【Python 学习 / 7】模块与文件操作

前言

在 Python 中，模块是一个包含一组函数、类、变量和可执行代码的文件。模块的主要作用是让我们能够将代码分成不同的文件，使得代码结构更加清晰、易于管理和复用。

一、导入模块

Python 提供了多种方法来导入模块。我们可以通过 import 语句导入一个模块，或通过 from 语句导入模块中的特定内容。

1. 导入整个模块

import math  # 导入整个 math 模块result = math.sqrt(16)  # 使用 math 模块中的 sqrt 函数
print(result)  # 输出 4.0

2. 导入模块中的特定函数

from math import sqrt  # 只导入 sqrt 函数result = sqrt(16)  # 直接使用 sqrt 函数
print(result)  # 输出 4.0

3. 给模块或函数起别名

import math as m  # 给 math 模块起别名为 mresult = m.sqrt(16)  # 使用别名调用 sqrt 函数
print(result)  # 输出 4.0

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二、常用模块

Python 提供了许多常用的内建模块，这些模块可以极大地提升编程效率。以下是一些常见的模块：

1. math 模块

math 模块提供了很多数学函数，如平方根、三角函数、对数等。

import mathprint(math.sqrt(25))  # 输出 5.0
print(math.pi)  # 输出 3.141592653589793

2. random 模块

random 模块用于生成随机数，可以用于模拟随机事件或生成随机数据。

import random# 生成一个 1 到 10 之间的随机整数
print(random.randint(1, 10))# 从列表中随机选择一个元素
print(random.choice([1, 2, 3, 4, 5]))

3. os 模块

os 模块提供了与操作系统交互的功能，比如文件操作、目录操作等。

import os# 获取当前工作目录
print(os.getcwd())# 创建一个新目录
os.mkdir('new_directory')

4. sys 模块

sys 模块提供了与 Python 解释器及系统环境相关的功能。

import sys# 获取 Python 版本
print(sys.version)# 获取命令行参数
print(sys.argv)

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三、文件处理

文件处理是 Python 中非常常见的操作，我们可以使用 Python 提供的内建函数来读取、写入和操作文件。

1. 打开文件

我们使用 open() 函数来打开文件。open() 函数有两个常用参数：文件路径和模式（如 r 读取模式，w 写入模式等）。

# 打开一个文件用于读取
file = open('example.txt', 'r')# 打开一个文件用于写入（如果文件不存在，会创建一个新文件）
file = open('example.txt', 'w')

2. 读取文件

文件打开后，可以使用 read() 或 readlines() 来读取文件内容。

# 读取整个文件内容
file = open('example.txt', 'r')
content = file.read()
print(content)
file.close()# 按行读取文件
file = open('example.txt', 'r')
lines = file.readlines()
print(lines)
file.close()

3. 写入文件

使用 write() 或 writelines() 将数据写入文件。

# 写入单行文本到文件
file = open('example.txt', 'w')
file.write('Hello, Python!')
file.close()# 写入多行文本
file = open('example.txt', 'w')
file.writelines(['Line 1\n', 'Line 2\n', 'Line 3\n'])
file.close()

4. 关闭文件

完成文件操作后，应当始终调用 close() 方法来关闭文件，以确保文件没有被占用并且数据被正确保存。

file = open('example.txt', 'r')
content = file.read()
file.close()

5. 使用 with 语句管理文件

使用 with 语句打开文件，可以自动管理文件的打开和关闭。

with open('example.txt', 'r') as file:content = file.read()print(content)
# 不需要显式调用 file.close()，它会自动关闭

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四、日期时间

Python 提供了多种方式来处理日期和时间，其中最常用的模块是 datetime 和 time。

1. datetime 模块

datetime 模块用于处理日期和时间，提供了许多方法来进行日期时间的操作。

获取当前日期和时间

import datetime# 获取当前日期和时间
now = datetime.datetime.now()
print(now)  # 输出：例如 2025-01-14 12:34:56.789123

创建日期和时间对象

# 创建一个指定日期和时间的 datetime 对象
dt = datetime.datetime(2025, 1, 14, 12, 30)
print(dt)  # 输出：2025-01-14 12:30:00

格式化日期和时间

# 格式化日期和时间
formatted_date = now.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S')
print(formatted_date)  # 输出：2025-01-14 12:34:56

解析字符串为日期对象

# 解析字符串为 datetime 对象
date_string = '2025-01-14 12:30:00'
parsed_date = datetime.datetime.strptime(date_string, '%Y-%m-%d %H:%M:%S')
print(parsed_date)  # 输出：2025-01-14 12:30:00

2. time 模块

time 模块提供了处理时间的函数，主要用于延时、获取当前时间等。

获取当前时间戳

import time# 获取当前时间的时间戳
timestamp = time.time()
print(timestamp)  # 输出：例如 1673709000.123456

暂停程序执行

# 暂停程序 2 秒
time.sleep(2)
print("程序暂停了 2 秒")

总结

• 模块是 Python 代码的组织方式，可以提高代码的可复用性和模块化。
• 可以通过 import 或 from ... import ... 来导入模块。
• 常用的模块包括 math、random、os、sys 等，涵盖了从数学计算到操作系统交互的各个方面。
• 文件处理通过 open()、read()、write() 等函数来读取和写入文件，可以使用 with 语句自动管理文件资源。
• 日期时间处理通过 datetime 和 time 模块来获取当前日期时间、格式化时间以及暂停程序等操作。