Python的标准库是Python语言的一大亮点，提供了一组广泛的模块和包，用于完成各种编程任务，帮助开发者高效地完成常见的编程需求，而无需依赖外部库。Python的标准库涵盖了从文件操作到网络编程、从数据处理到多线程等多个方面。以下是对一些重要标准库模块的介绍，以及主要功能和使用场景。
1. os 模块
os 模块提供了与操作系统进行交互的功能，包括文件和目录操作、进程管理等。
文件和目录操作：
import os
# 创建目录
os.makedirs('my_dir/sub_dir', exist_ok=True)
# 列出目录内容
print(os.listdir('my_dir'))
# 删除目录
os.rmdir('my_dir/sub_dir')
进程管理：
import os
# 获取当前工作目录
print(os.getcwd())
# 改变当前工作目录
os.chdir('/path/to/new/dir')
2. sys 模块
sys 模块提供了对Python解释器的访问，包括命令行参数、模块路径等。
获取命令行参数：
import sys
# 获取命令行参数
print(sys.argv)
模块路径操作：
import sys
# 添加新的模块搜索路径
sys.path.append('/path/to/my/modules')
3. math 模块
math 模块提供了对数学运算的支持，包括常用的数学函数和常量。
常用数学函数：
import math
# 计算平方根
print(math.sqrt(16))
# 计算圆周率
print(math.pi)
三角函数和对数：
import math
# 计算正弦值
print(math.sin(math.pi / 2))
# 计算对数值
print(math.log(100, 10))
4. datetime 模块
datetime 模块用于处理日期和时间。
获取当前时间和日期：
from datetime import datetime
# 获取当前时间
now = datetime.now()
print(now)
# 格式化日期时间
print(now.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S'))
日期运算：
from datetime import datetime, timedelta
# 计算日期差异
delta = timedelta(days=5)
future_date = datetime.now() + delta
print(future_date)
5. json 模块
json 模块用于处理JSON数据，包括编码和解码。
JSON编码和解码：
import json
# Python对象转JSON字符串
data = {'name': 'Alice', 'age': 30}
json_str = json.dumps(data)
print(json_str)
# JSON字符串转Python对象
decoded_data = json.loads(json_str)
print(decoded_data)
6. re 模块
re 模块用于处理正则表达式，支持模式匹配和字符串搜索。
模式匹配：
import re
# 匹配正则表达式
pattern = r'\d+'
match = re.findall(pattern, 'There are 12 apples and 24 oranges.')
print(match)
7. requests 模块
虽然requests模块并不包含在Python的标准库中，但它是一个非常流行的第三方库，用于发送HTTP请求和处理响应。为了完成类似的功能，标准库提供了http.client和urllib模块。
使用 urllib 进行HTTP请求：
from urllib import request
response = request.urlopen('https://www.python.org/')
html = response.read().decode('utf-8')
print(html)
8. sqlite3 模块
sqlite3 模块提供了对SQLite数据库的支持，使得Python可以直接操作SQLite数据库文件。
操作SQLite数据库：
import sqlite3
# 连接到数据库(如果文件不存在，会自动创建)
conn = sqlite3.connect('example.db')
cursor = conn.cursor()
# 创建表
cursor.execute('CREATE TABLE IF NOT EXISTS users (id INTEGER PRIMARY KEY, name TEXT)')
# 插入数据
cursor.execute('INSERT INTO users (name) VALUES (?)', ('Alice',))
# 提交并关闭连接
conn.commit()
conn.close()
9. threading 模块
threading 模块用于创建和管理线程，使得Python能够进行多线程编程。
创建线程：
import threading
def print_numbers():
for i in range(5):
print(i)
# 创建并启动线程
thread = threading.Thread(target=print_numbers)
thread.start()
thread.join()
10. logging 模块
logging 模块提供了灵活的日志记录功能，用于追踪应用程序中的事件。
基础日志记录：
import logging
# 配置日志
logging.basicConfig(level=logging.DEBUG)
# 记录日志
logging.debug('This is a debug message')
logging.info('This is an info message')
logging.warning('This is a warning message')
logging.error('This is an error message')
logging.critical('This is a critical message')
Python的标准库为开发者提供了广泛的功能，可以满足大部分编程需求，从文件和目录操作到数据库管理，从数学计算到网络通信。了解和掌握这些标准库模块，可以大大提高开发效率，并帮助你在各种编程任务中应对不同的挑战。
