Python常用标准库

1. 介绍

Python内置了一些常用标准库，以下是一些主要的库：

datetime：提供处理日期和时间的方法。
math：为浮点运算提供对底层C函数库的访问，包含许多数学函数，如圆周率、自然数e及常用数学运算。
os：提供与操作系统相关的函数，支持文件和目录操作、环境变量获取、执行系统指令等。
sys：处理Python解释器和系统相关的信息，获取Python版本、操作系统平台、命令行参数等。
json：轻量级的数据交换格式，支持数据的存储和交换。可用于序列化和反序列化对象。
re：正则表达式工具，用于搜索、匹配和替换文本。
collections：包含一些常用数据结构，如双向队列deque、计数器Counter等，方便数据处理。
itertools：用于迭代和组合的工具函数，处理迭代器、排列组合、循环等。
functools：包含一些高阶函数，如reduce、wraps等，便于处理函数和参数。

2. 代码案例

# 1. datetime 库
import datetime

# 获取当前日期和时间
now = datetime.datetime.now()
print(f"当前时间: {now}")  # 输出当前日期和时间

# 获取今天的日期
today = datetime.date.today()
print(f"今天的日期: {today}")  # 输出今天的日期

# 计算未来日期
future_date = today + datetime.timedelta(days=5)
print(f"5天后的日期: {future_date}")  # 输出5天后的日期

# 2. math 库
import math

# 获取圆周率
print(f"圆周率: {math.pi}")  # 输出圆周率

# 计算平方根
print(f"平方根 (16): {math.sqrt(16)}")  # 输出16的平方根

# 计算幂
print(f"幂 (2^3): {math.pow(2, 3)}")  # 输出2的3次方

# 计算正弦值
print(f"正弦 (90度): {math.sin(math.radians(90))}")  # 输出90度的正弦值

# 3. os 库
import os

# 获取当前工作目录
print(f"当前工作目录: {os.getcwd()}")  # 输出当前工作目录

# 创建新目录
os.makedirs('example_dir', exist_ok=True)  # 创建新目录，如果已存在则不报错
print(f"目录是否存在: {os.path.exists('example_dir')}")  # 检查目录是否存在

# 删除目录
os.rmdir('example_dir')  # 删除创建的目录

# 4. sys 库
import sys

# 获取 Python 版本
print(f"Python 版本: {sys.version}")  # 输出Python版本信息

# 获取模块搜索路径
print(f"模块搜索路径: {sys.path}")  # 输出模块搜索路径

# 获取命令行参数
print(f"命令行参数: {sys.argv}")  # 输出脚本的命令行参数

# 5. json 库
import json

# 将 Python 对象转换为 JSON 字符串
data = {'name': 'Alice', 'age': 30, 'city': 'New York'}
json_str = json.dumps(data)  
print(f"JSON 字符串: {json_str}")  # 输出转换后的 JSON 字符串

# 将 JSON 字符串转换为 Python 对象
loaded_data = json.loads(json_str)  
print(f"加载的数据: {loaded_data}")  # 输出加载后的数据

# 6. re 库
import re

# 匹配长度为 5 的单词
text = "The quick brown fox jumps over the lazy dog."
pattern = r'\b\w{5}\b'  # 正则表达式，匹配长度为5的单词
matches = re.findall(pattern, text)  # 查找所有匹配的单词
print(f"匹配的单词: {matches}")  # 输出匹配的单词

# 7. collections 库
import collections

# defaultdict
d = collections.defaultdict(int)  # 创建一个默认值为int类型的字典
d['apple'] += 1  # 增加'apple'的计数
print(f"defaultdict: {d}")  # 输出defaultdict内容

# namedtuple
Point = collections.namedtuple('Point', ['x', 'y'])  # 创建一个命名元组
p = Point(10, 20)  # 创建一个Point实例
print(f"Point: {p}")  # 输出Point的内容

# Counter
counter = collections.Counter('abracadabra')  # 计算字符串中每个字符的出现次数
print(f"Counter: {counter}")  # 输出Counter结果

# 8. itertools 库
import itertools

# count 示例
for i in itertools.count(start=5, step=2):  # 从5开始，每次增加2
    if i > 15:  # 当i大于15时停止
        break
    print(f"count: {i}")  # 输出当前计数值

# cycle 示例
count = 0
for item in itertools.cycle('AB'):  # 循环输出'A'和'B'
    if count > 5:  # 循环6次后停止
        break
    print(f"cycle: {item}")  # 输出当前项
    count += 1

# combinations 示例
comb = list(itertools.combinations('ABCD', 2))  # 获取ABCD中所有长度为2的组合
print(f"combinations: {comb}")  # 输出组合结果

# 9. functools 库
import functools

# lru_cache 示例
@functools.lru_cache(maxsize=None)  # 使用LRU缓存装饰器
def factorial(n):
    if n == 0:  # 递归基准条件
        return 1
    return n * factorial(n - 1)  # 递归调用

print(f"Factorial of 5: {factorial(5)}")  # 输出5的阶乘

# partial 示例
def power(base, exponent):
    return base ** exponent  # 计算base的exponent次方

square = functools.partial(power, exponent=2)  # 创建一个新的函数，固定参数exponent为2
print(f"Square of 4: {square(4)}")  # 输出4的平方