100): print(i) if i==5: sys.exit(0)

2.6，Python sys庫(kù)基本使用方法（2）

- sys.path：獲取模塊搜索路徑

- path是一個(gè)目錄列表，供Python從中查找模塊。在Python啟動(dòng)時(shí)，sys.path根據(jù)內(nèi)建規(guī)則和Python的PATH變量進(jìn)行初始化。sys.path的第一個(gè)元素通常是個(gè)空字符串，表示當(dāng)前目錄。

- sys.path本質(zhì)上是一個(gè)列表，可以進(jìn)行append,insert,pop,remove等各種列表相關(guān)的操作，但通常都進(jìn)行append操作，添加自己想要的查找路徑。

2.7，Python sys庫(kù)基本使用方法（3）

- sys.platform：獲取當(dāng)前系統(tǒng)平臺(tái)。

- sys.argv：從程序外部向程序傳遞參數(shù)，參數(shù)以列表的形式傳遞，第一個(gè)為當(dāng)前文件名。

import sys sys.platform print(sys.argv[0])

2.8，Python time庫(kù)（1）

time庫(kù)用于獲取時(shí)間，包括日期和當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)。常用的函數(shù)包括：

- time.time()：用于獲取當(dāng)前時(shí)間戳，還可以用于輸出某個(gè)代碼塊的運(yùn)行時(shí)間。

import time time1=time.time() ######代碼塊###### for i in range(100000): pass ######代碼塊###### time2=time.time() print("時(shí)間戳1：",time1) # 時(shí)間戳1： 1636161110.4614594 print("時(shí)間戳2：",time2) # 時(shí)間戳2： 1636161110.46646 print("運(yùn)行總時(shí)長(zhǎng)：",time2-time1) # 運(yùn)行總時(shí)長(zhǎng)： 0.005000591278076172

2.9，Python time庫(kù)（2）

- time.localtime()：將時(shí)間戳轉(zhuǎn)化為時(shí)間元組。

import time time_now=time.time() localtime=time.localtime(time_now) print("本地時(shí)間為：",localtime) # 輸出結(jié)果為 # 本地時(shí)間為： time.struct_time(tm_year=2021, tm_mon=11, tm_mday=6, tm_hour=9, tm_min=16, tm_sec=49, tm_wday=5, tm_yday=310, tm_isdst=0)

3.0，Python time庫(kù)（3）

- time.asctime()：獲取格式化的時(shí)間，通常用于將時(shí)間元組轉(zhuǎn)化為可讀性較強(qiáng)的格式。

import time time_now=time.time() localtime=time.localtime(time_now) localtime2=time.asctime(localtime) print("本地時(shí)間為：",localtime2) # 本地時(shí)間為： Sat Nov 6 09:39:49 2021

- 或者使用time.strftime(format,[,t])：接收時(shí)間元組，并返回以可讀字符串表示的當(dāng)?shù)貢r(shí)間，格式由參數(shù)format決定。

import time print(time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S",time.localtime())) # 2021-11-06 10:00:24

3.1，Python random庫(kù)（1）

- random庫(kù)是Python里以一定規(guī)律產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)。

- random隨機(jī)數(shù)生成庫(kù)的使用：

random.random()：生成0-1之間的隨機(jī)數(shù)。

random.randint(m,n)：返回m到n之間的隨機(jī)整數(shù)，包含m和n。

from random import * # 生成0-1之間的隨機(jī)數(shù)，服從正態(tài)分布。 print("隨機(jī)選取0<=x<=1的隨機(jī)浮點(diǎn)數(shù)：",random()) # 隨機(jī)選取0<=x<=1的隨機(jī)浮點(diǎn)數(shù)： 0.09918964100146255 # 返回指定區(qū)間的隨機(jī)整數(shù) print("隨機(jī)選取-3<=x<10的隨機(jī)整數(shù)：",randint(-3,10)) # 隨機(jī)選取-3M=x<10的隨機(jī)整數(shù)： 1

3.2，Python random庫(kù)（2）

- random.randrange()：返回指定區(qū)間的隨機(jī)數(shù)，可指定步長(zhǎng)。

注意：randint(start,end)相當(dāng)于randrange(start,end,1)

- random.uniform()：隨機(jī)選取指定范圍的隨機(jī)浮點(diǎn)數(shù)。

from random import * # 返回指定區(qū)間的隨機(jī)整數(shù)，可指定步長(zhǎng)r print("在[-3,1,5,9]里隨機(jī)挑一個(gè)：",randrange(-3,10,4)) # 在[-3,1,5,9]里隨機(jī)挑一個(gè)： 9 # 均勻而隨機(jī)選取指定范圍的隨機(jī)浮點(diǎn)數(shù)，服從均勻發(fā)布 print("隨機(jī)選取-5<=x<5的隨機(jī)浮點(diǎn)數(shù)：",uniform(-5,5)) # 隨機(jī)選取-5<=x<5的隨機(jī)浮點(diǎn)數(shù)： 4.7063137283904215

3.3，Python random庫(kù)（3）

- random.sample()：隨機(jī)選取指定數(shù)量的樣本。

- random.shuffle()：洗牌。即將列表中元素順序打亂。

from random import sample, shuffle l = list(range(10)) # 隨機(jī)選取5個(gè)樣本 print("從0<=x<10中隨機(jī)選5個(gè)數(shù)：",sample(l,5)) # 從0<=x<10中隨機(jī)選5個(gè)數(shù)： [8, 3, 5, 6, 7] l = list(range(10)) print("打亂前：",l) # 打亂前： [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9] shuffle(l) # 洗牌，即將列表中元素順序打亂。 print("打亂后：",l) # 打亂后： [9, 8, 2, 6, 3, 1, 0, 7, 5, 4]

3.4，Python datetime庫(kù)（1）

- datetime是Python中關(guān)于日期時(shí)間操作模塊，內(nèi)置了諸多關(guān)于日期時(shí)間轉(zhuǎn)化和計(jì)算的方法。

- datetime庫(kù)中的操作主要是對(duì)其中四個(gè)類的操作：

datetime.date：日期類

datetime.time：時(shí)間類

datetime.datetime：時(shí)間日期類

datetime.timedelta：時(shí)間計(jì)算類

3.5，Python datetime庫(kù)（2）

- datetime.date:

today()：獲取今天的日期。

strftime(format)：格式化為需要的時(shí)間格式。

timple()：將日期轉(zhuǎn)成struct_time格式。

fromtimestamp(timestamp)：將時(shí)間戳轉(zhuǎn)化為date對(duì)象。

- datetime.time:

datetime.time.(format)：格式化輸出。

3.6，Python datetime庫(kù)（3）

- datetime.datetime:

now()：返回當(dāng)前日期時(shí)間對(duì)象。

ctime()：返回日期時(shí)間字符串。

date()：返回當(dāng)前日期對(duì)象。

time()：返回時(shí)間對(duì)象。

- datetime.timedelta:

d1-d2：返回兩個(gè)日期之間的timedelta對(duì)象。

days()：返回兩個(gè)日期之間的天數(shù)。

total_seconds()：返回總秒數(shù)。

Python

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