Python 库大全（上）

操作系统接口

os 模块提供了大量和操作系统进行交互的函数：

>>> import os
>>> os.getcwd()      # 返回当前工作路径
'C:\\Python37'
>>> os.chdir('/server/accesslogs')   # 改变当前工作路径
>>> os.system('mkdir today')   # 调用系统shell自带的mkdir命令
0

请确保使用 import os 而不是 from os import *。第二种方法会导致 os.open() 覆盖系统自带的 open() 函数，这两个函数的功能有很大的不同。

自带的 dir() 和 help() 函数在使用大型模块如 os 时能够成为非常有用的交互工具：

>>> import os
>>> dir(os)
<返回一个包含os模块所有函数的list>
>>> help(os)
<返回一个从os模块docstring产生的手册>
对于日常的文件或者目录管理任务，shutil 模块提供了更高层次的接口，可以让用户更容易地使用：>>> import shutil
>>> shutil.copyfile('data.db', 'archive.db')
'archive.db'
>>> shutil.move('/build/executables', 'installdir')
'installdir'

文件通配符

glob 模块提供了一个函数，用于在目录中进行通配符搜索，得到一个文件列表。

>>> import glob
>>> glob.glob('*.py')
['primes.py', 'random.py', 'quote.py']

命令行参数

常见的工具类脚本经常需要处理命令行参数。这些参数储存在 sys 模块的 argv 属性中，作为一个列表存在。例如，以下是在命令行运行 python demo.py one two three 的结果输出：

>>> import sys
>>> print(sys.argv)
['demo.py', 'one', 'two', 'three']
getopt 模块使用 Unix 约定的 getopt() 函数处理 sys.argv 。更强大、灵活的命令行处理由 argparse 模块提供。

错误输出重定向和退出程序
sys 模块有 stdin，stdout 和 stderr 这些属性。后者在处理警告和错误信息时非常有用，就算 stdout 被重定向了，还是能看见错误信息：

>>> sys.stderr.write('Warning, log file not found starting a new one\n')
Warning, log file not found starting a new one
退出程序最直接的方法是用 sys.exit()。

字符串匹配

re 模块为字符串的进阶处理提供了正则表达式的工具。对于复杂的匹配操作，正则表达式给出了简洁有效的解决方案：

>>> import re
>>> re.findall(r'\bf[a-z]*', 'which foot or hand fell fastest')
['foot', 'fell', 'fastest']
>>> re.sub(r'(\b[a-z]+) \1', r'\1', 'cat in the the hat')
'cat in the hat'

当只需要简单的功能时，采用字符串的方法更简洁易懂：

>>> 'tea for too'.replace('too', 'two')
'tea for two'

数学库

math 模块可以访问 C 语言编写的浮点类型数学库函数：

>>> import math
>>> math.cos(math.pi / 4)
0.70710678118654757
>>> math.log(1024, 2)
10.0

random 模块提供了进行随机选择的工具：

>>> import random
>>> random.choice(['apple', 'pear', 'banana'])
'apple'
>>> random.sample(range(100), 10)   # 不重复抽样
[30, 83, 16, 4, 8, 81, 41, 50, 18, 33]
>>> random.random()    # 随机的 float 类型输出
0.17970987693706186
>>> random.randrange(6)    # 从 range(6) 的返回范围内产生随机数
4statistics 模块可以计算数字数据的基本统计属性（平均值、中值、方差等）：

>>> import statistics
>>> data = [2.75, 1.75, 1.25, 0.25, 0.5, 1.25, 3.5]
>>> statistics.mean(data)
1.6071428571428572
>>> statistics.median(data)
1.25
>>> statistics.variance(data)
1.3720238095238095
SciPy 项目 <https://scipy.org> 提供了很多其他的数值计算模块。

网络请求

有一大堆模块可以访问网络并根据各自网络协议来处理数据。其中最简单的两个分别是用于从 URL 获取数据的 urllib.request 和用于发送邮件的 smtplib ：

>>> from urllib.request import urlopen
>>> with urlopen('http://tycho.usno.navy.mil/cgi-bin/timer.pl') as response:
...     for line in response:
...         line = line.decode('utf-8')  # 解码.
...         if 'EST' in line or 'EDT' in line:  # 查看是否是EST或EDT时间
...             print(line)

<BR>Nov. 25, 09:43:32 PM EST>>> import smtplib
>>> server = smtplib.SMTP('localhost')
>>> server.sendmail('soothsayer@example.org', 'jcaesar@example.org',
... """To: jcaesar@example.org
... From: soothsayer@example.org
...
... Beware the Ides of March.
... """)
>>> server.quit()

（注意，第二个例子需要本地运行一个邮件服务器。）

日期和时间

datetime 模块提供了多种用于简单处理和复杂处理日期和时间的类。支持日期时间的运算、时间解析、格式化输出等，实现上重点优化了效率。模块也支持了时区的概念。

>> # 日期对象能非常方便的构建和输出
>>> from datetime import date
>>> now = date.today()
>>> now
datetime.date(2003, 12, 2)
>>> now.strftime("%m-%d-%y. %d %b %Y is a %A on the %d day of %B.")
'12-02-03. 02 Dec 2003 is a Tuesday on the 02 day of December.'>>> # 支持日期运算
>>> birthday = date(1964, 7, 31)
>>> age = now - birthday
>>> age.days
14368

数据压缩

这些模块支持了常见的数据压缩格式： zlib， gzip， bz2， lzma， zipfile ， tarfile.

>>> import zlib
>>> s = b'witch which has which witches wrist watch'
>>> len(s)
41
>>> t = zlib.compress(s)
>>> len(t)
37
>>> zlib.decompress(t)
b'witch which has which witches wrist watch'
>>> zlib.crc32(s)
226805979

性能测试

许多 Python 用户对于同一个问题的多种实现手段的性能比较很感兴趣。Python 也提供了评估工具来解决此类问题。

例如，使用元组解包来实现变量交换是否高效，用 timeit 模块来快速实现一个性能比较：

>>> from timeit import Timer
>>> Timer('t=a; a=b; b=t', 'a=1; b=2').timeit()
0.57535828626024577
>>> Timer('a,b = b,a', 'a=1; b=2').timeit()
0.54962537085770791
与 timeit的作用不同，profile 和 pstats 模块则提供了从一大堆代码中分析出最耗时部分的工具。