29 标准库

学习目标

• 熟悉Python标准库中的常用模块和功能
• 掌握系统操作、文件处理、数据序列化等核心技能
• 学会使用正则表达式、日期时间、数学运算等实用模块
• 了解网络编程和数据结构的标准库实现
• 培养查阅和使用标准库文档的能力

主要内容

1. 系统和环境模块

• os模块：操作系统接口，文件和目录操作
• sys模块：系统特定的参数和函数
• pathlib模块：面向对象的路径操作
• shutil模块：高级文件操作

2. 数据处理模块

• json模块：JSON数据的编码和解码
• csv模块：CSV文件的读写操作
• pickle模块：Python对象的序列化

3. 时间和随机模块

• datetime模块：日期和时间的处理
• random模块：随机数生成和随机选择

4. 文本处理模块

• re模块：正则表达式的模式匹配

5. 数学和统计模块

• math模块：数学函数和常数
• statistics模块：统计函数

6. 网络编程模块

• urllib模块：URL处理和HTTP客户端
• http模块：HTTP协议相关功能

7. 数据结构模块

• collections模块：专门的容器数据类型

代码文件说明

01_os_sys_modules.py

学习内容：os和sys模块的基本使用

• 环境变量的获取和设置
• 文件和目录的基本操作
• 系统信息的获取
• 命令行参数的处理

重点知识点：

• os.environ环境变量字典
• os.path路径操作函数
• sys.argv命令行参数
• sys.path模块搜索路径

02_datetime_module.py

学习内容：日期时间的创建、格式化和计算

• datetime对象的创建和操作
• 日期时间的格式化输出
• 时间差的计算
• 时区的处理

重点知识点：

• datetime.datetime类的使用
• strftime()和strptime()方法
• timedelta时间差计算
• 时区感知的日期时间处理

03_random_module.py

学习内容：随机数生成和随机选择

• 各种类型随机数的生成
• 随机选择和随机排列
• 随机种子的设置
• 概率分布的模拟

重点知识点：

• random.random()基础随机数
• random.choice()和random.sample()
• random.shuffle()随机打乱
• random.seed()种子设置

04_pathlib_shutil.py

学习内容：现代化的文件和目录操作

• pathlib的面向对象路径操作
• shutil的高级文件操作
• 文件复制、移动和删除
• 目录树的操作

重点知识点：

• pathlib.Path类的使用
• 路径的拼接和解析
• shutil.copy()和shutil.move()
• shutil.rmtree()递归删除

05_json_csv_pickle.py

学习内容：数据序列化和文件格式处理

• JSON数据的读写
• CSV文件的处理
• Python对象的pickle序列化
• 不同格式间的数据转换

重点知识点：

• json.dumps()和json.loads()
• csv.reader()和csv.writer()
• pickle.dump()和pickle.load()
• 数据格式的选择和转换

06_urllib_http.py

学习内容：网络编程基础

• HTTP请求的发送
• URL的解析和构建
• 网页内容的获取
• 简单的网络爬虫实现

重点知识点：

• urllib.request.urlopen()
• urllib.parseURL解析
• HTTP状态码处理
• 异常处理和重试机制

07_re_module.py

学习内容：正则表达式的模式匹配

• 正则表达式的基本语法
• 文本的搜索和替换
• 分组和捕获
• 实际应用场景

重点知识点：

• re.search()、re.match()、re.findall()
• 正则表达式的元字符
• 分组()和命名分组(?P<name>)
• re.sub()替换操作

08_math_statistics.py

学习内容：数学运算和统计分析

• 基本数学函数的使用
• 统计量的计算
• 数学常数和特殊函数
• 数据分析的基础操作

重点知识点：

• math.sqrt()、math.log()等函数
• statistics.mean()、statistics.median()
• 数学常数math.pi、math.e
• 统计分布的计算

09_collections_module.py

学习内容：专门的容器数据类型

• Counter计数器的使用
• defaultdict默认字典
• namedtuple命名元组
• deque双端队列

重点知识点：

• collections.Counter计数统计
• collections.defaultdict默认值字典
• collections.namedtuple结构化数据
• collections.deque高效的队列操作

10_exercises.py

学习内容：标准库综合应用练习

• 多个模块的组合使用
• 实际问题的解决方案
• 代码的优化和重构
• 最佳实践的应用

重点知识点：

• 模块间的协作使用
• 错误处理和异常管理
• 代码的可读性和维护性
• 性能优化技巧

学习建议

学习顺序

1. 基础模块：先学习01-04文件，掌握系统操作和文件处理
2. 数据处理：学习05文件，了解数据序列化
3. 专项技能：学习06-09文件，掌握网络、正则、数学、数据结构
4. 综合应用：完成10文件的练习，巩固所学知识

使用方法

1. 逐个运行：按顺序运行每个Python文件，观察输出结果
2. 修改实验：尝试修改代码参数，观察不同的运行效果
3. 查阅文档：使用help()函数查看模块和函数的详细文档
4. 实际应用：将学到的知识应用到实际项目中

练习要点

1. 熟悉API：记住常用函数的名称和参数
2. 理解原理：了解每个模块解决的问题和适用场景
3. 组合使用：学会将多个模块组合解决复杂问题
4. 异常处理：掌握各种异常情况的处理方法
5. 性能考虑：了解不同方法的性能特点

扩展学习

• 阅读Python官方文档中的标准库部分
• 学习第三方库如requests、pandas等
• 了解标准库的源码实现
• 关注Python版本更新中的标准库变化

注意事项

• 某些网络相关的示例需要网络连接
• 文件操作示例会在当前目录创建临时文件
• 建议在虚拟环境中运行代码
• 注意Python版本的兼容性问题