学Python的漫画漫步进阶 -- 第十一步.常用的内置模块

十一、常用的内置模块

在真正做项目时，我们会使用别人已经开发好的模块，这样就不必从零开发项目了，还可以加快开发速度。这些模块可能是Python官方提供的，也可能是第三方开发的。Python官方提供的模块，就叫作“内置模块”。

Python有很多内置的定义，包括但不限于以下几类：

1. 内置函数：Python解释器中预先定义好的函数，也被称为内嵌函数。所有的内置函数都被定义在标准模块builtins中，不需要导入某个模块，可以直接使用。例如，print()就是常用的内置函数之一。
2. 内置类：Python内置类是在Python中已经预先定义好的类，我们可以直接使用它们，而不需要自己编写它们。例如，list，dict，set等都是Python内置的类。
3. 内置模块：Python内置模块是Python中已经预先定义好的模块，我们可以直接使用它们，而不需要自己编写它们。例如，math，random等都是Python内置的模块。
4. 内置常量：Python内置常量是指在Python中已经预先定义好的常量。例如，None表示一个空值，True和False表示布尔类型的真和假等。

以上就是Python内置定义的一些类别，它们为开发者提供了方便的工具和接口，以帮助他们更有效地编写代码。

11.1 数学计算模块——math

在math模块中包含数学运算相关的函数等，例如指数、对数、平方根和三角函数等。

本节介绍math模块中的一些常用函数，如下表所示:

我们在Python Shell中运行代码，看看运行结果怎样:

11.2 日期时间模块——datetime

Python官方提供的日期和时间模块主要是datetime模块。在datetime模块中提供了右侧几个类。

datetime：包含时间和日期。

date：只包含日期。

time：只包含时间。

timedelta：计算时间跨度。

tzinfo：时区信息。

11.2.1 datetime类

datetime类表示日期和时间等信息，我们可以使用如下构造方法创建datetime对象：

对这些参数的说明如下表所示:

我们在Python Shell中运行代码，看看运行结果怎样:

datetime类的常用方法如下:
datetime.today（）：返回当前的本地日期和时间。
datetime.now（tz=None）：返回指定时区的当前日期和时间，参数tz用于设置时区，如果参数tz为None或省略，则等同于today（）。
datetime.fromtimestamp（timestamp，tz=None）：返回与UNIX时间戳对应的本地日期和时间。UNIX时间戳是从1970年1月1日00：00：00
开始到现在为止的总秒数。我们在Python Shell中运行代码，看看运行结果怎样。

11.2.2 date类

date类表示日期信息，我们可以使用如下构造方法创建date对象：

这些参数的含义和取值范围与datetime类一样，这里不再赘述。
date类的常用方法如下。
date.today（）：返回当前的本地日期。
date.fromtimestamp（timestamp）：返回与UNIX时间戳对应的本地日期。

我们在Python Shell中运行代码，看看运行结果怎样:

11.2.3 time类

time类表示一天中的时间信息，我们可以使用如下构造方法创建time对象：

这些参数的含义和取值范围与datetime类一样，这里不再赘述。
我们在Python Shell中运行代码，看看运行结果怎样:

11.2.4 计算时间跨度类——timedelta

其中的所有参数都可以为整数或浮点数，也可以为正数或负数，如右表所示。
我们在Python Shell中运行代码，看看运行结果怎样:

timedelta可以表示正数或负数时间的间隔，如下代码是等效的。

11.2.5 将日期时间与字符串相互转换

我们经常会遇到将日期时间与字符串相互转换的情况。

1 将日期时间对象转换为字符串时，称之为日期时间格式化。在Python中使用strftime（）方法进行日期时间的格式化，在datetime、date和time三个类中都有一个实例方法strftime（format）。

2 将字符串转换为日期时间对象的过程，叫作日期时间解析。在Python中使用datetime.strptime（date_string，format）类方法进行日期时间解析。
在strftime（）和strptime（）方法中都有一个格式化参数format，用来控制日期时间的格式，常用的日期和时间格式控制符如下表所示

我们在Python Shell中运行代码，看看运行结果怎样:

11.3 正则表达式模块——re

正则表达式指预先定义好一个“字符串模板”，通过这个“字符串模板”可以匹配、查找和替换那些匹配“字符串模板”的字符串。

11.3.1 字符串匹配

字符串匹配指验证一个字符串是否符合指定的“字符串模板”，常用于用户输入验证。例如，用户在注册时要输入邮箱，所以需要验证邮箱是否有效，这就要用到字符串匹配验证。
我们使用match（p，text）函数进行字符串匹配，其中的参数p是正则表达式，即字符串模板，text是要验证的字符串。如果匹配成功，则返回一个Match对象（匹配对象），否则返回None。
我们在Python Shell中运行代码，看看运行结果怎样:

11.3.2 字符串查找

字符串查找指从一个字符串中查找匹配正则表达式的子字符串，常用于数据分析、网络爬虫等数据处理中。
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常用的字符串查找函数如下。

search（p，text）：在text字符串中查找匹配的内容，如果找到，则返回第1个匹配的Match对象，否则返回None。p是正则表达式。

findall（p，text）：在text字符串中查找所有匹配的内容，如果找到，则返回所有匹配的字符串列表；如果一个都没有匹配，则返回None。

p是正则表达式。
我们在Python Shell中运行代码，看看运行结果怎样:

11.3.3 字符串替换
正则表达式的字符串替换函数是sub（），该函数替换匹配的子字符串，返回值是替换之后的字符串，其语法格式如下：

其中，参数pattern是正则表达式；参数repl是用于替换的新字符串；参数string是即将被替换的旧字符串；参数count是要替换的最大数量，默认值为零，表示不限制替换数量。我们在Python Shell中运行代码，看看运行结果怎样:

11.3.4 字符串分割

在Python中使用re模块中的split（）函数进行字符串分割，该函数按照匹配的子字符串进行字符串分割，返回字符串列表对象，其语法格式如下：

其中，参数pattern是正则表达式；参数string是要分割的字符串；参数maxsplit是最大分割次数；maxsplit的默认值为零，表示分割次数没有限制。

我们在Python Shell中运行代码，看看运行结果怎样:

11.4 点拨点拨——如何使用官方文档查找模块帮助信息

1 参考7.6节打开官方文档。

2 打开官方模块索引页面。

3 查找模块。例如，如果我们想查找math模块，则需要在索引中找到字母m，进而找到math模块。

11.5 练一练

1 填空题

1）表达式math.floor（-1.6）输出的结果是______。

2）表达式math.ceil（-1.6）输出的结果是______。

2 判断对错：（请在括号内打√或×，√表示正确，×表示错误）。

1）在math模块中进行数学运算，例如指数、对数、平方根和三角函数等。math模块中的函数只对整数和浮点数据进行计算。（）

2）正则表达式指预先定义好一个“字符串模板”，通过这个“字符串模板”可以匹配、查找和替换那些符合“模板”的字符串。（）

3）四舍五入函数round（a）是在math模块中定义的。（）

4）datetime模块的核心类是datetime、date和time，datetime对象可以表示日期和时间等信息，date对象可以表示日期等信息，time对象可以表示一天中的时间信息。（）

5）使用datetime.strptime（）方法可将字符串’2019-02-29 10：40：26’转换为有效日期。（）