Python 之所以强大，不仅因为它语法简洁，更因为它自带了一个功能丰富的 标准库（Standard Library） 。这些模块就像"内置工具箱"，几乎能覆盖开发中大多数常见需求：数学计算、文件操作、系统交互、随机数生成、时间处理等。 本章将带你认识几个常用的内置模块：
math、os、sys、random等。
一、math 模块 ------ 数学运算工具箱
math 模块提供了大量数学函数和常数，可以帮助我们更方便地进行各种计算。
1. 导入方式
python
import math2. 常用函数
python
import math
print(math.sqrt(16)) # 平方根 -> 4.0
print(math.pow(2, 3)) # 幂运算 -> 8.0
print(math.ceil(4.2)) # 向上取整 -> 5
print(math.floor(4.8)) # 向下取整 -> 4
print(math.fabs(-5)) # 绝对值 -> 5.03. 常用数学常数
python
print(math.pi) # 圆周率 3.1415926...
print(math.e) # 自然常数 e💡 应用场景示例：计算圆的面积
python
import math
r = 5
area = math.pi * math.pow(r, 2)
print(f"半径为 {r} 的圆面积是 {area:.2f}")二、os 模块 ------ 与操作系统交互
os 模块主要用于文件、目录操作以及获取系统信息。
1. 获取当前工作目录
python
import os
print(os.getcwd())2. 列出当前目录下的文件和文件夹
python
print(os.listdir('.'))3. 创建与删除文件夹
python
os.mkdir('test_folder') # 创建文件夹
os.rmdir('test_folder') # 删除文件夹4. 路径操作
python
path = os.path.join('folder', 'file.txt')
print(path) # 输出 folder/file.txt
print(os.path.exists(path)) # 判断路径是否存在💡 应用场景示例：批量重命名文件
python
import os
for filename in os.listdir('.'):
if filename.endswith('.txt'):
new_name = 'new_' + filename
os.rename(filename, new_name)三、sys 模块 ------ Python 解释器接口
sys 模块提供与 Python 解释器相关的功能，例如访问命令行参数、退出程序、查看路径等。
1. 命令行参数
python
import sys
print(sys.argv) # 获取命令行参数列表例如执行：
python test.py hello world输出：
css
['test.py', 'hello', 'world']2. 退出程序
python
sys.exit("程序终止")3. 查看模块搜索路径
python
print(sys.path)4. 获取 Python 版本信息
python
print(sys.version)💡 应用场景示例：命令行传参
python
import sys
if len(sys.argv) < 2:
print("请传入一个参数")
else:
print(f"你输入的参数是：{sys.argv[1]}")四、random 模块 ------ 随机数与随机选择
random 模块是 Python 的随机工具，常用于模拟、抽奖、随机抽样等场景。
1. 生成随机整数
python
import random
print(random.randint(1, 10)) # 1~10 之间的随机整数2. 生成随机浮点数
python
print(random.random()) # 0~1 之间的随机浮点数
print(random.uniform(1.5, 5)) # 1.5~5 之间的随机浮点数3. 从序列中随机选择
python
fruits = ['apple', 'banana', 'cherry']
print(random.choice(fruits))4. 打乱列表顺序
python
numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
random.shuffle(numbers)
print(numbers)💡 应用场景示例：模拟抽奖系统
python
import random
users = ['Alice', 'Bob', 'Cindy', 'David']
winner = random.choice(users)
print(f"幸运用户是：{winner}")五、其他常用内置模块简要介绍
1. datetime ------ 时间与日期处理
python
import datetime
now = datetime.datetime.now()
print(now.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S"))2. time ------ 时间戳与延时
python
import time
print(time.time()) # 当前时间戳
time.sleep(2) # 暂停 2 秒3. json ------ 处理 JSON 数据
python
import json
data = {"name": "Tom", "age": 25}
json_str = json.dumps(data)
print(json_str) # 转换为 JSON 字符串六、总结
| 模块 | 功能 | 常用函数 |
|---|---|---|
| math | 数学计算 | sqrt、pow、ceil、pi |
| os | 文件和目录操作 | listdir、mkdir、path.join |
| sys | 与解释器交互 | argv、exit、path、version |
| random | 随机数与抽样 | randint、choice、shuffle |
| datetime | 日期时间处理 | now、strftime |
| json | JSON 数据转换 | dumps、loads |
七、实战案例：综合使用多个模块
python
import os
import random
import datetime
# 随机生成一个文件名
file_name = f"log_{datetime.datetime.now().strftime('%Y%m%d_%H%M%S')}_{random.randint(100,999)}.txt"
# 保存路径
path = os.path.join(os.getcwd(), file_name)
# 写入内容
with open(path, 'w') as f:
f.write("这是自动生成的日志文件\n")
print(f"文件已生成：{path}")这个例子中，我们综合使用了 os、random 和 datetime 模块，实现了一个自动命名日志文件的小工具。
八、结语
Python 的标准库是它最宝贵的资源之一，它让开发者能以极少的代码完成复杂的任务。 掌握 math、os、sys、random 等核心模块，是从入门走向实战的必经之路。 未来，当你熟悉了这些模块，再去探索如 re（正则表达式）、json、datetime、pathlib 等更多模块时，你会真正感受到 Python "自带瑞士军刀"的威力。