常用标准模块

Python 拥有丰富的内置模块，这些模块被称为 标准库。可以把它想象成一个工具箱，里面装满了用于常见编程任务的预写代码。你无需从零开始编写所有内容，只需 import 这些模块，然后使用它们提供的函数和数据即可。这大大加快了开发速度，并且使用了经过 Python 社区充分测试的代码。

我们来看一些标准库中常用的模块，以了解有哪些可用功能。

math 模块

当你需要执行比基本算术（如加、减、乘、除）更高级的数学运算时，math 模块是你的首选资源。它提供对三角函数、对数函数、像圆周率这样的常量等的访问。

要使用它，首先需要导入它：

import math

导入后，你可以使用点表示法（math.function_name 或 math.constant_name）访问其函数和常量。

以下是一些例子：

import math

# 计算 16 的平方根
sqrt_16 = math.sqrt(16)
print(f"16 的平方根是: {sqrt_16}") # 输出: 16 的平方根是: 4.0

# 获取圆周率的值
pi_value = math.pi
print(f"圆周率的值大约是: {pi_value}") # 输出: 圆周率的值大约是: 3.141592653589793

# 计算 2 的 3 次方
power_result = math.pow(2, 3)
print(f"2 的 3 次方是: {power_result}") # 输出: 2 的 3 次方是: 8.0

# 将数字向上取整到最近的整数（上限）
ceil_result = math.ceil(4.2)
print(f"4.2 的上限是: {ceil_result}") # 输出: 4.2 的上限是: 5

# 将数字向下取整到最近的整数（下限）
floor_result = math.floor(4.9)
print(f"4.9 的下限是: {floor_result}") # 输出: 4.9 的下限是: 4

math 模块包含更多函数。你可以在 Python 官方文档中查看它们。

random 模块

random 模块用于生成伪随机数和进行随机选择。这在模拟、游戏、统计抽样以及任何需要不可预测性的情况中都很有用。“伪随机”是指这些数字看起来是随机的，但由确定性算法生成。

像这样导入模块：

import random

以下是一些常见用法：

import random

# 生成一个介于 0.0（包含）和 1.0（不包含）之间的随机浮点数
random_float = random.random()
print(f"介于 0.0 和 1.0 之间的随机浮点数: {random_float}")

# 生成一个介于 1 和 10（包含）之间的随机整数
random_int = random.randint(1, 10)
print(f"介于 1 和 10 之间的随机整数: {random_int}")

# 从列表中选择一个随机元素
options = ['rock', 'paper', 'scissors']
choice = random.choice(options)
print(f"从 {options} 随机选择: {choice}")

# 就地打乱列表（修改原始列表）
deck = ['Ace', 'King', 'Queen', 'Jack']
print(f"原始牌组: {deck}")
random.shuffle(deck)
print(f"洗牌后的牌组: {deck}")

datetime 模块

处理日期和时间是编程中的常见需求。datetime 模块提供用于操作日期、时间以及时间间隔的类。

首先导入它：

import datetime

我们来看一些基本操作：

import datetime

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

# 只获取当前日期
today = datetime.date.today()
print(f"今天的日期: {today}")

# 创建一个特定日期对象
specific_date = datetime.date(2024, 7, 26)
print(f"一个特定日期: {specific_date}")

# 获取当前时间的组成部分
current_hour = now.hour
current_minute = now.minute
print(f"当前时间: {current_hour}:{current_minute}")

# 将日期格式化为字符串（例如，YYYY-MM-DD）
formatted_date = now.strftime("%Y-%m-%d")
print(f"格式化日期: {formatted_date}")

# 格式化日期和时间（例如，月 日, 年 时:分:秒）
formatted_datetime = now.strftime("%B %d, %Y %H:%M:%S")
print(f"格式化日期和时间: {formatted_datetime}")

strftime 方法使用特殊代码（如 %Y 表示完整年份，%m 表示月份数字，%d 表示日期，%H 表示 24 小时制小时等）来控制日期和时间如何呈现为字符串。

更多内容

这三个模块（math、random、datetime）只是 Python 标准库所提供的广泛功能的一个概览。其他常用模块包括：

• os：与操作系统交互（处理文件和目录、环境变量）。
• sys：访问系统特定参数和函数（命令行参数、Python 解释器信息）。
• json：编码和解码 JSON 数据。
• csv：读取和写入 CSV 文件。

当你遇到新的编程挑战时，记住检查标准库是否已提供帮助工具。你可以在 Python 官方文档的“Python 标准库”下找到完整列表和详细说明。学习有效运用这些模块是成为一名熟练 Python 程序员的重要一步。