Python常用标准库：我每天都在用的10个内置模块，效率翻倍

大家好，我是正在实战各种AI项目的程序员晚枫。

上一篇我们学习了函数。今天来介绍Python标准库——这是Python内置的工具箱，不用安装就能用。

掌握这些常用模块，你的开发效率会大幅提升。

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1. os - 操作系统接口

import os

# 文件和目录操作
os.getcwd()           # 获取当前工作目录
os.listdir('.')       # 列出目录内容
os.mkdir('new_folder') # 创建目录
os.remove('file.txt')  # 删除文件
os.rename('old.txt', 'new.txt')  # 重命名

# 路径操作（推荐用os.path）
os.path.exists('file.txt')   # 检查是否存在
os.path.isfile('file.txt')   # 是否是文件
os.path.isdir('folder')      # 是否是目录
os.path.join('folder', 'file.txt')  # 拼接路径
os.path.abspath('file.txt')  # 获取绝对路径

👉 深入学习：Python文件操作10种姿势

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2. sys - 系统相关

import sys

sys.argv        # 命令行参数列表
sys.exit(0)     # 退出程序
sys.platform    # 当前平台（'win32', 'darwin', 'linux'）
sys.version     # Python版本信息

# 修改模块搜索路径
sys.path.append('/my/modules')

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3. datetime - 日期和时间

from datetime import datetime, date, timedelta

# 当前时间
now = datetime.now()
print(now)  # 2024-01-15 14:30:00.123456

# 格式化输出
print(now.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S'))  # 2024-01-15 14:30:00

# 解析字符串为日期
dt = datetime.strptime('2024-01-15', '%Y-%m-%d')

# 日期计算
tomorrow = now + timedelta(days=1)
last_week = now - timedelta(weeks=1)

# 两个日期差
delta = datetime(2024, 12, 31) - now
print(delta.days)  # 距离年底还有多少天

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4. json - JSON数据处理

import json

data = {
    "name": "Alice",
    "age": 25,
    "skills": ["Python", "JavaScript"]
}

# Python对象转JSON字符串
json_str = json.dumps(data, ensure_ascii=False, indent=2)
print(json_str)

# JSON字符串转Python对象
parsed = json.loads(json_str)
print(parsed['name'])  # Alice

# 读写JSON文件
with open('data.json', 'w', encoding='utf-8') as f:
    json.dump(data, f, ensure_ascii=False, indent=2)

with open('data.json', 'r', encoding='utf-8') as f:
    loaded = json.load(f)

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5. random - 随机数

import random

random.random()       # 0到1之间的随机浮点数
random.randint(1, 10) # 1到10之间的随机整数
random.choice(['A', 'B', 'C'])  # 从列表中随机选择
random.shuffle(my_list)  # 打乱列表顺序
random.sample(range(100), 5)  # 从范围内随机选5个不重复的数

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6. re - 正则表达式

import re

text = "我的邮箱是 test@example.com"

# 查找邮箱
pattern = r'\w+@\w+\.\w+'
match = re.search(pattern, text)
if match:
    print(match.group())  # test@example.com

# 替换
new_text = re.sub(r'\d+', '***', '电话: 13800138000')
print(new_text)  # 电话: ***

👉 深入学习：Python正则表达式

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7. collections - 高级数据结构

from collections import Counter, defaultdict, namedtuple

# Counter - 计数器
words = ['apple', 'banana', 'apple', 'cherry', 'banana', 'apple']
count = Counter(words)
print(count.most_common(2))  # [('apple', 3), ('banana', 2)]

# defaultdict - 带默认值的字典
word_count = defaultdict(int)
for word in words:
    word_count[word] += 1

# namedtuple - 命名元组
Point = namedtuple('Point', ['x', 'y'])
p = Point(3, 4)
print(p.x, p.y)  # 3 4

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8. itertools - 迭代器工具

import itertools

# 无限计数器
for i in itertools.count(10):
    if i > 15:
        break
    print(i)  # 10, 11, 12, 13, 14, 15

# 循环迭代
cycle = itertools.cycle(['A', 'B', 'C'])
for _ in range(5):
    print(next(cycle))  # A, B, C, A, B

# 排列组合
list(itertools.permutations([1, 2, 3]))  # 全排列
list(itertools.combinations([1, 2, 3], 2))  # 两两组合

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9. math / statistics - 数学运算

import math
import statistics

math.sqrt(16)        # 开方，4.0
math.ceil(4.2)       # 向上取整，5
math.floor(4.8)      # 向下取整，4
math.pi              # 圆周率
math.e               # 自然常数

data = [1, 2, 3, 4, 5]
statistics.mean(data)    # 平均值，3
statistics.median(data)  # 中位数，3
statistics.stdev(data)   # 标准差

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10. logging - 日志记录

import logging

# 配置
logging.basicConfig(
    level=logging.INFO,
    format='%(asctime)s - %(levelname)s - %(message)s',
    handlers=[
        logging.FileHandler('app.log'),
        logging.StreamHandler()
    ]
)

# 使用
logging.debug('调试信息')
logging.info('普通信息')
logging.warning('警告信息')
logging.error('错误信息')
logging.critical('严重错误')

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实战：综合应用

import os
import json
from datetime import datetime
import logging

# 配置日志
logging.basicConfig(level=logging.INFO)

def backup_config():
    """备份配置文件"""
    config_file = 'config.json'
    
    if not os.path.exists(config_file):
        logging.error(f"配置文件不存在: {config_file}")
        return
    
    # 读取配置
    with open(config_file, 'r') as f:
        config = json.load(f)
    
    # 创建备份文件名
    timestamp = datetime.now().strftime('%Y%m%d_%H%M%S')
    backup_name = f'config_backup_{timestamp}.json'
    
    # 保存备份
    with open(backup_name, 'w') as f:
        json.dump(config, f, indent=2)
    
    logging.info(f"配置已备份到: {backup_name}")

backup_config()

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下节预告

下一篇我们将进入实战项目，把学到的知识用起来。

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PS：标准库是Python的宝藏。熟悉这些模块，能解决80%的日常需求。

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