Python 常用内置标准库

这篇笔记将带你走进 Python 的"百宝箱"。Python 被称为"自带电池 "（Batteries Included）的语言，就是因为它内置了极其丰富的标准库，无需安装即可直接 import 使用。

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📦 Python 常用内置标准库 (Standard Libraries) 学习笔记

1. 时间与日期：datetime

处理时间、日期、时区转换的利器。

from datetime import datetime, timedelta

# 1. 获取当前时间
now = datetime.now()
print(f"当前时间: {now}")

# 2. 格式化输出 (strftime)
print(now.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S")) # 2023-10-27 14:30:05

# 3. 字符串转时间对象 (strptime)
date_str = "2023-01-01"
dt_obj = datetime.strptime(date_str, "%Y-%m-%d")

# 4. 时间计算 (timedelta)
yesterday = now - timedelta(days=1)
future = now + timedelta(hours=2)

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2. 数学与随机数：math & random

math：高精度数学计算

import math

print(math.pi)        # 圆周率 3.14159...
print(math.sqrt(16))  # 开平方 4.0
print(math.ceil(3.1)) # 向上取整 4

random：生成伪随机数

import random

print(random.random())       # 0到1之间的浮点数
print(random.randint(1, 10)) # 1到10之间的随机整数（含10）
fruits = ["苹果", "香蕉", "橙子"]
print(random.choice(fruits)) # 随机选一个

items = [1, 2, 3, 4, 5]
random.shuffle(items)        # 打乱列表顺序

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3. 数据交换格式：json

JSON 是互联网最通用的数据格式。Python 字典与 JSON 字符串的转换非常简单。

import json

data = {"name": "Jojo", "age": 25, "is_admin": False}

# 1. 编码：字典 -> JSON 字符串 (dumps)
json_str = json.dumps(data, indent=4) # indent让输出更漂亮

# 2. 解码：JSON 字符串 -> 字典 (loads)
parsed_data = json.loads(json_str)

# 3. 处理文件 (dump/load)
with open("config.json", "w") as f:
    json.dump(data, f) # 直接写入文件

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4. 系统接口与参数：sys

主要用于与 Python 解释器和系统环境交互。

import sys

# 1. 获取命令行参数 (常用语脚本传参)
# 运行命令: python script.py arg1 arg2
print(sys.argv) 

# 2. 退出程序
# sys.exit(0) # 0表示正常退出

# 3. 模块搜索路径
# print(sys.path) 

# 4. 查看系统平台
print(sys.platform) # win32, darwin(Mac), linux

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5. 高级容器数据类型：collections

它是内置 list/dict/tuple 的增强版。

• Counter: 快速计数器。
• defaultdict: 带有默认值的字典（防止 KeyError）。

from collections import Counter, defaultdict

# Counter 示例：统计词频
text = "apple banana apple orange apple banana"
counts = Counter(text.split())
print(counts) # Counter({'apple': 3, 'banana': 2, 'orange': 1})
print(counts.most_common(1)) # 获取出现次数最多的

# defaultdict 示例
d = defaultdict(int) # 默认值为 0
d["count"] += 1      # 不会报错，直接从0加到1

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6. 正则表达式：re

用于复杂的文本搜索、替换和匹配。

import re

text = "我的邮箱是 jojo_123@example.com，请联系我。"
# 匹配邮箱的简单正则
pattern = r'[a-zA-Z0-9_]+@[a-zA-Z0-9]+\.[a-zA-Z]+'

# 搜索
match = re.search(pattern, text)
if match:
    print(f"找到邮箱: {match.group()}")

# 替换
clean_text = re.sub(pattern, "[HIDDEN]", text)
print(clean_text)

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🛠 什么时候该用哪个库？

需求	推荐库
处理文件路径、创建文件夹	os / pathlib
读取/写入 CSV 数据	csv
网络请求（标准库版）	urllib.request（虽然大家更爱用第三方 requests）
压缩和解压文件	zipfile / tarfile
计算代码执行时间	timeit
记录运行日志	logging

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💡 总结建议

1. 先查标准库：在准备自己写一个复杂的功能前，先搜索"Python standard library [功能名]"，通常已经有现成的解决方案了。
2. 避免重复造轮子 ：比如 Counter 计数比你自己写 for 循环统计要快得多，也简洁得多。
3. 阅读文档：Python 官方文档（docs.python.org）是学习这些库的最好地方。