8.1 标准库

Python 提供了大量的标准库以便用户开发项目，本节主要介绍标准库及其使用方法。在使用标准库时，需要将标准库导入代码文件。

8.1.1 标准库的介绍

标准库是 Python 自带的库，无须下载，可直接使用。标准库的目录地址可以通过以下代码获取：

python

import sys
print(sys.exec_prefix)

该代码中的sys.exec_prefix可用于获取当前 Python 的安装目录地址。

plaintext

C:\Users\Administrator\AppData\Local\Programs\Python\Python37

注意不同操作系统的 Python 的安装目录地址是不同的，这里展示的是笔者计算机上的 Python 的安装目录地址。

以上路径为 Python 的安装目录地址，而标准库在该目录地址下的 Lib 文件夹中。Python 自带的标准库涉及的领域非常多，包含时间模块、随机库模块、正则表达式模块、图形界面模块、网络通信模块、网络爬虫模块、绘图模块、邮件收发模块、网页设计模块等。

8.1.2 标准库的导入方法

在代码中如果需要使用 Python 自带的标准库，可以使用保留字from和import导入相应的标准库。Python 自带的标准库是 Python 官方团队提前写好的代码文件或文件夹，所以导入库的原理与文件中导入类的原理相同。以下以标准库time为例，其导入方法如下：

python

import time                 #导入整个time库
from time import sleep      #导入time库中的sleep()函数
from time import *          #导入time库中的全部函数
import time as t            #导入整个time库，并且定义别名为t

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8.2 时间库

Python 标准库中的time库主要用于获取当前时间和设置时间的格式。在使用time库之前需要使用import将time库导入代码文件。

8.2.1 获取时间戳

时间戳表示当前时间与 1970 年 1 月 1 日 0 时 0 分 0 秒的时间差（以秒为单位）。

示例代码：

python

01 import time
02 a = time.time()
03 print(a)

第 1 行代码使用import导入time库，第 2 行代码使用time库中的time()函数获取时间戳。

代码执行结果：

plaintext

17622874693.6661327

注意读者执行代码后的输出结果会与该结果有差异，原因在于time.time()获取的是当前时间与 1970 年 1 月 1 日 0 时 0 分 0 秒的时间差，读者执行代码的时间与笔者编写本书的时间是不一致的。

一个程序是否优良可以通过其运行的稳定性和运行速度来判定，time()方法不仅可以检测程序代码在何时被执行，还可以测量程序的运行速度。

示例代码（测量循环运行时间）：

python

运行

01 import time
02 start = time.time()
03 i = 1
04 while i<100000000:
05     i += 1
06 end = time.time()
07 print('代码启动时间:',start,'\n停止时间:',end,'\n执行时间:',end-start)

• 第 2 行代码中的time.time()函数用于获取当前的时间戳，即从 1970 年 1 月 1 日 0 时 0 分 0 秒到当前的时间差。
• 第 3~5 行代码表示执行while循环 100000000 次，主要用于模拟代码运行消耗的时间。
• 第 6 行代码再次使用time.time()函数获取当前时间戳，start和end获取的时间戳是不同的。

plaintext

代码启动时间: 1777293846.1712599 
停止时间: 1777293848.914736 
执行时间: 2.743476152420044

如果在while循环中加入print()输出语句，执行时间则会大大增加，因为print()语句在输出信息时需要 CPU 进行 I/O 操作，需要耗费的时间就会增多。

示例代码（带 print 语句的循环）：

python

01 import time
02 start = time.time()
03 i = 1
04 while i<100000000:
05     print(i)
06 end = time.time()
07 print('代码启动时间:',start,'\n停止时间:',end,'\n执行时间:',end-start)

执行代码后耗费时间为 1068.2438850402832 秒。

优化版本（写入文件代替 print）：

python

01 import time
02 with open('o.txt','w') as f:
03     start = time.time()
04     i = 1
05     while i<100000000:
06         i += 1
07         f.write(str(i))
08     end = time.time()
09 print('代码启动时间:',start,'\n停止时间:',end,'\n执行时间:',end-start)

执行代码后所耗费的时间为 68.09210014343262 秒，相比使用print()语句消耗的时间减少约 93.6%。

8.2.2 时间休眠

当要让代码程序在执行前等待一段时间，可以使用sleep(参数)来实现，其中参数为程序休眠的时长，可以是小数或整数，单位为秒。

示例代码：

python

01 import time
02 time.sleep(10)
03 print('此消息10秒后输出')

第 2 行代码设置程序休眠 10 秒钟，即在 10 秒后才开始执行第 3 行代码。

补充time库中还有很多其他的方法，读者可以使用dir(time)来获取time库中的所有方法，还可以使用help(time.方法)的形式获取相应方法的说明。

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8.3 随机库(重要）

随机库可用于产生随机数据，例如抽奖游戏中，从用户选择 “开始抽奖” 起，系统会随机抽取 “奖盘” 中的一个奖项。要想实现使用代码生成随机数据，可以使用标准库random，在使用前需要通过import random导入random库。

8.3.1 随机生成数值

在random库中可以随机生成数值的方法有uniform()、random()、randint()、randrange()等。

uniform() 方法

uniform(参数1, 参数2)方法用于生成参数 1 到参数 2 之间的随机小数。示例代码：

python

01 import random
02 a = random.uniform(1,5)
03 print(a)

执行代码后的输出结果为3.798178712316873，每次运行结果都可能不同。

random() 方法

random()方法用于生成 0~1（不包含 1）的随机小数，无须填入参数。示例代码：

python

01 import random
02 a = random.random()
03 print(a)

执行代码后的输出结果为0.020160160311477493，每次运行结果都可能不同。

randint() 方法

randint(参数1, 参数2)方法用于生成参数 1 到参数 2 之间的整数。示例代码：

python

01 import random
02 a = random.randint(2,9)
03 print(a)

执行代码后将输出一个 2~9 的整数，结果为7。

randrange() 方法

randrange(参数1, 参数2, 参数3)方法用于生成在参数 1 到参数 2 之间且步长为参数 3 的随机整数。示例代码：

python

01 import random
02 a = random.randrange(0,20,5)
03 print(a)

执行代码后的输出结果为10。

8.3.2 随机选择

random库中的choice()、shuffle()、sample()函数可以实现从一些数据中随机选择一个或多个元素。

choice() 函数

choice(参数)用于从参数中随机选择一个元素，参数通常是序列类型数据（列表、字符串）。示例代码：

python

01 import random
02 ls = ['一等奖','二等奖','三等奖','谢谢惠顾']
03 a = random.choice(ls)
04 print(a)

第 3 行代码从列表ls中随机选取一个元素，笔者执行代码后的输出结果为谢谢惠顾，每次运行的结果都可能不同。

shuffle() 函数

shuffle(参数)用于将参数中的元素随机打乱，参数是序列类型数据。示例代码：

python

01 import random
02 ls = ['一等奖','二等奖','三等奖','谢谢惠顾']
03 random.shuffle(ls)
04 print(ls)

plaintext

['一等奖', '三等奖', '谢谢惠顾', '二等奖']

sample() 函数

sample(参数1, 参数2)用于从参数 1 中随机选取参数 2 个元素，其中参数 1 为序列类型数据，参数 2 为整数。示例代码：

python

01 import random
02 ls = ['一等奖','二等奖','三等奖','谢谢惠顾']
03 a = random.sample(ls,2)
04 print(a)

plaintext

['一等奖', '谢谢惠顾']

8.3.3 随机种子

在某些场景下并不希望用户每次运行代码后的结果都不相同，例如抽奖场景，这时需要用到随机种子seed()函数。

python

random.seed(种子)

功能：在随机数中设置一个随机种子，下一次随机获取的值必须由该随机种子发出。参数种子：可以是任何数据类型的，例如整数类型或字符串类型。

示例代码：

python

01 import random
02 ls = ['一等奖','二等奖','三等奖','谢谢惠顾']
03 random.seed('张三')
04 print(random.choice(ls))
05 random.seed('王五')
06 print(random.choice(ls))

plaintext

二等奖
谢谢惠顾

注意由于设置了随机种子，因此每次执行代码后的输出结果都是相同的，且不受运行的限制。