Python3 标准库概览

Python3 学习笔记 · 整理自菜鸟教程

一句话

「自带电池」的 Python 内置了大量模块，覆盖文件、系统、网络、日期、正则、数据格式、加密等场景，学会常用模块能省下大量造轮子的时间。

要点

  • 标准库随 Python 一起安装，import 即用，无需 pip。
  • 按用途记两大类：通用工具（os/sys/math/random/datetime/json/re）和领域工具（socket/urllib/sqlite3/hashlib/logging）。
  • 学会「按需求找模块」比背 API 重要：需要什么先想标准库有没有。
  • 查看帮助：help(模块)、dir(模块)、官方文档 docs.python.org/3/library/。
  • 大多数模块要显式 import，但 math、json 这类常用模块几乎每个项目都会遇到。

语法 / 常用方法

模块 用途 常用对象/方法
os 操作系统/文件路径 os.path.join、os.listdir、os.getcwd
sys 解释器/命令行 sys.argv、sys.exit、sys.path
math 数学函数 math.sqrt、math.pi、math.floor
random 随机数 random.randint、random.choice、random.shuffle
datetime 日期与时间 datetime.now、timedelta、strftime
time 时间戳/延时 time.time、time.sleep
json JSON 编解码 json.dumps、json.loads
re 正则表达式 re.match、re.findall、re.sub
collections 增强容器 Counter、defaultdict、deque、namedtuple
itertools 迭代器工具 chain、product、groupby、count
functools 函数工具 reduce、lru_cache、partial
pathlib 面向对象路径 Path、Path.glob、read_text
hashlib 哈希/摘要 md5、sha256
statistics 统计计算 mean、median、stdev
logging 日志 logging.info、basicConfig
argparse 命令行参数解析 ArgumentParser、add_argument
sqlite3 内置轻量数据库 connect、execute
urllib URL/HTTP 请求 urllib.request.urlopen
socket 底层网络 socket.socket
subprocess 调用外部命令 subprocess.run
csv CSV 读写 csv.reader、csv.writer
io 流式 IO StringIO、BytesIO
pickle 对象序列化 pickle.dumps、pickle.load
threading 线程 Thread、Lock
asyncio 异步编程 run、create_task
uuid 唯一 ID uuid.uuid4
zlib / gzip 压缩 zlib.compress、gzip.open
webbrowser 打开浏览器 webbrowser.open
pprint 美观打印 pprint.pprint
shutil 高级文件操作 copy、move、rmtree

代码示例

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# 几个最常打交道的标准库速览
import os, sys, math, random
from datetime import datetime, timedelta
import json
from collections import Counter

# os / sys：环境与系统
print(os.getcwd())
print("启动参数:", sys.argv[:1])   # 处理命令行参数用 argparse 更规范

# math：数学
print(math.sqrt(16), math.floor(3.7), round(math.pi, 2))   # 4.0 3 3.14

# random：随机
print(random.randint(1, 6))          # 掷骰子
print(random.choice(["石头", "剪刀", "布"]))

# datetime：日期时间
now = datetime.now()
print(now.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S"))
print((now + timedelta(days=7)).date())   # 一周后

# json：字符串与对象互转
data = {"name": "Tom", "age": 18}
s = json.dumps(data, ensure_ascii=False)
print(s)                             # {"name": "Tom", "age": 18}
print(json.loads(s)["name"])         # Tom

# collections：统计词频
words = "a b a c a b".split()
print(Counter(words))                # Counter({'a': 3, 'b': 2, 'c': 1})

易错点

  • 变量名别和模块重名：import random 后又 random = 5，之后 random.randint 就报错。
  • os vs os.path：路径操作在 os.path 下，别写成 os.join（不存在）。
  • datetime 是模块也是类：import datetime 后用 datetime.datetime.now()；from datetime import datetime 后直接用 datetime.now()，两种写法别混。
  • random 不加密安全：涉及密码/令牌用 secrets 模块。
  • json.dumps 中文默认转义：加 ensure_ascii=False 才显示中文。
  • 标准库选择有偏好：新代码路径操作用 pathlib，命令调用用 subprocess.run 而非 os.system。