一、学习目标
掌握常用标准库模块的基本用法：
os：操作系统接口（文件和目录操作）
sys：Python解释器相关参数与功能
datetime：日期时间处理
random：随机数生成
math：数学函数
学习现代化的路径操作模块 pathlib
能够综合运用标准库编写实用的小工具
了解如何查看标准库文档和源码
二、学习内容
- os模块——操作系统接口
os模块提供了与操作系统交互的功能，如文件和目录操作、环境变量、进程管理等。
python
import os
获取当前工作目录
current_dir = os.getcwd()
print("当前目录：", current_dir)
改变工作目录
os.chdir('/path/to/dir')
列出目录内容
files = os.listdir('.')
print("当前目录下的文件和文件夹：", files)
创建目录
os.mkdir('new_folder') # 单级目录
os.makedirs('a/b/c') # 递归创建多级目录
删除目录
os.rmdir('new_folder') # 删除空目录
os.removedirs('a/b/c') # 递归删除空目录
重命名文件或目录
os.rename('old.txt', 'new.txt')
删除文件
os.remove('file_to_delete.txt')
检查路径是否存在
print(os.path.exists('test.txt'))
print(os.path.isfile('test.txt'))
print(os.path.isdir('folder'))
路径拼接（跨平台）
path = os.path.join('folder', 'subfolder', 'file.txt')
print(path) # folder/subfolder/file.txt (Linux/macOS) 或 folder\subfolder\file.txt (Windows)
获取文件大小（字节）
size = os.path.getsize('test.txt')
print(f"文件大小：{size} 字节")
获取文件修改时间（时间戳）
timestamp = os.path.getmtime('test.txt')
import datetime
mtime = datetime.datetime.fromtimestamp(timestamp)
print(f"修改时间：{mtime}")
2. sys模块——系统相关参数
sys模块提供对Python解释器相关变量和函数的访问。
python
import sys
命令行参数（列表，第一个元素是脚本名）
print("命令行参数：", sys.argv)
Python解释器版本
print("Python版本：", sys.version)
平台信息
print("操作系统平台：", sys.platform) # 'win32', 'linux', 'darwin'(macOS)
退出程序
sys.exit(0) # 正常退出，可指定退出码
标准输入、输出、错误流
sys.stdout.write("直接输出到stdout\n")
sys.stderr.write("错误信息\n")
导入模块的路径
print("模块搜索路径：", sys.path)
获取递归深度限制
print("递归深度限制：", sys.getrecursionlimit())
sys.setrecursionlimit(2000) # 设置递归深度
3. datetime模块——日期时间处理
datetime模块提供了处理日期和时间的类。
python
import datetime
获取当前日期时间
now = datetime.datetime.now()
print("当前时间：", now)
获取当前日期
today = datetime.date.today()
print("今天日期：", today)
创建指定日期时间
dt = datetime.datetime(2025, 2, 2, 15, 30, 0)
print("指定时间：", dt)
日期时间组件
print("年：", dt.year)
print("月：", dt.month)
print("日：", dt.day)
print("时：", dt.hour)
print("分：", dt.minute)
print("秒：", dt.second)
时间差（timedelta）
tomorrow = today + datetime.timedelta(days=1)
yesterday = today - datetime.timedelta(days=1)
print("明天：", tomorrow)
print("昨天：", yesterday)
日期时间格式化
formatted = now.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S")
print("格式化：", formatted)
字符串解析为日期时间
date_str = "2025-02-02 15:30:00"
parsed = datetime.datetime.strptime(date_str, "%Y-%m-%d %H:%M:%S")
print("解析结果：", parsed)
时间差计算
start = datetime.datetime(2025, 1, 1)
end = datetime.datetime(2025, 2, 2)
delta = end - start
print(f"相差 {delta.days} 天，{delta.seconds} 秒")
4. random模块——随机数生成
python
import random
随机浮点数 [0.0, 1.0)
print(random.random())
随机整数 [a, b] 包含两端
print(random.randint(1, 10))
随机整数 [a, b) 步长
print(random.randrange(0, 101, 10)) # 0,10,20,...,100
从序列中随机选择一个元素
fruits = ['apple', 'banana', 'cherry']
print(random.choice(fruits))
随机取样（不放回）
print(random.sample(fruits, 2)) # 从列表中选2个不同元素
打乱列表顺序（原地）
cards = [1, 2, 3, 4, 5]
random.shuffle(cards)
print(cards)
设置随机种子（使随机结果可重现）
random.seed(42)
print(random.random())
5. math模块——数学函数
python
import math
常量
print("圆周率：", math.pi)
print("自然常数：", math.e)
基本函数
print("绝对值：", math.fabs(-5))
print("向上取整：", math.ceil(4.2))
print("向下取整：", math.floor(4.8))
print("四舍五入：", round(4.5)) # 内置round，注意银行家舍入
幂和对数
print("平方根：", math.sqrt(16))
print("幂运算：", math.pow(2, 3))
print("自然对数：", math.log(10))
print("以10为底对数：", math.log10(100))
三角函数（参数为弧度）
angle = math.radians(30) # 角度转弧度
print("sin30°：", math.sin(angle))
print("cos30°：", math.cos(angle))
阶乘
print("5! =", math.factorial(5))
最大公约数
print("gcd(12, 8) =", math.gcd(12, 8))
6. pathlib模块——面向对象的路径操作
pathlib是Python 3.4+引入的现代化路径操作模块，使用面向对象方式处理路径。
python
from pathlib import Path
创建Path对象
p = Path('.') # 当前目录
home = Path.home() # 用户主目录
cwd = Path.cwd() # 当前工作目录
路径拼接
data_dir = Path('data')
file_path = data_dir / 'subdir' / 'file.txt' # 使用/运算符
print(file_path)
检查路径
print(file_path.exists()) # 是否存在
print(file_path.is_file()) # 是否为文件
print(file_path.is_dir()) # 是否为目录
获取路径信息
print(file_path.name) # 文件名 'file.txt'
print(file_path.stem) # 文件名不含后缀 'file'
print(file_path.suffix) # 后缀 '.txt'
print(file_path.parent) # 父目录 Path('data/subdir')
遍历目录
for f in Path('.').iterdir():
print(f)
递归遍历（匹配模式）
for py in Path('.').rglob('*.py'): # 递归查找所有.py文件
print(py)
读写文件（简单）
Path('hello.txt').write_text('Hello, world!', encoding='utf-8')
content = Path('hello.txt').read_text(encoding='utf-8')
print(content)
创建目录
Path('new_folder').mkdir(exist_ok=True) # 单级
Path('a/b/c').mkdir(parents=True, exist_ok=True) # 递归创建
删除文件/目录
Path('temp.txt').unlink(missing_ok=True) # 删除文件
Path('empty_dir').rmdir() # 删除空目录