Python的模塊有哪些？

一、模塊&包

模塊(modue)的概念：

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在計算機程序的開發過程中，隨著程序代碼越寫越多，在一個文件里代碼就會越來越長，越來越不容易維護。

為了編寫可維護的代碼，我們把很多函數分組，分別放到不同的文件里，這樣，每個文件包含的代碼就相對較少，很多編程語言都采用這種組織代碼的方式。在Python中，一個.py文件就稱之為一個模塊（Module）。

使用模塊有什么好處？

最大的好處是大大提高了代碼的可維護性。

其次，編寫代碼不必從零開始。當一個模塊編寫完畢，就可以被其他地方引用。我們在編寫程序的時候，也經常引用其他模塊，包括Python內置的模塊和來自第三方的模塊。

所以，模塊一共三種：

python標準庫
第三方模塊
應用程序自定義模塊

另外，使用模塊還可以避免函數名和變量名沖突。相同名字的函數和變量完全可以分別存在不同的模塊中，因此，我們自己在編寫模塊時，不必考慮名字會與其他模塊沖突。但是也要注意，盡量不要與內置函數名字沖突。

模塊導入方法

1. import 語句

import module1[, module2[,... moduleN]

當我們使用import語句的時候，Python解釋器是怎樣找到對應的文件的呢？答案就是解釋器有自己的搜索路徑，存在sys.path里。

['', '/usr/lib/python3.4', '/usr/lib/python3.4/plat-x86_64-linux-gnu',
'/usr/lib/python3.4/lib-dynload', '/usr/local/lib/python3.4/dist-packages', '/usr/lib/python3/dist-packages']

2. from…import 語句

from modname import  name1[, name2[, ... nameN]]

這個聲明不會把整個modulename模塊導入到當前的命名空間中，只會將它里面的name1或name2單個引入到執行這個聲明的模塊的全局符號表。

運行本質

#1 import test
#2 from test import add

無論1還是2，首先通過sys.path找到test.py,然后執行test腳本（全部執行），區別是1會將test這個變量名加載到名字空間，而2只會將add這個變量名加載進來。

包(package)

如果不同的人編寫的模塊名相同怎么辦？為了避免模塊名沖突，Python又引入了按目錄來組織模塊的方法，稱為包（Package）。

請注意，每一個包目錄下面都會有一個init.py的文件，這個文件是必須存在的，否則，Python就把這個目錄當成普通目錄(文件夾)，而不是一個包。init.py可以是空文件，也可以有Python代碼，因為init.py本身就是一個模塊，而它的模塊名就是對應包的名字。

如果我們是直接執行某個.py文件的時候，該文件中那么”name== 'main'“是True,但是我們如果從另外一個.py文件通過import導入該文件的時候，這時name的值就是我們這個py文件的名字而不是main。

這個功能還有一個用處：調試代碼的時候，在”if name== 'main'“中加入一些我們的調試代碼，我們可以讓外部模塊調用的時候不執行我們的調試代碼，但是如果我們想排查問題的時候，直接執行該模塊文件，調試代碼能夠正常運行！

二、time模塊

三種時間表示

時間戳(timestamp) ：通常來說，時間戳表示的是從1970年1月1日00:00:00開始按秒計算的偏移量。我們運行“type(time.time())”，返回的是float類型。
格式化的時間字符串
元組(struct_time) ： struct_time元組共有9個元素共九個元素:(年，月，日，時，分，秒，一年中第幾周，一年中第幾天，夏令時)

import time

# 1 time() :返回當前時間的時間戳
time.time()  #1473525444.037215

# 2 localtime([secs])
# 將一個時間戳轉換為當前時區的struct_time。secs參數未提供，則以當前時間為準。
time.localtime() #time.struct_time(tm_year=2016, tm_mon=9, tm_mday=11, tm_hour=0,
# tm_min=38, tm_sec=39, tm_wday=6, tm_yday=255, tm_isdst=0)
time.localtime(1473525444.037215)

# 3gmtime([secs]) 和localtime()方法類似，gmtime()方法是將一個時間戳轉換為UTC時區（0時區）的struct_time。

# 4 mktime(t) : 將一個struct_time轉化為時間戳。
print(time.mktime(time.localtime()))#1473525749.0

# 5 asctime([t]) : 把一個表示時間的元組或者struct_time表示為這種形式：'Sun Jun 20 23:21:05 1993'。
# 如果沒有參數，將會將time.localtime()作為參數傳入。
print(time.asctime())#Sun Sep 11 00:43:43 2016

#----------------------------------------------------------

# 6 ctime([secs]) : 把一個時間戳（按秒計算的浮點數）轉化為time.asctime()的形式。如果參數未給或者為
# None的時候，將會默認time.time()為參數。它的作用相當于time.asctime(time.localtime(secs))。
print(time.ctime())  # Sun Sep 11 00:46:38 2016

print(time.ctime(time.time()))  # Sun Sep 11 00:46:38 2016

# 7 strftime(format[, t]) : 把一個代表時間的元組或者struct_time（如由time.localtime()和
# time.gmtime()返回）轉化為格式化的時間字符串。如果t未指定，將傳入time.localtime()。如果元組中任何一個
# 元素越界，ValueError的錯誤將會被拋出。
print(time.strftime("%Y-%m-%d %X", time.localtime()))#2016-09-11 00:49:56

# 8 time.strptime(string[, format])
# 把一個格式化時間字符串轉化為struct_time。實際上它和strftime()是逆操作。
print(time.strptime('2011-05-05 16:37:06', '%Y-%m-%d %X'))

#time.struct_time(tm_year=2011, tm_mon=5, tm_mday=5, tm_hour=16, tm_min=37, tm_sec=6,
#  tm_wday=3, tm_yday=125, tm_isdst=-1)

#在這個函數中，format默認為："%a %b %d %H:%M:%S %Y"。

# 9 sleep(secs)
# 線程推遲指定的時間運行，單位為秒。

# 10 clock()
# 這個需要注意，在不同的系統上含義不同。在UNIX系統上，它返回的是“進程時間”，它是用秒表示的浮點數（時間戳）。
# 而在WINDOWS中，第一次調用，返回的是進程運行的實際時間。而第二次之后的調用是自第一次調用以后到現在的運行
# 時間，即兩次時間差。

Python的模塊有哪些？

三、random模塊

import random
print(random.random()) #產生一個0到3的隨機浮點數，
print(random.uniform(1,100)) #產生一個自定義范圍的浮點數
print(random.randint(0,5)) #產生一個指定范圍的隨機整數，包括5
print(random.randrange(0,5)) #產生一個指定范圍的隨機整數，不包括5
print(random.choice([1,23,33])) #在給定的列表內隨機選取一個數字
print(random.sample([1,2,3,4],2)) #在給定的列表表隨機選取2個數字

l=[1,2,3,4,5]
random.shuffle(l) #打亂列表里元素的位置順序
print(l)

#----生成隨機碼函數----
def code_v(x): #x表示要生成多少位的隨機數
    code_str=''
    for i in range(10):
        code_int=random.randint(0,9) #生成數字
        code_alp_A=chr(random.randint(65,90)) #生成大寫字母
        code_alp_a=chr(random.randint(97,122)) #生成小寫字母
        code_alp=random.choice([code_alp_A,code_alp_a]) #從大小寫字母 隨機選取一個
        code_res=str(random.choice([code_int,code_alp])) #從數字和最終的字母隨機選取一個
        code_str += code_res #拼接字符串
    return code_str

print(code_v(5))

四、os模塊

os模塊是與操作系統交互的一個接口

os.getcwd() 獲取當前工作目錄，即當前python腳本工作的目錄路徑
os.chdir("dirname")  改變當前腳本工作目錄；相當于shell下cd
os.curdir  返回當前目錄: ('.')
os.pardir  獲取當前目錄的父目錄字符串名：('..')
os.makedirs('dirname1/dirname2')    可生成多層遞歸目錄
os.removedirs('dirname1')    若目錄為空，則刪除，并遞歸到上一級目錄，如若也為空，則刪除，依此類推
os.mkdir('dirname')    生成單級目錄；相當于shell中mkdir dirname
os.rmdir('dirname')    刪除單級空目錄，若目錄不為空則無法刪除，報錯；相當于shell中rmdir dirname
os.listdir('dirname')    列出指定目錄下的所有文件和子目錄，包括隱藏文件，并以列表方式打印
os.remove()  刪除一個文件
os.rename("oldname","newname")  重命名文件/目錄
os.stat('path/filename')  獲取文件/目錄信息
os.sep    輸出操作系統特定的路徑分隔符，win下為"\\",Linux下為"/"
os.linesep    輸出當前平臺使用的行終止符，win下為"\t\n",Linux下為"\n"
os.pathsep    輸出用于分割文件路徑的字符串 win下為;,Linux下為:
os.name    輸出字符串指示當前使用平臺。win->'nt'; Linux->'posix'
os.system("bash command")  運行shell命令，直接顯示
os.environ  獲取系統環境變量
os.path.abspath(path)  返回path規范化的絕對路徑
os.path.split(path)  將path分割成目錄和文件名二元組返回
os.path.dirname(path)  返回path的目錄。其實就是os.path.split(path)的第一個元素
os.path.basename(path)  返回path最后的文件名。如何path以／或\結尾，那么就會返回空值。即os.path.split(path)的第二個元素
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是絕對路徑，返回True
os.path.isfile(path)  如果path是一個存在的文件，返回True。否則返回False
os.path.isdir(path)  如果path是一個存在的目錄，則返回True。否則返回False
os.path.join(path2[, path3[, ...]])  將多個路徑組合后返回，第一個絕對路徑之前的參數將被忽略
os.path.getatime(path)  返回path所指向的文件或者目錄的最后存取時間
os.path.getmtime(path)  返回path所指向的文件或者目錄的最后修改時間

如何讓程序自動導入path路徑

import sys,os
e=os.path.abspath(__file__) #獲取當前執行腳本的絕對路徑
f=os.path.dirname(e)   # 獲取腳本執行的目錄
l=os.path.dirname(f)  #獲取腳本執行的上級目錄。也就是獲取到模塊目錄的父母錄
print(l)
sys.path.append(l)  導入目錄
from my_module import cal

cal.lxd() 執行自定義目錄模塊、驗證

五、sys模塊

sys.argv

import sys
print(sys.argv)

command=sys.argv[1]  #獲取腳本執行時第一個參數 post
path=sys.argv[2]  #獲取腳本執行時，第二個參數  lingxd

執行腳本時，傳入參數python 1.py  post lingxd

sys.exit(n)        退出程序，正常退出時exit(0)
sys.version        獲取Python解釋程序的版本信息
sys.path           返回模塊的搜索路徑，初始化時使用PYTHONPATH環境變量的值
sys.platform       返回操作系統平臺名稱

進度條

import sys,time
for i in range(100):
    sys.stdout.write('#') #這一步相當于print
    time.sleep(0.1)
    sys.stdout.flush()  #刷新

六、json &pickle模塊

eval內置方法可以將一個字符串轉成python對象，不過，eval方法是有局限性的，對于普通的數據類型，json.loads和eval都能用，但遇到特殊類型的時候，eval就不管用了,所以eval的重點還是通常用來執行一個字符串表達式，并返回表達式的值。

序列化

我們把對象(變量)從內存中變成可存儲或傳輸的過程稱之為序列化，在Python中叫pickling，在其他語言中也被稱之為serialization，marshalling，flattening等等，都是一個意思。

序列化之后，就可以把序列化后的內容寫入磁盤，或者通過網絡傳輸到別的機器上。

反過來，把變量內容從序列化的對象重新讀到內存里稱之為反序列化，即unpickling。

json

如果我們要在不同的編程語言之間傳遞對象，就必須把對象序列化為標準格式，比如XML，但更好的方法是序列化為JSON，因為JSON表示出來就是一個字符串，可以被所有語言讀取，也可以方便地存儲到磁盤或者通過網絡傳輸。JSON不僅是標準格式，并且比XML更快，而且可以直接在Web頁面中讀取，非常方便。

JSON表示的對象就是標準的JavaScript語言的對象，JSON和Python內置的數據類型對應如下：

Python的模塊有哪些？

import json
dic={'name':'alex'}
f = open('hello','w')
dic_str=json.dumps(dic)  
f.write(dic_str)

f_read=open('hello')
data=json.loads(f_read.read())
print(data,type(data))

Python的模塊有哪些？

import json
#dct="{'1':111}"#json 不認單引號
#dct=str({"1":111})#報錯,因為生成的數據還是單引號:{'one': 1}

dct='{"1":"111"}'
print(json.loads(dct))

#conclusion:
#        無論數據是怎樣創建的，只要滿足json格式，就可以json.loads出來,不一定非要dumps的數據才能loads

pickle

Pickle的問題和所有其他編程語言特有的序列化問題一樣，就是它只能用于Python，并且可能不同版本的Python彼此都不兼容，因此，只能用Pickle保存那些不重要的數據，不能成功地反序列化也沒關系。

import pickle

dic={'name':'alvin','age':23,'sex':'male'}

print(type(dic))#<class 'dict'>

j=pickle.dumps(dic)
print(type(j))#<class 'bytes'>

f=open('序列化對象_pickle','wb')#注意是w是寫入str,wb是寫入bytes,j是'bytes'
f.write(j)  #-------------------等價于pickle.dump(dic,f)

f.close()
#-------------------------反序列化
import pickle
f=open('序列化對象_pickle','rb')

data=pickle.loads(f.read())#  等價于data=pickle.load(f)

print(data['age'])

七、shelve模塊

shelve模塊比pickle模塊簡單，只有一個open函數，返回類似字典的對象，可讀可寫;key必須為字符串，而值可以是python所支持的數據類型

import shelve

f = shelve.open(r'shelve.txt')

# f['stu1_info']={'name':'alex','age':'18'}
# f['stu2_info']={'name':'alvin','age':'20'}
# f['school_info']={'website':'oldboyedu.com','city':'beijing'}
#
#
# f.close()

print(f.get('stu_info')['age'])

八、xml模塊

xml是實現不同語言或程序之間進行數據交換的協議，跟json差不多，但json使用起來更簡單

xml的格式如下，就是通過<>節點來區別數據結構的:

<?xml version="1.0"?>
<data>
    <country name="Liechtenstein">
        <rank updated="yes">2</rank>
        <year>2008</year>
        <gdppc>141100</gdppc>
        <neighbor name="Austria" direction="E"/>
        <neighbor name="Switzerland" direction="W"/>
    </country>
    <country name="Singapore">
        <rank updated="yes">5</rank>
        <year>2011</year>
        <gdppc>59900</gdppc>
        <neighbor name="Malaysia" direction="N"/>
    </country>
    <country name="Panama">
        <rank updated="yes">69</rank>
        <year>2011</year>
        <gdppc>13600</gdppc>
        <neighbor name="Costa Rica" direction="W"/>
        <neighbor name="Colombia" direction="E"/>
    </country>
</data>

xml協議在各個語言里的都是支持的，在python中可以用以下模塊操作xml：

import xml.etree.ElementTree as ET

tree = ET.parse("xmltest.xml")
root = tree.getroot()
print(root.tag)

#遍歷xml文檔
for child in root:
    print(child.tag, child.attrib)
    for i in child:
        print(i.tag,i.text)

#只遍歷year 節點
for node in root.iter('year'):
    print(node.tag,node.text)
#---------------------------------------

import xml.etree.ElementTree as ET

tree = ET.parse("xmltest.xml")
root = tree.getroot()

#修改
for node in root.iter('year'):
    new_year = int(node.text) + 1
    node.text = str(new_year)
    node.set("updated","yes")

tree.write("xmltest.xml")

#刪除node
for country in root.findall('country'):
   rank = int(country.find('rank').text)
   if rank > 50:
     root.remove(country)

tree.write('output.xml')

自己創建xml文檔：

import xml.etree.ElementTree as ET

new_xml = ET.Element("namelist")
name = ET.SubElement(new_xml,"name",attrib={"enrolled":"yes"})
age = ET.SubElement(name,"age",attrib={"checked":"no"})
sex = ET.SubElement(name,"sex")
sex.text = '33'
name2 = ET.SubElement(new_xml,"name",attrib={"enrolled":"no"})
age = ET.SubElement(name2,"age")
age.text = '19'

et = ET.ElementTree(new_xml) #生成文檔對象
et.write("test.xml", encoding="utf-8",xml_declaration=True)

ET.dump(new_xml) #打印生成的格式

創建xml文檔

九、re模塊

正則表達式（或 RE）是一種小型的、高度專業化的編程語言，（在Python中）它內嵌在Python中，并通過 re 模塊實現。正則表達式模式被編譯成一系列的字節碼，然后由用 C 編寫的匹配引擎執行。

*元字符之 . ^ $ + ? { }**

import re

ret=re.findall('a..in','helloalvin')   # . 表示任意字符
print(ret)#['alvin']

ret=re.findall('^a...n','alvinhelloawwwn') # ^表示以什么開頭
print(ret)#['alvin']

ret=re.findall('a...n$','alvinhelloawwwn') # $ 表示已什么結尾
print(ret)#['awwwn']

ret=re.findall('abc*','abcccc')#貪婪匹配[0,+oo]  重復任意次數，包括0次
print(ret)#['abcccc']

ret=re.findall('abc+','abccc')#[1,+oo] 至少匹配一次
print(ret)#['abccc']

ret=re.findall('abc?','abccc')#[0,1] 最多匹配一次
print(ret)#['abc']

ret=re.findall('abc{1,4}','abccc') 匹配1到4次
print(ret)#['abccc'] 貪婪匹配

注意：前面的*,+,?等都是貪婪匹配，也就是盡可能匹配，后面加?號使其變成惰性匹配

ret=re.findall('abc*?','abcccccc')
print(ret)#['ab']

元字符之字符集［］：

ret=re.findall('a[bc]d','acd')  #[]這里面的元素表示或
print(ret)#['acd']

ret=re.findall('[a-z]','acd')
print(ret)#['a', 'c', 'd']

ret=re.findall('[.*+]','a.cd+')  #【】中括號內的元素 沒有其他附加意思
print(ret)#['.', '+']

#在字符集里有功能的符號: - ^ \

ret=re.findall('[1-9]','45dha3')
print(ret)#['4', '5', '3']

ret=re.findall('[^ab]','45bdha3')  # 【^】表示取反
print(ret)#['4', '5', 'd', 'h', '3']

ret=re.findall('[\d]','45bdha3')  # \表示轉義，附加其功能
print(ret)#['4', '5', '3']

元字符之轉義符\

反斜杠后邊跟元字符去除特殊功能,比如\.
反斜杠后邊跟普通字符實現特殊功能,比如\d

\d  匹配任何十進制數；它相當于類 [0-9]。
\D 匹配任何非數字字符；它相當于類 [^0-9]。
\s  匹配任何空白字符；它相當于類 [ \t\n\r\f\v]。
\S 匹配任何非空白字符；它相當于類 [^ \t\n\r\f\v]。
\w 匹配任何字母數字字符；它相當于類 [a-zA-Z0-9_]。
\W 匹配任何非字母數字字符；它相當于類 [^a-zA-Z0-9_]
\b  匹配一個特殊字符邊界，比如空格 ，&，＃等

ret=re.findall('I\b','I am LIST')
print(ret)#[]

ret=re.findall('I\\b','I am LIST') 
print(ret)#[I]

ret=re.findall(r'I\b','I am LIST')
print(ret)#['I']

import re
ret=re.findall('c\l','abc\le')
print(ret)#[]
ret=re.findall('c\\l','abc\le')
print(ret)#[]
ret=re.findall('c\\\\l','abc\le')
print(ret)#['c\\l']
ret=re.findall(r'c\\l','abc\le')
print(ret)#['c\\l']

#-----------------------------eg2:
#之所以選擇\b是因為\b在ASCII表中是有意義的
m = re.findall('\bblow', 'blow')
print(m)
m = re.findall(r'\bblow', 'blow')
print(m)

Python的模塊有哪些？