python的内置模块

内置模块 I

除了我们自己写的模块之外，Python 中还内置了大量非常实用的模块。其实，我们之前的代码中就已经使用过几个内置模块了，比如 time 模块和 random 模块。

Python 的内置模块非常多，今天我们介绍几个常用的模块。废话少说，我们直接来看代码！

time 模块

# 导入time 模块
import time
 
# 暂停程序的执行，参数为秒
time.sleep(3)  # 暂停 3 秒再执行后续代码

time.sleep() 它用于暂停程序的执行，参数为秒。它可以用于防止程序执行过快，比如爬取数据时降低爬取速率防止被封等。

import time
 
# 获取当前时间的 Unix 时间戳
print(time.time())
# 输出：1558329240.201314

Unix 时间戳是指格林威治时间 1970 年 01 月 01 日 00 时 00 分 00 秒起至现在的总秒数。Unix 时间戳只是一个单纯不断增长的数字，所以不会存在时区等问题，全球统一，简单便捷。

拓展：在 32 位的机器上 Unix 时间戳的最大值为 2147483647，即 2038 年 1 月 19 日 03:14:07。届时所有 32 位操作系统的时间将会出错，变成 1901 年 12 月 13 日。而 64 位系统的最大值可达到 2900 亿年后的 292277026596 年 12 月 4 日 15:30:08，我们完全不必为此担忧。

Unix 时间戳对计算机来说稍微计算一下就知道现在是什么时间了，但对人类来说可读性就大打折扣了，所以还有对人类友好的 ctime() 方法：

import time
 
print(time.ctime())
# 输出：Mon June 04 19:13:00 2024

datetime 模块

datetime 模块包括很多函数和类，这些函数和类均用于日期和时间的解析、格式化以及计算。老师今天只给你介绍其中的几个，更多的内容等你需要时再自行探索。

# 导入 datetime 模块中的 datetime 对象
from datetime import datetime
 
# 获取当前时间
print(datetime.now())
# 输出：2024-06-04 19:12:00.201314
 
# 将 Unix 时间戳转换成时间
print(datetime.fromtimestamp(1558329240.201314))
# 输出：2024-06-04 19:13:00.201314

注意，datetime 模块里有一个同名的 datetime 类，因此我们要写成 from datetime import datetime。

datetime.now() 和 time.ctime() 类似，都是获取人类可读的时间格式，只是 datetime.now() 没有星期几的信息。

有些时候我们拿到 Unix 时间戳却不知道具体时间，可以使用 datetime.fromtimestamp() 方法来将其转换成人类可读的时间格式。

有些时候我们还要进行日期的计算，比如 5 天前是几月几号，10 天后又是几月几号等。这在 Python 中实现起来也不难，我们来看个例子：

from datetime import datetime, timedelta
 
print(datetime.now() - timedelta(days=5))
# 输出：2024-06-04 19:14:00.201314

timedelta() 在日期计算中很实用，上面代码中的 timedelta(days=5) 表示 5 天，用现在的时间减去 5 天就能得到 5 天前的日期。同理，如果加上 5 天就能得到 5 天后的日期了。

你应该注意到了，调用 timedelta() 时传的是关键字参数 days=5，表示 5 天。其实除了天之外，timedelta() 还支持传入周、时、分、秒、毫秒和微秒，我们来看看这些参数名都是什么：

from datetime import datetime, timedelta
 
# 周（weeks）
print(datetime.now() - timedelta(weeks=2))
# 输出：2024-05-21 19:19:18.013844
 
# 时（hours）
print(datetime.now() + timedelta(hours=2))
# 输出：2024-06-04 21:19:18.013891
 
# 分（minutes）
print(datetime.now() + timedelta(minutes=2))
# 输出：2024-06-04 19:21:18.013898
 
# 秒（seconds）
print(datetime.now() + timedelta(seconds=2))
# 输出：2024-06-04 19:19:20.013903
 
# 毫秒（milliseconds）
print(datetime.now() + timedelta(milliseconds=2))
# 输出：2024-06-04 19:19:18.015907
 
# 微秒（microseconds）
print(datetime.now() + timedelta(microseconds=2))
# 输出：2024-06-04 19:19:18.013914

如果你英文还不错，这些参数对你来说肯定很简单吧！还有，timedelta() 可以支持同时传入多个参数，比如计算两个半小时前的时间：

from datetime import datetime, timedelta
 
print(datetime.now() - timedelta(hours=2, minutes=30))
# 输出：2024-06-04 16:50:22.493242

内置模块 II

上一节中介绍了两个关于时间的模块，这一节我们来看看两个关于数字的模块。

random 模块

random 模块之前也有提及，今天我们来正式学习它。从模块名称我们就能猜出它应该和 随机 有关，random 模块本身很简单，我们直接来看几个例子：

# 导入 random 模块
import random
 
# 随机生成 0-1 之间的浮点数，包括 0，不包括 1
print(random.random())
# 输出：0.878022926133
 
# 随机生成 0-5 之间的整数，包括 0 和 5
print(random.randint(0, 5))
# 输出：3
 
# 随机生成 0-5 之间的浮点数，包括 0 和 5
print(random.uniform(0, 5))
# 输出：4.86369987147
 
# 从非空序列中随机返回一个元素
print(random.choice([1, 2, 3]))
# 输出：2

random.random() 可以生成 0-1 之间的随机小数，包括 0，不包括 1。这是最基本的生成随机数的方法，同时 random 模块还帮我们封装了一些更好用的方法——random.randint()、random.uniform() 和 random.choice()。

random.randint(m, n) 可以生成一个随机整数，该整数大于等于 m，小于等于 n。random.uniform(m, n) 也是类似的，只不过生成的是随机小数，该小数大于等于 m，小于等于 n。

注意：random.randint() 和 random.uniform() 生成的随机数是包含后面一个数的，这点和 random.random() 还有分片不同。

random.choice() 可以从一个非空序列中随机返回一个元素，常常用于抽奖：

import random
 
winner = random.choice(['小贝', '闻闻', '黄帮主'])
print('大奖得主是' + winner)
# 输出：大奖得主是黄帮主

需要注意的是，参数一定得是非空序列，否则将会报错：

import random
 
random.choice([])
# 报错：IndexError: Cannot choose from an empty sequence

math 模块

math 模块从名称也可知是和数学相关的，在做一些数学计算时会用到，这里简单介绍一下：

# 导入 math 模块
import math
 
# 向上取整
print(math.ceil(2.3))
# 输出：3
print(math.ceil(2.9))
# 输出：3
 
# 向下取整
print(math.floor(2.3))
# 输出：2
print(math.floor(2.9))
# 输出：2
 
# 取平方根
print(math.sqrt(4))
# 输出：2.0
 
# 数学常数 π
print(math.pi)
# 输出：3.14159265359

上面这些方法是比较常用的，同时 math 模块里还有很多其他方法和常数。对数学计算有需要的同学可以查看文档了解更多，文档地址是：math --- 数学函数 — Python 3.12.3 文档。

经过这两关的学习，我们知道了如何利用 模块 的思想，把一个个独立的 .py 文件组织在一起，也了解了 Python 中几个内置模块的用法。一起来复习下吧～

课后练习：剪刀石头布

你肯定玩过“石头、剪刀、布”的游戏，学完了 random 模块后，我们来写一个 Python 版的“石头、剪刀、布”，然后和电脑玩一次“石头、剪刀、布”吧！

import random
 
choices = ['石头', '剪刀', '布']
 
your_choice = input('请输入石头、剪刀或布')

极简风的解决方案：

import random
 
your_choice = input('请输入石头、剪刀或布')
 
choices = ['石头', '剪刀', '布']
 
# 赢的情况
wins = [['石头','剪刀'],['剪刀','布'],['布','石头']]
 
 
if your_choice in choices:
  # 机器人出的
  ran = random.randint(0,len(choices) - 1)
  if your_choice == choices[ran]:
    print('你赢了')
  elif [your_choice, choices[ran]] in wins:
    print('平局')
  else:
    print('你输了')
else:
  print('输入有误')

可能对逻辑不太熟悉，也可以使用下面的方法：

import random
 
your_choice = input('请输入石头、剪刀或布')
 
choices = ['石头', '剪刀', '布']
 
# 赢的情况
wins = [['石头','剪刀'],['剪刀','布'],['布','石头']]
 
 
if your_choice in choices:
  # 机器人出的
  ran = random.randint(0,len(choices) - 1)
  if your_choice == choices[ran]:
    print('平局')
  else:
    for win in wins:
      if win[0] == your_choice:
        if win[1] == choices[ran]:
          print('你出 '+ your_choice + ' > 机器人出 '+ choices[ran] +' 所以你赢了')
          break
        else:
          print('你出 '+ your_choice + ' < 机器人出 '+ choices[ran] +' 所以你输了')
          break
      else:
        continue
else:
  print('输入有误')

课后练习：满当当的日程表

闻闻最近忙到起飞。从 当前时间 开始算，2 小时 后，闻闻要去参加公开课；6 小时 后，她要开始整理学员信息；2 天 后，她要去深圳参加行业交流会。

要求打印一个日程后，隔 0.5 秒 再打印下一个日程。请你用 time 模块 和 datetime 模块 编写代码，打印出闻闻的日程表。

# 导入必要的模块
 
print('参加公开课的时间是：')
# 打印时间
# 隔 0.5 秒打印下一个日程
print('整理学员信息的时间是：')
# 打印时间
# 隔 0.5 秒打印下一个日程
print('参加行业交流会的时间是：')
# 打印时间

优化后的代码为：

# 导入必要的模块
import time
from datetime import datetime, timedelta
print('参加公开课的时间是：' + str(datetime.now() + timedelta(hours = 2)))
# 打印时间
# 隔 0.5 秒打印下一个日程
time.sleep(0.5)
print('整理学员信息的时间是：' + str(datetime.now() + timedelta(hours = 6)))
# 打印时间
# 隔 0.5 秒打印下一个日程
time.sleep(0.5)
# 打印时间
print('参加行业交流会的时间是：' + str(datetime.now() + timedelta(days = 2)))
 
 
# 输出结果：
# 参加公开课的时间是：2024-06-05 11:06:05.989400
# 整理学员信息的时间是：2024-06-05 15:06:06.493800
# 参加行业交流会的时间是：2024-06-07 09:06:06.995300