Python进阶 - 技术栈

一、进阶语法

1.1 导入模块 / 包

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# 方式1：导入整个模块
import math  # 数学模块
print(math.sqrt(16))  # 计算平方根，输出：4.0

# 方式2：导入模块中的指定函数/变量
from math import pi, pow
print(pi)  # 输出：3.141592653589793
print(pow(2, 3))  # 2的3次方，输出：8.0

# 方式3：导入并起别名
import numpy as np  # 第三方数据分析库，常用别名

1.2 常用内置模块

1.2.1 math

常用函数：

math.sqrt(x)：平方根

math.pow(x,y)：x 的 y 次方

math.ceil(x)：向上取整

math.floor(x)：向下取整

1.2.2 datetime

datetime.datetime.now()：当前时间

datetime.date.today()：当前日期

datetime.timedelta()：时间间隔（加减）

datetime.strptime()：字符串转日期

datetime.strftime()：日期转字符串

1.2.3 random

常用函数:

random.random()：0-1 随机浮点数

random.randint(a,b)：a-b 随机整数

random.choice(iter)：随机选一个元素

random.shuffle(iter)：打乱序列

1.2.4 os

常用函数：

os.path.exists(path)：判断路径是否存在

os.mkdir(path)：创建文件夹

os.listdir(path)：列出目录文件

os.remove(path)：删除文件

os.path.join(a, b)：拼接路径（跨平台）

os.path.abspath(path)：绝对路径

os.path.basename(path)：获取文件名

os.path.splitext(path)：分割文件名和后缀

1.2.5 re

常用函数：

re.search(pattern, s)：查找第一个匹配

re.findall(pattern, s)：查找所有匹配

re.match(pattern, s)：从开头匹配

re.sub(pattern, repl, s)：替换匹配内容

1.3 异常处理

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# 示例：处理用户输入非数字的情况
try:
    num = int(input("请输入一个数字："))
    print(f"你输入的数字是：{num}")
except ValueError:  # 捕获"类型转换失败"的异常
    print("错误：你输入的不是数字！")
except Exception as e:  # 捕获所有其他异常（兜底）
    print(f"发生未知错误：{e}")
else:  # 无异常时执行
    print("输入成功！")
finally:  # 无论是否有异常，都会执行（比如关闭文件/连接）
    print("程序执行完毕")

1.4 列表推导式

python特有的：

快速创建 / 过滤列表，代码更简洁；

效率略高于普通 for 循环（底层优化）

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# 普通循环创建列表（求1-10的平方）
nums1 = []
for i in range(1, 11):
    nums1.append(i*i)

# 列表推导式创建（一行搞定）
nums2 = [i*i for i in range(1, 11)]
print(nums2)  # 输出：[1,4,9,...,100]

# 带条件的列表推导式（只保留偶数的平方）
nums3 = [i*i for i in range(1, 11) if i % 2 == 0]
print(nums3)  # 输出：[4, 16, 36, 64, 100]

1.5 类和对象

Python 是面向对象语言，类用于定义 "事物的模板"，对象是模板的实例

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# 定义类
class Student:
    # 初始化方法（创建对象时自动执行）
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name  # 实例属性
        self.age = age

    # 实例方法
    def introduce(self):
        print(f"我叫{self.name}，今年{self.age}岁")


# 创建对象（实例化）
stu1 = Student("小明", 18)
stu1.introduce()  # 调用方法，输出：我叫小明，今年18岁

# 访问/修改属性
stu1.age = 19
print(stu1.age)  # 输出：19

1.6 常用内置函数

1.6.1 部分常见函数

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# 1. len()：获取长度（列表、字典、字符串等）
print(len([1,2,3]))  # 输出：3
print(len({"name":"小明", "age":18}))  # 输出：2

# 2. range()：生成整数序列（常用在循环）
for i in range(3):  # 0,1,2
    print(i)

# 3. sorted()：排序（返回新列表）
nums = [3,1,2]
print(sorted(nums))  # 输出：[1,2,3]

# 4. enumerate()：遍历同时获取索引和值
fruits = ["苹果", "香蕉"]
for idx, fruit in enumerate(fruits):
    print(f"索引{idx}：{fruit}")  # 输出：索引0：苹果；索引1：香蕉

1.6.2 zip打包

对应位置的元素配对 ，打包成一个个元组

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# 5. zip()：打包多个序列，打包成元组，
names = ["小明", "小红"]
ages = [18, 17]
for name, age in zip(names, ages):
    print(f"{name}：{age}岁")

# 如果多个可迭代对象长度不一致，zip() 会以最短的那个为准，超出部分会被忽略
names = ["小明", "小红", "小刚"]  # 长度3
ages = [18, 17]                  # 长度2
zipped = list(zip(names, ages))
print(zipped)  # 输出：[('小明', 18), ('小红', 17)]（小刚被忽略）

# zip 对象是一次性的：zip 对象只能遍历一次，遍历后就 "空了"，如果需要多次使用，要先转成列表
zipped = zip(names, ages)
# 第一次遍历
for item in zipped:
    print(item)  # 输出('小明',18)、('小红',17)
# 第二次遍历（无输出，因为zip对象已耗尽）
for item in zipped:
    print(item)  # 无输出

# 解决方法：转成列表后再用
zipped_list = list(zip(names, ages))
for item in zipped_list:
    print(item)  # 正常输出
for item in zipped_list:
    print(item)  # 再次正常输出

1.6.3 类型转换

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# 转成字符串
str(123) → "123"

# 转成整数（需可转换）
int("123") → 123
int(3.9) → 3

# 转成浮点数
float("3.14") → 3.14

# 转成布尔值（0 / 空对象为 False，其余为 True）	
bool(0) → False
bool([1]) → True

# 转成列表	
list((1,2)) → [1,2]
list({1,2}) → [1,2]

# 转成字典（需是键值对格式）
dict([("a",1), ("b",2)]) # 输出{"a":1,"b":2}

# 转成集合（去重）
set([1,1,2]) → {1,2}

二、文件操作相关

2.1 普通文件操作（.txt、.md、.csv）

方式一：处理文本文件、CSV 文件等是 Python 的常见场景，核心用open()函数。

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# 1. 写入文件
with open("test.txt", "w", encoding="utf-8") as f:  # "w"=写入模式，覆盖原有内容
    f.write("Hello Python!\n")
    f.write("这是第二行内容")

# 2. 读取文件
with open("test.txt", "r", encoding="utf-8") as f:  # "r"=读取模式
    content = f.read()  # 读取全部内容
    print(content)

# 3. 追加内容
with open("test.txt", "a", encoding="utf-8") as f:  # "a"=追加模式
    f.write("\n这是追加的内容")

核心参数：

mode：r（读）、w（写，覆盖）、a（追加）、r+（读写）；

encoding="utf-8"：避免中文乱码（必须指定）

方式二：用内置模块封装

比如处理 CSV 文件，用 csv 模块

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import csv
# 读取CSV文件（不用手动写open()，但csv模块内部会调用）
with open("data.csv", "r", encoding="utf-8") as f:
    reader = csv.reader(f)
    for row in reader:
        print(row)

# 更简化的第三方库（如pandas，完全不用写open()）
import pandas as pd
df = pd.read_csv("data.csv")  # 一行读取CSV，底层封装了open()

2.2 二进制文件（.jpg、.png、.zip、.exe 等）

方式一：使用open

要指定 mode="rb"（读二进制）/"wb"（写二进制）

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# 复制一张图片（二进制读写）
with open("source.jpg", "rb") as f1:
    img_data = f1.read()  # 读取二进制数据

with open("copy.jpg", "wb") as f2:
    f2.write(img_data)  # 写入二进制数据

方式二：使用三方库

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from PIL import Image
img = Image.open("test.jpg")  # PIL封装了open()，不用自己写
img.save("new.jpg")

2.3 特殊格式（.json、.xlsx 等）

json:

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import json
# 方式1：手动open() + json.load()
with open("data.json", "r", encoding="utf-8") as f:
    data = json.load(f)  # 读取JSON文件

# 方式2：读取字符串，用json.loads()（不用open()）
json_str = '{"name":"小明","age":18}'
data = json.loads(json_str)

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# 写入
import json

# 准备Python数据（字典）
data = {"name": "小明", "age": 18, "hobby": ["打球", "看书"]}

# 方式1：写入文件（用dump）
with open("data.json", "w", encoding="utf-8") as f:
    # ensure_ascii=False：避免中文被转成\uXXXX编码（核心！）
    # indent=4：格式化输出，缩进 4 个空格，可读性高
    json.dump(data, f, ensure_ascii=False, indent=4)  

# 方式2：转成JSON字符串（用dumps）
json_str = json.dumps(data, ensure_ascii=False, indent=4)
print(json_str)  # 输出带格式的JSON字符串，中文正常显示

excel:

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import pandas as pd
# 读取Excel，一行搞定，底层封装了open()和二进制处理
df = pd.read_excel("data.xlsx")
df.to_excel("new_data.xlsx", index=False)

2.4 大文件

用open分块读取

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# 读取大文件（每次读1024字节）
with open("big_file.log", "r", encoding="utf-8") as f:
    while True:
        chunk = f.read(1024)  # 分块读取
        if not chunk:
            break
        print(chunk)  # 处理每一块内容

三、日期相关

格式符	含义	示例
`%Y`	4 位年份	2026
`%m`	2 位月份	03（3 月）
`%d`	2 位日期	12
`%H`	24 小时制小时	14（下午 2 点）
`%M`	分钟	30
`%S`	秒	00
`%y`	2 位年份	26（2026）

3.1 字符串转日期

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from datetime import datetime

# 示例1：仅日期字符串转日期对象
date_str = "2026-03-12"
# 格式符要和字符串格式完全匹配（%Y-%m-%d 对应 2026-03-12）
date_obj = datetime.strptime(date_str, "%Y-%m-%d")
print(date_obj)  # 输出：2026-03-12 00:00:00（默认补0时0分0秒）

# 示例2：日期+时间字符串转日期对象
datetime_str = "2026/03/12 14:30:59"
datetime_obj = datetime.strptime(datetime_str, "%Y/%m/%d %H:%M:%S")
print(datetime_obj)  # 输出：2026-03-12 14:30:59

# 示例3：处理中文格式（比如 2026年03月12日）
cn_date_str = "2026年03月12日"
cn_date_obj = datetime.strptime(cn_date_str, "%Y年%m月%d日")
print(cn_date_obj)  # 输出：2026-03-12 00:00:00

3.2 日期对象转字符串

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from datetime import datetime

# 先获取当前时间的日期对象（常用）
now = datetime.now()  # 输出：2026-03-12 10:00:00（当前系统时间）

# 示例1：转成 年-月-日 格式
date_str = now.strftime("%Y-%m-%d")
print(date_str)  # 输出：2026-03-12

# 示例2：转成 年/月/日 时:分:秒 格式
datetime_str = now.strftime("%Y/%m/%d %H:%M:%S")
print(datetime_str)  # 输出：2026/03/12 10:00:00

# 示例3：转成中文格式（带星期）
cn_datetime_str = now.strftime("%Y年%m月%d日 %H时%M分%S秒 星期%w")
# %w：星期（0=周日，1=周一...6=周六）
print(cn_datetime_str)  # 输出：2026年03月12日 10时00分00秒 星期3

只涉及日期

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from datetime import date, timedelta

# 基础日期
today = date.today()

# 计算明天
tomorrow = today + timedelta(days=1)
print("明天：", tomorrow)  # 输出：2026-03-13

# 转成 "年-月-日" 格式
str1 = today.strftime("%Y-%m-%d")
print(str1)  # 输出：2026-03-12

# 转成中文格式 "xxxx年xx月xx日"
str2 = today.strftime("%Y年%m月%d日")
print(str2)  # 输出：2026年03月12日

3.3 时间戳与日期的转换

3.3.1 日期对象转时间戳

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from datetime import datetime

now = datetime.now()
timestamp = now.timestamp()  # 转成时间戳（浮点数，带毫秒）
print(timestamp)  # 输出：1770789600.123456

3.3.2 时间戳转日期对象

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from datetime import datetime

timestamp = 1770789600.123456
# 方式1：转成本地时间
datetime_obj = datetime.fromtimestamp(timestamp)
print(datetime_obj)  # 输出：2026-03-12 10:00:00.123456（本地时区）

3.4 日期加减

满足 "操作的是 datetime.datetime 或 datetime.date 对象"，不管这个对象是怎么创建的，都能和 timedelta 做加减

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from datetime import datetime, timedelta

now = datetime.now()

# 示例1：计算1天后的日期
next_day = now + timedelta(days=1)
print("1天后：", next_day.strftime("%Y-%m-%d"))  # 输出：2026-03-13

# 示例2：计算3天前的日期
last_3_day = now - timedelta(days=3)
print("3天前：", last_3_day.strftime("%Y-%m-%d"))  # 输出：2026-03-09

# 示例3：计算2小时30分钟后的时间
later = now + timedelta(hours=2, minutes=30)
print("2小时30分后：", later.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S"))

# 示例4：计算两个日期的差值
date1 = datetime(2026, 3, 12)
date2 = datetime(2026, 3, 15)
delta = date2 - date1
print("日期差：", delta.days, "天")  # 输出：3 天
print("总秒数：", delta.total_seconds())  # 输出：259200.0 秒


# 示例5：转换后在计算
date_str = "2026-03-12"
# 转成datetime对象
date_obj = datetime.strptime(date_str, "%Y-%m-%d")

# 计算3天后
after_3d = date_obj + timedelta(days=3)
print("3天后：", after_3d.strftime("%Y-%m-%d"))  # 输出：2026-03-15

3.5 日期比较

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from datetime import date, datetime

# date对象比较（仅日期）
d1 = date(2026, 3, 12)
d2 = date(2026, 3, 15)
print(d1 < d2)   # True（12日早于15日）
print(d1 == d2)  # False

# datetime对象比较（日期+时间）
dt1 = datetime(2026, 3, 12, 10, 0)
dt2 = datetime(2026, 3, 12, 14, 0)
print(dt1 < dt2) # True（10点早于14点）