Python使用库--详解

清新无浊

库就是别人已经写好了的代码，可以让我们直接拿来用。一个编程语言能不能流行起来，一方面取决于语法是否简单方便容易学习，一方面取决于生态是否完备。所谓的“生态” 指的就是语言是否有足够丰富的库，来应对各种各样的场景。在实际开发中，也并非所有的代码都自己手写，而是要充分利用现成的库，简化开发过程。按照库的来源，可以大致分成两大类：标准库：Python自带的库。只要安装了Python就可以直接使用。第三方库：其他人实现的库。要想使用，需要额外安装。我们自己也可以实现“第三方库” 发布出去，交给别人来使用。一、标准库1、认识标准库Python自身内置了非常丰富的库。在Python官方文档上可以看到这些库的内容：ThePythonStandardLibrary—Python3.10.13documentation主要是下面这些部分：内置函数（如print，input等)内置类型（针对int，str，bool，list，dict等类型内置的操作）文本处理时间日期数学计算文件目录数据存储（操作数据库，数据序列化等）加密解密操作系统相关并发编程相关（多进程，多线程，协程，异步等）网络编程相关多媒体相关（音频处理，视频处理等）图形化界面相关.......不需要把这些库的内容都背下来，只要大概知道里面有什么，需要用的时候能够找到即可。2、使用import导入模块使用import可以导入标准库的一个模块。import[模块名]所谓“模块”，其实就是一个单独的.py文件。使用import语句可以把这个外部的.py文件导入到当前.py文件中，并执行其中的代码。3、日期计算（代码示例）输入任意的两个日期，计算两个日期之间隔了多少天。使用import语句导入标准库的datetime模块使用datetime.datetime构造两个日期，参数使用“年，月，日” 这样的格式。两个日期对象相减，即可得到日期的差值。关于datetime的更多操作，可以参考官方文档：datetime—Basicdateandtimetypes—Python3.12.4documentation4、字符串操作（代码示例）字符串是Python的内置类型，字符串的很多方法不需要导入额外的模块，即可直接使用。（1）剑指offer58—— 翻转单词顺序对应题目链接：151.反转字符串中的单词-力扣（LeetCode）输入一个英文句子，翻转句子中单词的顺序，但单词内字符的顺序不变。为简单起见，标点符号和普通字母一样处理。例如输入字符串"Iamastudent."，则输出"student.aamI"。使用str的split方法进行字符串切分，指定空格为分隔符，返回结果是一个列表。使用列表的reverse方法进行逆序。使用str的join方法进行字符串拼接，把列表中的内容进行合并。defreverseWords(s):  tokens=s.split()  tokens.reverse()  return''.join(tokens)print(reverseWords('Iamastudent.'))（2）leetcode796—— 旋转字符串对应题目链接：796.旋转字符串-力扣（LeetCode）给定两个字符串，s和goal。如果在若干次旋转操作之后，s能变成goal，那么返回true。s的旋转操作就是将s最左边的字符移动到最右边。例如，若s='abcde'，再旋转一次之后结果就是'bcdea'。使用len求字符串的长度。如果长度不相同，则一定不能旋转得到。将s和自己进行拼接，然后直接使用in方法来判定goal是否是s+s的子串。defrotateString(s,goal):  returnlen(s)==len(goal)andgoalins+sprint(rotateString('abcde','cdeab'))（3）leetcode2255—— 统计是给定字符串前缀的字符串数目 对应题目链接：2255.统计是给定字符串前缀的字符串数目-力扣（LeetCode）给你一个字符串数组words和一个字符串s，其中words[i]和s只包含小写英文字母。请你返回words中是字符串s前缀的字符串数目。一个字符串的前缀是出现在字符串开头的子字符串。子字符串是一个字符串中的连续一段字符序列。依次遍历words中的字符串。直接使用字符串的startswith方法即可判定当前字符串是否是s的前缀。defcountPrefixes(words,s):  res=0 #符合要求字符串个数  forwordinwords:    ifs.startswith(word):      res+=1  returnresprint(countPrefixes(["a","b","c","ab","bc","abc"],"abc"))关于字符串的更多操作，参考官方文档：Built-inTypes—Python3.12.4documentation（4）文件查找工具（代码示例）指定一个待搜索路径，同时指定一个待搜索的关键字。在待搜索路径中查找是否文件名中包含这个关键字。使用os.walk即可实现目录的递归遍历。os.walk返回一个三元组，分别是当前路径，当前路径下包含的目录名（多个），当前路径下包含的文件名（多个）。os.walk每次调用都能自动的去针对子目录进行递归的操作，只需要使用上述循环就可以把所有的路径都获取出来。关于os模块的更多操作，参考官方文档：os—Miscellaneousoperatingsysteminterfaces—Python3.12.4documentation二、第三方库1、认识第三方库第三方库就是别人已经实现好了的库，我们可以拿过来直接使用。虽然标准库已经很强大了，但是终究是有限的。而第三方库可以视为是集合了全世界Python程序员的智慧，可以说是几乎无穷无尽。当我们遇到一个需求场景的时候，如何知道、该使用哪个第三方库呢？就需要用到下面几个网站了：当我们确定了该使用哪个第三方库之后，就可以使用pip来安装第三方库了。2、使用pippip是Python内置的包管理器，所谓包管理器就类似于我们平时使用的手机app应用商店一样。第三方库有很多，是不同的人、不同的组织实现的。为了方便大家整理，Python官方提供了一个网站PyPIhttps://pypi.org/来收集第三方库。其他大佬写好的第三方库也会申请上传到PyPI上，这个时候就可以方便的使用pip工具来下载PyPI上的库了。pip在我们安装Python的时候就已经内置了，无需额外安装。pip是一个可执行程序，就在Python的安装目录中。打开cmd，直接输入：pip。如果显示以下帮助信息，说明pip已经准备就绪。如果最开始按照要求在安装Python的时候勾选了：那么pip就是默认可用的。如果提示：'pip'不是内部或外部命令，也不是可运行的程序或批处理文件。则说明没有正确的把pip加入到PATH中，可以手动把pip所在的路径加入到PATH环境变量中。可参考：windows环境下面配置pip环境变量-简书(jianshu.com)或者卸载重装Python，记得勾上上述选项，也许是更简单的办法。使用命令：pipinstall[库名]即可安装第三方库。注意：这个命令需要从网络上下载，使用时要保证网络畅通。安装成功后，即可使用import导入相关模块，即可进行使用。如果使用pip安装完第三方库之后，在PyCharm中仍然提示找不到对应的模块，则检查Settings->roject->ythonInterpreter，看当前Python解释器设置的是否正确。（如果一个机器上安装了多个版本的Python，容易出现这种情况）3、生成二维码（代码示例）所谓二维码本质上就是使用黑白点阵表示一个字符串。我们日常使用的二维码内部一般是一个URL，扫码后会自动跳转到对应的地址，从而打开一个网页。可以把任意的字符串制作成一个二维码图片。（1）通过搜索引擎，确定使用哪个库得到情报，qrcode这个库可以用来生成二维码。（2）查看qrcode文档在PyPI上搜索qrcode：点击则进入qrcode的详情页。文档开头描述了如何安装qrcode：页面中央位置描述了qrcode库的使用方法：（3）使用pip安装在终端输入命令：pipinstallqrcode[pil]注意：pip安装的时候可能会有警告，提示使用的pip版本太低。这个警告可以不用处理，不影响正常使用。 （4）编写代码按照文档给出的示例，模仿一段代码：运行完毕后得到结果如下：使用微信或者其他工具扫码，即可看到二维码内容。4、操作Excel（代码示例）读取excel可以使用xlrd模块，文档地址：xlrd—xlrd2.0.1documentation修改excel可以使用xlwt模块，文档地址：xlwtdocumentation—xlwt1.3.0documentation此处以xlrd为例，演示 Excel的基本操作。需求有如下 Excel表格d:/test.xlsx求100班的同学的平均分。虽然Excel自身支持很强大的功能，也可以求和、求平均值。但是如果是稍微复杂的需求，操作起来可能就没那么方便了。（1）安装xlrdpipinstallxlrd==1.2.0注意：此处要指定版本号安装.如果不指定版本号,则安装最新版.最新版里删除了对xlsx格式文件的支持。（2）编写代码使用open_workbook方法打开一个 Excel文件。使用xlsx.sheet_by_index(0)获取到0号标签页。使用table.nrows获取到表格的行数。使用table.cell_value(row,col)获取到表格中row，col位置的元素值。5、“程序员鼓励师”（代码示例）监听键盘按键，每按键20下就自动播放一个音频，鼓励一下辛苦搬砖的每一个程序员。（1）安装第三方依赖pynput用于监听键盘按键。（注意版本不要用最新）playsound用于播放音频。pipinstallpynput==1.6.8pipinstallplaysound==1.2.2（2）准备音频文件此处准备了一个ding.mp3放到和py代码同级目录中：（3）编写代码使用fromimport的格式直接导入模块中的指定对象 / 函数。使用keyboard.Listener监听键盘按键，其中on_release会在释放按键时被调用。使用listener.start启动监听器.为了防止程序直接退出,使用listener.join让程序等待用户按键。使用count计数，每隔10次，调用playsound播放音频文件。运行程序,即可感受到效果。（4）改进代码上述代码在执行过程中，会感觉到播放音频会导致按键卡顿，可以使用多线程解决这个问题。使用threading.Thread引入多线程类。使用Thread的构造函数来构造一个线程。target表示线程要执行的任务，args表示target中要调用函数的参数。使用Thread.start()启动线程。6、学生管理系统（综合案例）（1）需求说明实现一个命令行版本的学生管理系统。功能：新增学生显示学生查找学生删除学生存档到文件（2）创建入口函数使用一个全局列表students表示所有学生信息。使用menu函数和用户交互，这是一个自定义函数。使用insert，show，find，delete这几个自定义函数完成增删查操作。使用sys.exit实现程序退出。（3）实现菜单函数（4）实现增删查操作A. 新增学生B. 显示学生C.查找学生D.删除学生（5）加入存档读档A. 约定存档格式将存档文件放到d:/record.txt文件中，并且以行文本的方式来保存学生信息，格式如下：学号\t名字\t性别\t班级学号\t名字\t性别\t班级学号\t名字\t性别\t班级每个同学占一行。每个同学的信息之间使用\t制表符进行分隔。B. 实现存档函数在insert和delete末尾，调用save函数进行存档。C. 实现读档函数在main函数开头的地方，调用load加载存档：（6）演示测试过程（7）打包成exe程序发布当前虽然已经实现了一个管理系统，但是.py的文件只能在安装了Python环境的机器上运行。为了能够更好的部署到其他主机上，可以借助pyinstaller来把Python程序打包成exe程序。A. 安装pyinstallerpipinstallpyinstallerB. 打包程序-F表示打包成单个exe（不带动态库）pyinstaller-F学生管理系统.py打包完成之后：此时就可以把这个程序拷贝给其他机器使用了，无需Python环境也可运行。三、扩展1、pythoncookbookpython经典进阶书籍，针对各种典型场景提供了一些解决方案。2、awesome-pythonPython的一些非常实用的程序库：awesome-python:awesome-python的中文版(gitee.com)3、500LinesorLess使用简短的Python代码来实现一些有意思的程序：aosabook/500lines:500LinesorLess(github.com)