1，轮子和模块

    1.1，程序员和轮子

        - 程序员："不要重复造轮子"。

    1.2，程序中的轮子

        - 在程序中，我们将封装好的组件、库称为轮子。它可以拿来直接用，实现对应的功能。
        - 发明轮组与造轮子：不要重复发明轮子
        - 在Python中一个工具库就像是一个轮子：一个轮子由很多模块组成。

    1.3，模块简介（1）

        - 在计算机程序的开发过程中，随着代码增多，在一个文件里代码会越来越长，越来越不容易维护。
        - 为了编写可维护的代码，我们把很多函数分组，分别放到不同的文件里，这样，每个文件包含的代码就相对较少，很多编程语言都采用这种组织代码的方式。在Python中，一个.py文件就可以称之为一个模块（module）。

    1.4，模块简介（2）

        - 第三方工具包：
            Pandas：数据处理与分析
            Numpy：科学计算
            Matplotlib：绘图
            Scikit-learn：基于SciPy和Numpy的开源机器学习模块
            Tensorflow：深度学习框架
        - 标准库：
            os，sys，time

    1.5，模块的作用

        - 模块是Python中的最高级别组织单元，它将程序代码和数据封装起来以便重用。
        - 模块的三个角色：
            代码重用。
            系统命名空间的划分（模块可理解为变量名的封装，即模块就是命名空间）。
            实现共享服务和数据。

    1.6，Python程序的架构

        - Python源代码文件：*.py。
        - 一个py文件是一个模块（module）。
        - 多个模块可以组成一个包（package）。
        - 包是一个目录。要被python视为包，目录中必须包含__init__.py文件，包的导入会首先执行__init__.py。其他模块加入包中，放入包的目录即可。

    1.7，模块的执行环境

        - 模块包含变量、函数、类以及其他的模块（如果导入的话），而函数也有自己的本地变量。

    1.8，模块导入的方式

        导入从本质上讲，就是在一个文件中载入另一个文件，并且能够读取那个文件的内容。一个模块内的内容通过这样的方法其属性（attributes）和方法（methods）能够被外界使用。

        1.8.1，导入整个模块

            - 使用方法一：在"import"后加上"模块名称"。
                import numpy
                通过这一句，计算机就在指定的位置找到了"numpy.py"文件，并准备好该文件拥有的之后会用到的函数和属性。在导入"numpy"后，我们就可以通过点符号"."连接模块名称和函数名，使用该模块中的函数和属性。
                numpy.sqrt(2)

        1.8.2，import搜索的路径顺序

            - 以上四个组件组合起来就变成了sys.path，其保存了模块搜索路径在机器上的实际配置，可以通过打印内置的sys.path列表来查看这些路径。
            - 搜索路径1和3是系统自定义的，而2和4可以用于拓展路径，从而加入自己的源代码目录。

2，Python的内置模块

    2.1，Python内置工具包

        在安装Python解释器后可以直接使用的工具包：
            - os，负责程序与操作系统的交互，提供了访问操作系统底层的接口。
            - sys，负责程序与Python解释器的交互，提供了一系列的函数和变量，用于操控Python运行时的环境。
            - time，是Python中处理时间的一个重要模块，包含了许多的有关时间操作的方法。
            - random，Python随机函数库。
            - datetime，Python中可操作日期和时间的模块。
            - ...

    2.2，Python os库基本使用方法（1）

        常用的路径操作函数如下：
            - os.getcwd()：获取当前所在的路径。
            - os.chdir(path)：改变当前工作目录。
            - os.listdir()：返回目录下的所有文件。
            - os.walk()：返回目录下所有文件（包括子文件夹中的文件）。

import os
cwd=os.getcwd()
print("当前所在路径为：",cwd)

os.chdir("../")  # ../指的是当前目录上一级父目录，此语句表示改变当前工作目录至上一级目录
print("当前目录下的文件有：",os.listdir(cwd))

    2.3，Python os库基本使用方法（2）

        os.path子模块：
            - os.path.join(path)：按当前系统所能识别的方式链接目录名。
            - os.path.abspath(path)：返回绝对路径。
            - os.path.exists(path)：文件存在则返回True，不存在返回False。
            - os.path.getsize(path)：返回文件大小，如果文件不存在就返回错误。

import os
os.path.join('home','username','notebooks')  # 在Windows下等同于/home/username/notebooks
print("text0.txt的绝对路径为：",os.path.abspath("text0.txt"))
print("text0.txt是否存在：",os.path.exists("text0.txt"))
print("text0.txt的文件大小：",os.path.getsize("text0.txt"))

    2.4，Python os库基本使用方法（3）

            - os.path.isfile(path)：判断路径是否为文件，如果是文件就返回True，不是就返回False。
            - os.path.isdir(path)：判断路径是否为文件夹，如果是文件夹就返回True，不是就返回False。

import os
print("text0.txt是否为文件：",os.path.isfile("text0.txt"))
print("text0.txt是否为文件夹：",os.path.isdir("text0.txt"))

    2.5，Python sys库基本使用方法（1）

        sys模块主要是针对与Python解释器相关的变量和方法，提供对解释器使用或维护的一些变量的访问，以及与解释器强烈交互的函数。
        常用函数如下：
            - sys.exit([n])：此方法可以使当前程序退出。

import sys
for i in range(100):
    print(i)
    if i==5:
        sys.exit(0)

    2.6，Python sys库基本使用方法（2）

            - sys.path：获取模块搜索路径
            - path是一个目录列表，供Python从中查找模块。在Python启动时，sys.path根据内建规则和Python的PATH变量进行初始化。sys.path的第一个元素通常是个空字符串，表示当前目录。
            - sys.path本质上是一个列表，可以进行append,insert,pop,remove等各种列表相关的操作，但通常都进行append操作，添加自己想要的查找路径。

    2.7，Python sys库基本使用方法（3）

            - sys.platform：获取当前系统平台。
            - sys.argv：从程序外部向程序传递参数，参数以列表的形式传递，第一个为当前文件名。

import sys
sys.platform
print(sys.argv[0])

    2.8，Python time库（1）

        time库用于获取时间，包括日期和当前时间点。常用的函数包括：
        - time.time()：用于获取当前时间戳，还可以用于输出某个代码块的运行时间。

import time
time1=time.time()
######代码块######
for i in range(100000):
    pass
######代码块######
time2=time.time()
print("时间戳1：",time1)  # 时间戳1： 1636161110.4614594
print("时间戳2：",time2)  # 时间戳2： 1636161110.46646
print("运行总时长：",time2-time1)  # 运行总时长： 0.005000591278076172

    2.9，Python time库（2）

        - time.localtime()：将时间戳转化为时间元组。

import time
time_now=time.time()
localtime=time.localtime(time_now)
print("本地时间为：",localtime)
# 输出结果为
# 本地时间为： time.struct_time(tm_year=2021, tm_mon=11, tm_mday=6, tm_hour=9, tm_min=16, tm_sec=49, tm_wday=5, tm_yday=310, tm_isdst=0)

    3.0，Python time库（3）

        - time.asctime()：获取格式化的时间，通常用于将时间元组转化为可读性较强的格式。

import time
time_now=time.time()
localtime=time.localtime(time_now)
localtime2=time.asctime(localtime)
print("本地时间为：",localtime2)  # 本地时间为： Sat Nov  6 09:39:49 2021

        - 或者使用time.strftime(format,[,t])：接收时间元组，并返回以可读字符串表示的当地时间，格式由参数format决定。

import time
print(time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S",time.localtime()))  # 2021-11-06 10:00:24

    3.1，Python random库（1）

        - random库是Python里以一定规律产生随机数的标准库。
        - random随机数生成库的使用：
            random.random()：生成0-1之间的随机数。
            random.randint(m,n)：返回m到n之间的随机整数，包含m和n。

from random import *
# 生成0-1之间的随机数，服从正态分布。
print("随机选取0<=x<=1的随机浮点数：",random())  # 随机选取0<=x<=1的随机浮点数： 0.09918964100146255
# 返回指定区间的随机整数
print("随机选取-3<=x<10的随机整数：",randint(-3,10))  # 随机选取-3M=x<10的随机整数： 1

    3.2，Python random库（2）

        - random.randrange()：返回指定区间的随机数，可指定步长。
            注意：randint(start,end)相当于randrange(start,end,1)
        - random.uniform()：随机选取指定范围的随机浮点数。

from random import *
# 返回指定区间的随机整数，可指定步长r
print("在[-3,1,5,9]里随机挑一个：",randrange(-3,10,4))  # 在[-3,1,5,9]里随机挑一个： 9
# 均匀而随机选取指定范围的随机浮点数，服从均匀发布
print("随机选取-5<=x<5的随机浮点数：",uniform(-5,5))  # 随机选取-5<=x<5的随机浮点数： 4.7063137283904215

    3.3，Python random库（3）

        - random.sample()：随机选取指定数量的样本。
        - random.shuffle()：洗牌。即将列表中元素顺序打乱。

from random import sample, shuffle
l = list(range(10))
# 随机选取5个样本
print("从0<=x<10中随机选5个数：",sample(l,5))  # 从0<=x<10中随机选5个数： [8, 3, 5, 6, 7]
l = list(range(10))
print("打乱前：",l)  # 打乱前： [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
shuffle(l)  # 洗牌，即将列表中元素顺序打乱。
print("打乱后：",l)  # 打乱后： [9, 8, 2, 6, 3, 1, 0, 7, 5, 4]

    3.4，Python datetime库（1）

        - datetime是Python中关于日期时间操作模块，内置了诸多关于日期时间转化和计算的方法。
        - datetime库中的操作主要是对其中四个类的操作：
            datetime.date：日期类
            datetime.time：时间类
            datetime.datetime：时间日期类
            datetime.timedelta：时间计算类

    3.5，Python datetime库（2）

        - datetime.date:
            today()：获取今天的日期。
            strftime(format)：格式化为需要的时间格式。
            timple()：将日期转成struct_time格式。
            fromtimestamp(timestamp)：将时间戳转化为date对象。
        - datetime.time:
            datetime.time.(format)：格式化输出。

    3.6，Python datetime库（3）

        - datetime.datetime:
            now()：返回当前日期时间对象。
            ctime()：返回日期时间字符串。
            date()：返回当前日期对象。
            time()：返回时间对象。
        - datetime.timedelta:
            d1-d2：返回两个日期之间的timedelta对象。
            days()：返回两个日期之间的天数。
            total_seconds()：返回总秒数。