模块之 time datetime random json pickle os sys hashlib collections

目录

1. time模块

1.1表示时间的几种方式：

  • 时间戳(timestamp)：通常来说，时间戳表示的是从1970年1月1日00:00:00开始按秒计算的偏移量。我们运行“type(time.time())”，返回的是float类型。
  • 格式化的时间字符串(Format String)
  • 结构化的时间(struct_time)：struct_time元组共有9个元素共九个元素:(年，月，日，时，分，秒，一年中第几周，一年中第几天，夏令时)
import time
#--------------------------我们先以当前时间为准,让大家快速认识三种形式的时间
print(time.time()) # 时间戳:1487130156.419527
print(time.strftime("%Y-%m-%d %X")) #格式化的时间字符串:'2017-02-15 11:40:53'

print(time.localtime()) #本地时区的struct_time
print(time.gmtime())    #UTC时区的struct_time

1.2格式化字符串的时间格式

%y 两位数的年份表示（00-99） 
%Y 四位数的年份表示（000-9999） 
%m 月份（01-12） 
%d 月内中的一天（0-31） 
%H 24小时制小时数（0-23） 
%I 12小时制小时数（01-12） 
%M 分钟数（00=59） 
%S 秒（00-59） 
%a 本地简化星期名称 
%A 本地完整星期名称 
%b 本地简化的月份名称 
%B 本地完整的月份名称 
%c 本地相应的日期表示和时间表示 
%j 年内的一天（001-366） 
%p 本地A.M.或P.M.的等价符 
%U 一年中的星期数（00-53）星期天为星期的开始 
%w 星期（0-6），星期天为星期的开始 
%W 一年中的星期数（00-53）星期一为星期的开始 
%x 本地相应的日期表示 
%X 本地相应的时间表示 
%Z 当前时区的名称 
%% %号本身

1.3不同格式时间的转换

其中计算机认识的时间只能是'时间戳'格式，而程序员可处理的或者说人类能看懂的时间有: '格式化的时间字符串'，'结构化的时间' ，于是有了下图的转换关系

# localtime([secs])
# 将一个时间戳转换为当前时区的struct_time。secs参数未提供，则以当前时间为准。
time.localtime()
time.localtime(1473525444.037215)

# gmtime([secs]) 和localtime()方法类似，gmtime()方法是将一个时间戳转换为UTC时区（0时区）的struct_time。

# mktime(t) : 将一个struct_time转化为时间戳。
print(time.mktime(time.localtime()))#1473525749.0


# strftime(format[, t]) : 把一个代表时间的元组或者struct_time（如由time.localtime()和
# time.gmtime()返回）转化为格式化的时间字符串。如果t未指定，将传入time.localtime()。如果元组中任何一个
# 元素越界，ValueError的错误将会被抛出。
print(time.strftime("%Y-%m-%d %X", time.localtime()))#2016-09-11 00:49:56

# time.strptime(string[, format])
# 把一个格式化时间字符串转化为struct_time。实际上它和strftime()是逆操作。
print(time.strptime('2011-05-05 16:37:06', '%Y-%m-%d %X'))
#time.struct_time(tm_year=2011, tm_mon=5, tm_mday=5, tm_hour=16, tm_min=37, tm_sec=6,
# tm_wday=3, tm_yday=125, tm_isdst=-1)
#在这个函数中，format默认为："%a %b %d %H:%M:%S %Y"。


# asctime([t]) : 把一个表示时间的元组或者struct_time表示为这种形式：'Sun Jun 20 23:21:05 1993'。
# 如果没有参数，将会将time.localtime()作为参数传入。
print(time.asctime())#Sun Sep 11 00:43:43 2016

# ctime([secs]) : 把一个时间戳（按秒计算的浮点数）转化为time.asctime()的形式。如果参数未给或者为
# None的时候，将会默认time.time()为参数。它的作用相当于time.asctime(time.localtime(secs))。
print(time.ctime())  # Sun Sep 11 00:46:38 2016
print(time.ctime(time.time()))  # Sun Sep 11 00:46:38 2016

# sleep(secs)
# 线程推迟指定的时间运行，单位为秒。

2.datetim模块

#时间加减
import datetime

print(datetime.datetime.now()) #返回 2016-08-19 12:47:03.941925
print(datetime.date.fromtimestamp(time.time()) )  # 时间戳直接转成日期格式 2016-08-19
print(datetime.datetime.now() )
print(datetime.datetime.now() + datetime.timedelta(3)) #当前时间+3天
print(datetime.datetime.now() + datetime.timedelta(-3)) #当前时间-3天
print(datetime.datetime.now() + datetime.timedelta(hours=3)) #当前时间+3小时
print(datetime.datetime.now() + datetime.timedelta(minutes=30)) #当前时间+30分


# c_time  = datetime.datetime.now()
# print(c_time.replace(minute=3,hour=2)) #时间替换

3.random模块

import random

print(random.random())#(0,1)----float    大于0且小于1之间的小数

print(random.randint(1,3))  #[1,3]    大于等于1且小于等于3之间的整数

print(random.randrange(1,3)) #[1,3)    大于等于1且小于3之间的整数
 
print(random.choice([1,'23',[4,5]]))#1或者23或者[4,5]

print(random.sample([1,'23',[4,5]],2))#列表元素任意2个组合

print(random.uniform(1,3))#大于1小于3的小数，如1.927109612082716 

item=[1,3,5,7,9]
random.shuffle(item) #打乱item的顺序,相当于"洗牌"
print(item)

4. json模块

json模块是将满足条件的数据结构转化成特殊的字符串，并且也可以反序列化还原回去。

json模块总共就有两对四个方法：

​ 用于网络传输：dumps、loads

​ 用于文件写读：dump、load

4.1dumps、loads

将字典类型转换成字符串类型

import json
dic = {'k1':'v1','k2':'v2','k3':'v3'}
str_dic = json.dumps(dic)  #序列化：将一个字典转换成一个字符串
print(type(str_dic),str_dic)  #<class 'str'> {"k3": "v3", "k1": "v1", "k2": "v2"}
#注意，json转换完的字符串类型的字典中的字符串是由""表示的

将字符串类型的字典转换成字典类型

import json
dic2 = json.loads(str_dic)  #反序列化：将一个字符串格式的字典转换成一个字典
#注意，要用json的loads功能处理的字符串类型的字典中的字符串必须由""表示
print(type(dic2),dic2)  #<class 'dict'> {'k1': 'v1', 'k2': 'v2', 'k3': 'v3'}

还支持列表类型

list_dic = [1,['a','b','c'],3,{'k1':'v1','k2':'v2'}]
str_dic = json.dumps(list_dic) #也可以处理嵌套的数据类型 
print(type(str_dic),str_dic) #<class 'str'> [1, ["a", "b", "c"], 3, {"k1": "v1", "k2": "v2"}]
list_dic2 = json.loads(str_dic)
print(type(list_dic2),list_dic2) #<class 'list'> [1, ['a', 'b', 'c'], 3, {'k1': 'v1', 'k2': 'v2'}]

4.2dump、load

将对象转换成字符串写入到文件当中

import json
f = open('json_file.json','w')
dic = {'k1':'v1','k2':'v2','k3':'v3'}
json.dump(dic,f)  #dump方法接收一个文件句柄，直接将字典转换成json字符串写入文件
f.close()
# json文件也是文件，就是专门存储json字符串的文件。

将文件中的字符串类型的字典转换成字典

import json
f = open('json_file.json')
dic2 = json.load(f)  #load方法接收一个文件句柄，直接将文件中的json字符串转换成数据结构返回
f.close()
print(type(dic2),dic2)

其他参数说明

ensure_ascii:，当它为True的时候，所有非ASCII码字符显示为\uXXXX序列，只需在dump时将ensure_ascii设置为False即可，此时存入json的中文即可正常显示。

separators：分隔符，实际上是(item_separator, dict_separator)的一个元组，默认的就是(,😅；这表示dictionary内keys之间用“,”隔开，而KEY和value之间用“：”隔开。

sort_keys：将数据根据keys的值进行排序。 剩下的自己看源码研究

4.3json序列化存储多个数据到同一个文件中

对于json序列化，存储多个数据到一个文件中是有问题的，默认一个json文件只能存储一个json数据，但是也可以解决，举例说明：

对于json 存储多个数据到文件中
dic1 = {'name':'oldboy1'}
dic2 = {'name':'oldboy2'}
dic3 = {'name':'oldboy3'}
f = open('序列化',encoding='utf-8',mode='a')
json.dump(dic1,f)
json.dump(dic2,f)
json.dump(dic3,f)
f.close()

f = open('序列化',encoding='utf-8')
ret = json.load(f)
ret1 = json.load(f)
ret2 = json.load(f)
print(ret)

上边的代码会报错,解决方法:

dic1 = {'name':'oldboy1'}
dic2 = {'name':'oldboy2'}
dic3 = {'name':'oldboy3'}
f = open('序列化',encoding='utf-8',mode='a')
str1 = json.dumps(dic1)
f.write(str1+'\n')
str2 = json.dumps(dic2)
f.write(str2+'\n')
str3 = json.dumps(dic3)
f.write(str3+'\n')
f.close()

f = open('序列化',encoding='utf-8')
for line in f:
    print(json.loads(line))

5. pickle模块

pickle模块是将Python所有的数据结构以及对象等转化成bytes类型，然后还可以反序列化还原回去。

​ 刚才也跟大家提到了pickle模块，pickle模块是只能Python语言识别的序列化模块。如果把序列化模块比喻成全世界公认的一种交流语言，也就是标准的话，json就是像是英语，全世界（python，java，php，C，等等）都遵循这个标准。而pickle就是中文，只有中国人（python）作为第一交流语言。

​ 既然只是Python语言使用，那么它支持Python所有的数据类型包括后面我们要讲的实例化对象等，它能将这些所有的数据结构序列化成特殊的bytes，然后还可以反序列化还原。使用上与json几乎差不多，也是两对四个方法。

​ 用于网络传输：dumps、loads

​ 用于文件写读：dump、load

5.1dumps、loads

import pickle
dic = {'k1':'v1','k2':'v2','k3':'v3'}
str_dic = pickle.dumps(dic)
print(str_dic)  # bytes类型

dic2 = pickle.loads(str_dic)
print(dic2)    #字典
# 还可以序列化对象
import pickle
def func():
    print(666)

ret = pickle.dumps(func)
print(ret,type(ret))  # b'\x80\x03c__main__\nfunc\nq\x00.' <class 'bytes'>
f1 = pickle.loads(ret)  # f1得到 func函数的内存地址
f1()  # 执行func函数

5.2dump、load

dic = {(1,2):'oldboy',1:True,'set':{1,2,3}}
f = open('pick序列化',mode='wb')
pickle.dump(dic,f)
f.close()
with open('pick序列化',mode='wb') as f1:
    pickle.dump(dic,f1)

5.3pickle序列化存储多个数据到一个文件中

dic1 = {'name':'oldboy1'}
dic2 = {'name':'oldboy2'}
dic3 = {'name':'oldboy3'}

f = open('pick多数据',mode='wb')
pickle.dump(dic1,f)
pickle.dump(dic2,f)
pickle.dump(dic3,f)
f.close()

f = open('pick多数据',mode='rb')
while True:
    try:
        print(pickle.load(f))
    except EOFError:
        break
f.close()

这时候机智的你又要说了，既然pickle如此强大，为什么还要学json呢？这里我们要说明一下，json是一种所有的语言都可以识别的数据结构。如果我们将一个字典或者序列化成了一个json存在文件里，那么java代码或者js代码也可以拿来用。但是如果我们用pickle进行序列化，其他语言就不能读懂这是什么了～所以，如果你序列化的内容是列表或者字典，我们非常推荐你使用json模块，但如果出于某种原因你不得不序列化其他的数据类型，而未来你还会用python对这个数据进行反序列化的话，那么就可以使用pickle。

6.os模块

os模块是与操作系统交互的一个接口,它提供的功能多与工作目录，路径，文件等相关。

6.1当前执行这个python文件的工作目录相关的工作路径

os.getcwd() 获取当前工作目录，即当前python脚本工作的目录路径  ** 
os.chdir("dirname")  改变当前脚本工作目录；相当于shell下cd  **
os.curdir  返回当前目录: ('.')  **
os.pardir  获取当前目录的父目录字符串名：('..') **

6.2文件夹相关

os.makedirs('dirname1/dirname2')    可生成多层递归目录  ***
os.removedirs('dirname1') 若目录为空，则删除，并递归到上一级目录，如若也为空，则删除，依此类推 ***
os.mkdir('dirname')    生成单级目录；相当于shell中mkdir dirname ***
os.rmdir('dirname')    删除单级空目录，若目录不为空则无法删除，报错；相当于shell中rmdir dirname ***
os.listdir('dirname')    列出指定目录下的所有文件和子目录，包括隐藏文件，并以列表方式打印 **

6.3文件相关

os.remove()  删除一个文件  ***
os.rename("oldname","newname")  重命名文件/目录  ***
os.stat('path/filename')  获取文件/目录信息 **

6.4路径相关

os.path.abspath(path) 返回path规范化的绝对路径  ***
os.path.split(path) 将path分割成目录和文件名二元组返回 ***
os.path.dirname(path) 返回path的目录。其实就是os.path.split(path)的第一个元素  **
os.path.basename(path) 返回path最后的文件名。如何path以／或\结尾，那么就会返回空值，即os.path.split(path)的第二个元素。 **
os.path.exists(path)  如果path存在，返回True；如果path不存在，返回False  ***
os.path.isabs(path)  如果path是绝对路径，返回True  **
os.path.isfile(path)  如果path是一个存在的文件，返回True。否则返回False  ***
os.path.isdir(path)  如果path是一个存在的目录，则返回True。否则返回False  ***
os.path.join(path1[, path2[, ...]])  将多个路径组合后返回，第一个绝对路径之前的参数将被忽略 ***
os.path.getatime(path)  返回path所指向的文件或者目录的最后访问时间  **
os.path.getmtime(path)  返回path所指向的文件或者目录的最后修改时间  **
os.path.getsize(path) 返回path的大小 ***

6.5操作系统相关(了解)

os.sep    输出操作系统特定的路径分隔符，win下为"\\",Linux下为"/" *
os.linesep    输出当前平台使用的行终止符，win下为"\t\n",Linux下为"\n" 
os.pathsep    输出用于分割文件路径的字符串 win下为;,Linux下为: *
os.name    输出字符串指示当前使用平台。win->'nt'; Linux->'posix' *
# 和执行系统命令相关
os.system("bash command")  运行shell命令，直接显示  **
os.popen("bash command).read()  运行shell命令，获取执行结果  **
os.environ  获取系统环境变量  **

6.6os.stat('path/filename') 获取文件/目录信息 的结构说明(了解)

stat 结构:
st_mode: inode 保护模式
st_ino: inode 节点号。
st_dev: inode 驻留的设备。
st_nlink: inode 的链接数。
st_uid: 所有者的用户ID。
st_gid: 所有者的组ID。
st_size: 普通文件以字节为单位的大小；包含等待某些特殊文件的数据。
st_atime: 上次访问的时间。
st_mtime: 最后一次修改的时间。
st_ctime: 由操作系统报告的"ctime"。在某些系统上（如Unix）是最新的元数据更改的时间，在其它系统上（如Windows）是创建时间（详细信息参见平台的文档）。

7.sys模块

sys模块是与python解释器交互的一个接口

# sys.argv           命令行参数List，第一个元素是程序本身路径
# sys.exit(n)        退出程序，正常退出时exit(0),错误退出sys.exit(1)
# sys.version        获取Python解释程序的版本信息
# sys.path           返回模块的搜索路径，初始化时使用PYTHONPATH环境变量的值  ***
# sys.platform       返回操作系统平台名称

8.hashlib模块

8.1hashlib的特征以及使用要点：

  1. bytes类型数据 ---> 通过hashlib算法 ---> 固定长度的字符串
  2. 不同的bytes类型数据转化成的结果一定不同
  3. 相同的bytes类型数据转化成的结果一定相同
  4. 此转化过程不可逆

hashlib的主要用途有两个：

​ 密码的加密。

​ 文件一致性校验。

8.2普通加密：

我们以常见的摘要算法MD5为例，计算出一个字符串的MD5值：

import hashlib

md5 = hashlib.md5()
md5.update('123456'.encode('utf-8')) # 必须是bytes类型才能够进行加密
print(md5.hexdigest())

# 计算结果如下：
'e10adc3949ba59abbe56e057f20f883e'

# 验证：相同的bytes数据转化的结果一定相同

import hashlib
md5 = hashlib.md5()
md5.update('123456'.encode('utf-8'))
print(md5.hexdigest())

# 计算结果如下：
'e10adc3949ba59abbe56e057f20f883e'

# 验证：不相同的bytes数据转化的结果一定不相同
import hashlib

md5 = hashlib.md5()
md5.update('12345'.encode('utf-8'))
print(md5.hexdigest())

# 计算结果如下：
'827ccb0eea8a706c4c34a16891f84e7b'

8.3加盐加密

其实代码非常简单：

ret = hashlib.md5('xx教育'.encode('utf-8'))  # xx教育就是固定的盐
ret.update('a'.encode('utf-8'))
print(ret.hexdigest())

上面的xx教育就是固定的盐，比如你在一家公司，公司会将你们所有的密码在md5之前增加一个固定的盐，这样提高了密码的安全性。但是如果黑客通过手段窃取到你这个固定的盐之后，也是可以破解出来的。所以，我们还可以加动态的盐。

动态的盐

username = '啦啦666'
ret = hashlib.md5(username[::2].encode('utf-8'))  # 针对于每个账户，每个账户的盐都不一样
ret.update('a'.encode('utf-8'))
print(ret.hexdigest())

这样，安全性能就大大提高了。

那么我们之前说了hahslib模块是一个算法集合，他里面包含很多种加密算法，刚才我们说的MD5算法是比较常用的一种加密算法，一般的企业用MD5就够用了。但是对安全要求比较高的企业，比如金融行业，MD5加密的方式就不够了，得需要加密方式更高的，比如sha系列，sha1,sha224,sha512等等，数字越大，加密的方法越复杂，安全性越高，但是效率就会越慢。

ret = hashlib.sha1()
ret.update('guobaoyuan'.encode('utf-8'))
print(ret.hexdigest())

#也可加盐
ret = hashlib.sha384(b'asfdsa')
ret.update('guobaoyuan'.encode('utf-8'))
print(ret.hexdigest())

# 也可以加动态的盐
ret = hashlib.sha384(b'asfdsa'[::2])
ret.update('guobaoyuan'.encode('utf-8'))
print(ret.hexdigest())

不过一般我们用到MD5加密就可以了。

8.4文件的一致性校验

文件校验：

def func(file):
    with open(file,mode='rb') as f:
        res = hashlib.md5()
        for i in f:
            res.update(i)
        return res.hexdigest()

print(func('hashlib_file1'))

hashlib还可以这样玩：

import hashlib
# 直接 update
md5obj = hashlib.md5()
md5obj.update('宝元 is a old driver'.encode('utf-8'))
print(md5obj.hexdigest())  # da525c66739e6baa8729332f8bae8e0f

# 分段update
md5obj = hashlib.md5()
md5obj.update('宝元 '.encode('utf-8'))
md5obj.update('is '.encode('utf-8'))
md5obj.update('a '.encode('utf-8'))
md5obj.update('old '.encode('utf-8'))
md5obj.update('driver'.encode('utf-8'))
print(md5obj.hexdigest())  # da525c66739e6baa8729332f8bae8e0f
# 结果相同

9. collections模块

在内置数据类型（dict、list、set、tuple）的基础上，collections模块还提供了几个额外的数据类型：Counter、deque、defaultdict、namedtuple和OrderedDict等。

1.namedtuple: 生成可以使用名字来访问元素内容的tuple

2.deque: 双端队列，可以快速的从另外一侧追加和推出对象

3.Counter: 计数器，主要用来计数

4.OrderedDict: 有序字典

5.defaultdict: 带有默认值的字典

9.1namedtuple

我们知道tuple可以表示不变数据，例如，一个点的二维坐标就可以表示成：

p = (1, 2)

但是，看到(1, 2)，很难看出这个tuple是用来表示一个坐标的。

这时，namedtuple就派上了用场：

from collections import namedtuple
Point = namedtuple('Point', ['x', 'y'])
p = Point(1, 2)
print(p)
# 结果：Point(x=1, y=2)

类似的，如果要用坐标和半径表示一个圆，也可以用namedtuple定义：

namedtuple('名称', [属性list]):
Circle = namedtuple('Circle', ['x', 'y', 'r'])

9.2deque

使用list存储数据时，按索引访问元素很快，但是插入和删除元素就很慢了，因为list是线性存储，数据量大的时候，插入和删除效率很低。

deque是为了高效实现插入和删除操作的双向列表，适合用于队列和栈：

from collections import deque
q = deque(['a', 'b', 'c'])
q.append('x')
q.appendleft('y')
print(q)
# 输出: deque(['y', 'a', 'b', 'c', 'x'])

deque除了实现list的append()和pop()外，还支持appendleft()和popleft()，这样就可以非常高效地往头部添加或删除元素。

9.3OrderedDict

使用dict时，Key是无序的。在对dict做迭代时，我们无法确定Key的顺序。

如果要保持Key的顺序，可以用OrderedDict：

from collections import OrderedDict
d = dict([('a', 1), ('b', 2), ('c', 3)]) # 另一种定义字典的方式
print(d)
# 结果:
{'a': 1, 'c': 3, 'b': 2}

od = OrderedDict([('a', 1), ('b', 2), ('c', 3)])
print(od)
# 结果:
OrderedDict([('a', 1), ('b', 2), ('c', 3)])

注意，OrderedDict的Key会按照插入的顺序排列，不是Key本身排序：

>>> od = OrderedDict()
>>> od['z'] = 1
>>> od['y'] = 2
>>> od['x'] = 3
>>> od.keys() # 按照插入的Key的顺序返回
['z', 'y', 'x']

9.4defaultdict

有如下值集合 [11,22,33,44,55,66,77,88,99,90...]，将所有大于 66 的值保存至字典的第一个key中，将小于 66 的值保存至第二个key的值中。

即： {'k1': 大于66 , 'k2': 小于66}

li = [11,22,33,44,55,77,88,99,90]
result = {}
for row in li:
    if row > 66:
        if 'key1' not in result:
            result['key1'] = []
        result['key1'].append(row)
    else:
        if 'key2' not in result:
            result['key2'] = []
        result['key2'].append(row)
print(result)


from collections import defaultdict
values = [11, 22, 33,44,55,66,77,88,99,90]
my_dict = defaultdict(list)

for value in  values:
    if value>66:
        my_dict['k1'].append(value)
    else:
        my_dict['k2'].append(value)

使用dict时，如果引用的Key不存在，就会抛出KeyError。如果希望key不存在时，返回一个默认值，就可以用defaultdict：

from collections import defaultdict
dd = defaultdict(lambda: 'N/A')
dd['key1'] = 'abc'
 # key1存在
print(dd['key1'])
dd['key2'] # key2不存在，返回默认值
print(dd['key2'])

9.5Counter

Counter类的目的是用来跟踪值出现的次数。它是一个无序的容器类型，以字典的键值对形式存储，其中元素作为key，其计数作为value。计数值可以是任意的Interger（包括0和负数）。Counter类和其他语言的bags或multisets很相似。

c = Counter('abcdeabcdabcaba')
print(c)
# 输出：Counter({'a': 5, 'b': 4, 'c': 3, 'd': 2, 'e': 1})
posted @ 2019-07-25 19:02  626  阅读(311)  评论(0)  编辑  收藏  举报